JP2000097197A - 遠心圧縮機水噴射システム - Google Patents
遠心圧縮機水噴射システムInfo
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- JP2000097197A JP2000097197A JP10264301A JP26430198A JP2000097197A JP 2000097197 A JP2000097197 A JP 2000097197A JP 10264301 A JP10264301 A JP 10264301A JP 26430198 A JP26430198 A JP 26430198A JP 2000097197 A JP2000097197 A JP 2000097197A
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/70—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning
- F04D29/701—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/705—Adding liquids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
- F04D29/582—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/5846—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer specially adapted for elastic fluid pumps cooling by injection
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- Thermal Sciences (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】圧縮機のガスを冷却する水噴射ノズルを備えた
圧縮機水噴射システムにおいて、噴射粒子を微細化する
ことにある。 【解決手段】圧縮機自体の昇圧ガスの一部を用いてガス
アトマイジングノズルを構成し、低コストで噴射粒子の
微細化を図ることにより、小流量で効果的な冷却効果が
得られ、かつ圧縮機の軸動力を増加させることなく、ま
たエロージョンの心配のない、信頼性の高い圧縮機用水
噴射システムを得ることにある。
圧縮機水噴射システムにおいて、噴射粒子を微細化する
ことにある。 【解決手段】圧縮機自体の昇圧ガスの一部を用いてガス
アトマイジングノズルを構成し、低コストで噴射粒子の
微細化を図ることにより、小流量で効果的な冷却効果が
得られ、かつ圧縮機の軸動力を増加させることなく、ま
たエロージョンの心配のない、信頼性の高い圧縮機用水
噴射システムを得ることにある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は化学プラント等に用
いられる圧縮機において、特に作動ガスの温度を所定の
値に制御するための冷却液噴射ノズルを備えた圧縮機水
噴射システムに関する。
いられる圧縮機において、特に作動ガスの温度を所定の
値に制御するための冷却液噴射ノズルを備えた圧縮機水
噴射システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】化学プラント等に用いられる圧縮機で
は、たとえばエチレンプラントの分解ガス圧縮機のよう
に、適用ガスの組成によってはガス温度が高くなるとポ
リマー重合物が生成し、これらが圧縮機内部に付着す
る。この付着量が多くなると圧縮機の性能が低下するだ
けでなく、ロータのアンバランスの原因にもなる。
は、たとえばエチレンプラントの分解ガス圧縮機のよう
に、適用ガスの組成によってはガス温度が高くなるとポ
リマー重合物が生成し、これらが圧縮機内部に付着す
る。この付着量が多くなると圧縮機の性能が低下するだ
けでなく、ロータのアンバランスの原因にもなる。
【０００３】このようなポリマー重合物の生成を抑える
ためには、ガス温度を所定の温度以下にする必要があ
り、従来から圧縮機内部へ冷却液（例えば水で、ここで
は最も一般的な冷却液の代表として水噴射と呼ぶことに
するが、他の冷却液を用いる場合でも本発明の範疇には
いる）を噴霧する方法が採られている。
ためには、ガス温度を所定の温度以下にする必要があ
り、従来から圧縮機内部へ冷却液（例えば水で、ここで
は最も一般的な冷却液の代表として水噴射と呼ぶことに
するが、他の冷却液を用いる場合でも本発明の範疇には
いる）を噴霧する方法が採られている。
【０００４】その一例として、例えば米国特許第278662
6 号公報や特開平10−18976 号公報などがある。しかし
これらの公知例は、米国特許第2786626 号公報の場合、
圧縮機内部での噴射位置について検討し、また特開平10
−18976 号公報は噴射水量の制御について言及している
が、水噴射粒子を微細化することについて充分考慮され
ていない。
6 号公報や特開平10−18976 号公報などがある。しかし
これらの公知例は、米国特許第2786626 号公報の場合、
圧縮機内部での噴射位置について検討し、また特開平10
−18976 号公報は噴射水量の制御について言及している
が、水噴射粒子を微細化することについて充分考慮され
ていない。
【０００５】一方、水噴射ノズルメーカのカタログによ
れば、水噴射粒子の大きさは、ノズル形状，噴射差圧な
どによって決まるが、さらに微細化するにはガスとの混
合によるガスアトマイジングが有効であることが知られ
ている。このガスアトマイジングを適用した例としてＭ
ＡＴサイクル（「水噴射を利用したガスタービンの出力
増加」：日本ガスタービン学会誌 Vol.２５ No.９８
１９９７．９）が報告されている。
れば、水噴射粒子の大きさは、ノズル形状，噴射差圧な
どによって決まるが、さらに微細化するにはガスとの混
合によるガスアトマイジングが有効であることが知られ
ている。このガスアトマイジングを適用した例としてＭ
ＡＴサイクル（「水噴射を利用したガスタービンの出力
増加」：日本ガスタービン学会誌 Vol.２５ No.９８
１９９７．９）が報告されている。
【０００６】これは軸流圧縮機の吸込部に高圧空気を利
用したガスアトマイジングノズルを設け、圧縮機の流体
温度を低下させることにより、圧縮機の所要動力を低減
する効果を狙っている。しかし、この例では、アトマイ
ジング用の空気は専用の高圧供給ラインを用いており、
これはシステム全体のコストアップになる。また空気圧
縮機以外では使えないという問題がある。
用したガスアトマイジングノズルを設け、圧縮機の流体
温度を低下させることにより、圧縮機の所要動力を低減
する効果を狙っている。しかし、この例では、アトマイ
ジング用の空気は専用の高圧供給ラインを用いており、
これはシステム全体のコストアップになる。また空気圧
縮機以外では使えないという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】水噴射を利用してより
効果的なガス冷却を行う場合、水の気化、および混合に
よる冷却効果に加えて、噴射粒子が一様にガス中へ拡散
することが重要であるが、これらをより効果的に行うに
は水噴射の粒子径を微細化する必要がある。水の粒子が
大きい場合、エロージョンの原因になり、また気化しに
くくなるため気化率が低くなり、冷却効果が低下する。
また冷却効果を高めるために噴射水量を多くしすぎると
圧縮機軸動力の増加につながる。
効果的なガス冷却を行う場合、水の気化、および混合に
よる冷却効果に加えて、噴射粒子が一様にガス中へ拡散
することが重要であるが、これらをより効果的に行うに
は水噴射の粒子径を微細化する必要がある。水の粒子が
大きい場合、エロージョンの原因になり、また気化しに
くくなるため気化率が低くなり、冷却効果が低下する。
また冷却効果を高めるために噴射水量を多くしすぎると
圧縮機軸動力の増加につながる。
【０００８】本発明の課題は、比較的低コストで、水噴
射の粒子径を微細化し、効果的な水噴射を実現すること
である。
射の粒子径を微細化し、効果的な水噴射を実現すること
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、昇圧した圧縮機下流のガスの一部を分岐し、冷却水
と合流させ、ガスアトマイジングノズルを構成する。ま
た洗浄用オイル供給ラインを、高圧ガス分岐配管に接続
し、この分岐配管を通して洗浄オイルを供給する。さら
に洗浄オイルの供給は、自動的にバルブ操作によりなさ
れるシステムとする。また高圧ガス分岐配管に交換・洗
浄可能なにストレーナを設ける。
に、昇圧した圧縮機下流のガスの一部を分岐し、冷却水
と合流させ、ガスアトマイジングノズルを構成する。ま
た洗浄用オイル供給ラインを、高圧ガス分岐配管に接続
し、この分岐配管を通して洗浄オイルを供給する。さら
に洗浄オイルの供給は、自動的にバルブ操作によりなさ
れるシステムとする。また高圧ガス分岐配管に交換・洗
浄可能なにストレーナを設ける。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明請求項１，請求項２
に対応する実施形態の一例で、１つのケーシングの圧縮
機構造とその外側の配管系等を模式的に示している。こ
の例では、圧縮機は回転軸１に複数のステージ５ａ，５
ｂ，５ｃ……５ｄを備えた多段圧縮機で、各ステージ間
は静止流路６ａ，６ｂ……で結ばれている。作動ガスは
吸込配管３より圧縮機ケーシング２に導かれ、各段を通
過して昇圧された後、吐出配管４よりさらに下流へ導か
れる。
に対応する実施形態の一例で、１つのケーシングの圧縮
機構造とその外側の配管系等を模式的に示している。こ
の例では、圧縮機は回転軸１に複数のステージ５ａ，５
ｂ，５ｃ……５ｄを備えた多段圧縮機で、各ステージ間
は静止流路６ａ，６ｂ……で結ばれている。作動ガスは
吸込配管３より圧縮機ケーシング２に導かれ、各段を通
過して昇圧された後、吐出配管４よりさらに下流へ導か
れる。
【００１１】本実施形態では、この吐出配管４に、途中
にバルブ８を備えた配管７により、昇圧ガスの一部を分
岐させ、その高圧ガスと、加圧ポンプ１３により昇圧さ
れ、供給配管１１を通過した冷却水を、アトマイジング
ノズル９に導いている。これにより、極めて簡単な構造
でガスによるアトマイジング効果を実現することが可能
で、水噴射粒子を微細化することができる。
にバルブ８を備えた配管７により、昇圧ガスの一部を分
岐させ、その高圧ガスと、加圧ポンプ１３により昇圧さ
れ、供給配管１１を通過した冷却水を、アトマイジング
ノズル９に導いている。これにより、極めて簡単な構造
でガスによるアトマイジング効果を実現することが可能
で、水噴射粒子を微細化することができる。
【００１２】図２は請求項３に対応する実施形態の一例
で、前記図１の水噴射位置は吸込配管１ヶ所であったの
に対して、本実施形態では段間の複数箇所にも同様のガ
スアトマイジングノズルを設置している。このようにす
ると配管系統はやや複雑になるが、ガス温度の高い部分
にも噴射するので、気化率を高めることができ、結果と
して噴射水量を少なくする効果がある。図２に対して、
図５に従来の水噴射システムの模式図を示す。この従来
例との違いはノズル構成、即ちアトマイジングノズルの
有無であるが、アトマイジングノズルを使うことによ
り、より微細化された水粒子は気化率の向上だけでな
く、段間で噴射した場合、従来に比べてより広い範囲に
拡散するので、比較的周方向に一様な冷却効果が得られ
る利点もある。ここで、噴射水量は水配管バルブ１２
ａ，１２ｂ，１２ｃ……とガス配管のバルブ８ａ，８
ｂ，８ｃ……により調節できる。
で、前記図１の水噴射位置は吸込配管１ヶ所であったの
に対して、本実施形態では段間の複数箇所にも同様のガ
スアトマイジングノズルを設置している。このようにす
ると配管系統はやや複雑になるが、ガス温度の高い部分
にも噴射するので、気化率を高めることができ、結果と
して噴射水量を少なくする効果がある。図２に対して、
図５に従来の水噴射システムの模式図を示す。この従来
例との違いはノズル構成、即ちアトマイジングノズルの
有無であるが、アトマイジングノズルを使うことによ
り、より微細化された水粒子は気化率の向上だけでな
く、段間で噴射した場合、従来に比べてより広い範囲に
拡散するので、比較的周方向に一様な冷却効果が得られ
る利点もある。ここで、噴射水量は水配管バルブ１２
ａ，１２ｂ，１２ｃ……とガス配管のバルブ８ａ，８
ｂ，８ｃ……により調節できる。
【００１３】図３は請求項３に対応する実施形態の一例
で、前記図１に示した昇圧ガス分岐配管７の途中に洗浄
用オイルの分岐配管１４ａを接続している。本発明の対
象となるようなポリマー重合物を生成するようなガスを
取り扱う場合、ガス自体がそれほどクリーンなガスでは
ないため、長期の使用により分岐ガス配管が汚れること
が考えられ、そのためにノズルが目詰まりすることが考
えられる。一方、このようなガスを取り扱う場合、一般
的に圧縮機の洗浄のための洗浄オイルが注入（注入配管
１７）されることが多い。
で、前記図１に示した昇圧ガス分岐配管７の途中に洗浄
用オイルの分岐配管１４ａを接続している。本発明の対
象となるようなポリマー重合物を生成するようなガスを
取り扱う場合、ガス自体がそれほどクリーンなガスでは
ないため、長期の使用により分岐ガス配管が汚れること
が考えられ、そのためにノズルが目詰まりすることが考
えられる。一方、このようなガスを取り扱う場合、一般
的に圧縮機の洗浄のための洗浄オイルが注入（注入配管
１７）されることが多い。
【００１４】本実施例ではこの洗浄オイルを利用し、そ
の一部を分岐ガス配管に接続することにより、分岐配管
およびノズルの洗浄を行っている。すなわち分岐配管お
よびノズルの洗浄を行う場合は、まず水の供給をバルブ
１２により止めて、バルブ８ａ，８ｂを閉じて、バルブ
１５を開き、分岐配管７に洗浄オイルを満たす。次にバ
ルブ８ｂ開いてノズルに洗浄オイルを流し、ノズルのガ
ス流路を洗浄する。最後にバルブ１５を閉じて、バルブ
８ａを開いて配管内のオイルをガスにより吹き出して洗
浄操作が完了する。
の一部を分岐ガス配管に接続することにより、分岐配管
およびノズルの洗浄を行っている。すなわち分岐配管お
よびノズルの洗浄を行う場合は、まず水の供給をバルブ
１２により止めて、バルブ８ａ，８ｂを閉じて、バルブ
１５を開き、分岐配管７に洗浄オイルを満たす。次にバ
ルブ８ｂ開いてノズルに洗浄オイルを流し、ノズルのガ
ス流路を洗浄する。最後にバルブ１５を閉じて、バルブ
８ａを開いて配管内のオイルをガスにより吹き出して洗
浄操作が完了する。
【００１５】これらの操作は短時間で可能で、比較的短
い周期で繰り返すことが望ましい。従って請求項６に対
応して、これらの操作を自動的に実施するシステムにす
ることによりノズルの目詰まりを防止し、安定した水噴
射を実現する水噴射システムを提供することができる。
い周期で繰り返すことが望ましい。従って請求項６に対
応して、これらの操作を自動的に実施するシステムにす
ることによりノズルの目詰まりを防止し、安定した水噴
射を実現する水噴射システムを提供することができる。
【００１６】図４は請求項５に対応する実施形態の一例
で、昇圧ガス分岐配管７の途中に２つのストレーナ１６
ａ，１６ｂを設けている。前記のようにガス分岐配管７
は長期の使用で汚れるため、汚物が堆積しそれがノズル
の目詰まりの原因になる。そこで、本実施形態では２つ
のストレーナを交互に用いる。即ち交互にストレーナを
清掃して用いることにより、ノズルにクリーンなガスを
供給し、ノズルの目詰まりを防止することにより、安定
した水噴射を実現する水噴射システムを提供することが
できる。
で、昇圧ガス分岐配管７の途中に２つのストレーナ１６
ａ，１６ｂを設けている。前記のようにガス分岐配管７
は長期の使用で汚れるため、汚物が堆積しそれがノズル
の目詰まりの原因になる。そこで、本実施形態では２つ
のストレーナを交互に用いる。即ち交互にストレーナを
清掃して用いることにより、ノズルにクリーンなガスを
供給し、ノズルの目詰まりを防止することにより、安定
した水噴射を実現する水噴射システムを提供することが
できる。
【００１７】なお、このストレーナの清掃のために、前
記図３の実施例に示したように洗浄オイル配管をストレ
ーナに注入してストレーナを洗浄することも、有効な手
段の１つとして本発明に含まれる。
記図３の実施例に示したように洗浄オイル配管をストレ
ーナに注入してストレーナを洗浄することも、有効な手
段の１つとして本発明に含まれる。
【００１８】
【発明の効果】本発明により、比較的低コストで噴射水
粒子径を微細化でき、それにより小流量で効果的な冷却
効果が得られ、かつ圧縮機の軸動力を増加させることな
く、またエロージョンの心配のない、信頼性の高い圧縮
機用水噴射システムを提供することができる。
粒子径を微細化でき、それにより小流量で効果的な冷却
効果が得られ、かつ圧縮機の軸動力を増加させることな
く、またエロージョンの心配のない、信頼性の高い圧縮
機用水噴射システムを提供することができる。
【図１】本発明の一実施形態を表す水噴射システムの系
統図。
統図。
【図２】本発明の一実施形態を表す水噴射システムの系
統図。
統図。
【図３】本発明の一実施形態を表す水噴射システムの系
統図。
統図。
【図４】本発明の一実施形態を表す水噴射システムの系
統図。
統図。
【図５】公知例の一実施形態を表す水噴射システムの系
統図。
統図。
１…回転軸、２…ケーシング、３…圧縮機吸込管、４…
圧縮機吐出管、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…圧縮機各ステ
ージ、６ａ，６ｂ…圧縮機ステージ間静止流路、７…昇
圧ガス分岐配管、８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ…バル
ブ、９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ…ガスアトマイ
ジングノズル、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０
ｅ…水噴射部、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１
ｄ，１１ｅ…冷却水配管、１２，１２ａ，１２ｂ，１２
ｃ，１５，１５ａ…バルブ、１３…ポンプ、１４，１４
ａ…洗浄オイル配管、１６ａ，１６ｂ…ストレーナ、１
７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ…水噴射ノズ
ル。
圧縮機吐出管、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…圧縮機各ステ
ージ、６ａ，６ｂ…圧縮機ステージ間静止流路、７…昇
圧ガス分岐配管、８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ…バル
ブ、９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ…ガスアトマイ
ジングノズル、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０
ｅ…水噴射部、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１
ｄ，１１ｅ…冷却水配管、１２，１２ａ，１２ｂ，１２
ｃ，１５，１５ａ…バルブ、１３…ポンプ、１４，１４
ａ…洗浄オイル配管、１６ａ，１６ｂ…ストレーナ、１
７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ…水噴射ノズ
ル。
Claims (6)
- 【請求項１】遠心圧縮機のガス流路に冷却用の液体を噴
霧して、ガス温度を低下させる遠心圧縮機水噴射システ
ムにおいて、遠心圧縮機下流の昇圧した流体の一部を分
岐して低圧側に導き、この高圧ガスと冷却水によりガス
アトマイジングノズルを構成することを特徴とする圧縮
機水噴射システム。 - 【請求項２】請求項１記載の遠心圧縮機水噴射システム
において、ガスアトマイジングによる水噴射ノズルを吸
込配管のみに設置したことを特徴とする遠心圧縮機水噴
射システム。 - 【請求項３】請求項１記載の遠心圧縮機水噴射システム
において、ガスアトマイジングによる水噴射を吸込配管
及び圧縮機ケーシング内部に少なくとも１ヶ所以上のガ
スアトマイジングによる水噴射ノズルを設置したことを
特徴とする遠心圧縮機水噴射システム。 - 【請求項４】請求項１記載の遠心圧縮機水噴射システム
において、遠心圧縮機下流の昇圧した流体の一部を分岐
して低圧側に導く配管の途中に、圧縮機内部洗浄用オイ
ル配管を接続し、ガス配管およびノズルの洗浄を可能に
したことを特徴とする遠心圧縮機水噴射システム。 - 【請求項５】請求項１記載の遠心圧縮機水噴射システム
において、遠心圧縮機下流の昇圧した流体の一部を分岐
して低圧側に導く配管の途中に、少なくとも１ヶ所以上
のストレーナを設けたことを特徴とする遠心圧縮機水噴
射システム。 - 【請求項６】請求項４記載の遠心圧縮機用水噴射システ
ムにおいて、定期的にバルブ操作により、分岐ガス供給
ラインを適宜洗浄オイルにより洗浄することを特徴とす
る圧縮機水噴射システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10264301A JP2000097197A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 遠心圧縮機水噴射システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10264301A JP2000097197A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 遠心圧縮機水噴射システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000097197A true JP2000097197A (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=17401282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10264301A Pending JP2000097197A (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 遠心圧縮機水噴射システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000097197A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010071273A (ja) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Masashi Otsubo | 低等温圧縮型ガスタービンエンジン |
| WO2016153627A1 (en) * | 2015-03-26 | 2016-09-29 | Exxonmobil Upstream Research Company | Wet gas compression |
| CN108757586A (zh) * | 2018-06-23 | 2018-11-06 | 浙江智海化工设备工程有限公司 | 一种空分装置中离心式空压机在线叶轮清洗系统及方法 |
| US10215184B2 (en) | 2015-03-26 | 2019-02-26 | Exxonmobil Upstream Research Company | Controlling a wet gas compression system |
-
1998
- 1998-09-18 JP JP10264301A patent/JP2000097197A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010071273A (ja) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Masashi Otsubo | 低等温圧縮型ガスタービンエンジン |
| WO2016153627A1 (en) * | 2015-03-26 | 2016-09-29 | Exxonmobil Upstream Research Company | Wet gas compression |
| JP2018509560A (ja) * | 2015-03-26 | 2018-04-05 | エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー | 湿潤ガス圧縮 |
| US10215184B2 (en) | 2015-03-26 | 2019-02-26 | Exxonmobil Upstream Research Company | Controlling a wet gas compression system |
| US10253781B2 (en) | 2015-03-26 | 2019-04-09 | Exxonmobil Upstream Research Company | Wet gas compression |
| US10989212B2 (en) | 2015-03-26 | 2021-04-27 | Exxonmobile Upstream Research Company | Controlling a wet gas compression system |
| CN108757586A (zh) * | 2018-06-23 | 2018-11-06 | 浙江智海化工设备工程有限公司 | 一种空分装置中离心式空压机在线叶轮清洗系统及方法 |
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