KR101401762B1

KR101401762B1 - 에너지 회수 방법

Info

Publication number: KR101401762B1
Application number: KR1020127016975A
Authority: KR
Inventors: 스티진 요제프 리타 요한나 얀센스
Original assignee: 아틀라스 캅코 에어파워, 남로체 벤누트삽
Priority date: 2010-01-25
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2014-05-30
Also published as: PT2529116E; AU2010343035A1; PL2529116T3; CN102652222B; BE1018598A3; CN102652222A; SI2529116T1; KR20120123296A; BR112012018123A2; JP2013518233A; DK2529116T3; RU2012125059A; AU2010343035B2; ES2444499T3; EP2529116A2; EP2529116B1; JP5528576B2; RU2511816C2; US9976569B2; MX2012005945A

Abstract

2개 이상의 압축 스테이지를 갖는 압축기(1)에 의해 가스를 압축할 때 에너지를 회수하기 위한 방법으로서, 각각의 스테이지는 압축기 요소(2, 3)에 의해 실현되고, 각각의 경우에 적어도 2개의 전술된 압축기 요소로부터 하류측에는, 1차 및 2차 부분을 갖는 열교환기(4, 5)가 존재하고, 냉각제는 적어도 2개의 열교환기(4, 5)의 2차 부분을 통해 직렬로 연속적으로 안내되고, 냉각제가 열교환기(4, 5)를 통해 안내되는 순서는, 냉각제의 유동의 방향에서 볼 때, 적어도 하나의 후속 열교환기의 1차 부분의 입구에서의 온도가 이전의 열교환기의 1차 부분의 입구에서의 온도보다 높거나 같도록 선택되고, 적어도 하나의 열교환기(4 및/또는 17)는 냉각제를 위한 3차 부분을 구비하는 에너지 회수 방법이 개시된다.

Description

에너지 회수 방법{METHOD FOR RECOVERING ENERGY}

본 발명은 에너지를 회수하기 위한 방법에 관한 것이다.

더 구체적으로, 본 발명은 가스가 2개 이상의 압축 스테이지를 갖는 압축기에 의해 압축될 때 에너지를 회수하기 위한 방법에 관한 것으로서, 각각의 스테이지는 압축기 요소에 의해 실현되고, 각각의 경우에 적어도 2개의 전술된 압축기 요소로부터의 하류측에는 1차 및 2차 부분, 더 구체적으로는 압축 가스가 열교환기로부터의 상류측의 압축 스테이지로부터 통과 안내되는 1차 부분 및 냉각제가 압축 가스로부터 압축열의 일부를 회수하도록 통과 안내되는 2차 부분을 갖는 열교환기가 제공되어 있다.

압축 스테이지의 입구에서 가스의 온도는 압축기의 에너지 소비에 중요한 영향을 미친다는 것이 알려져 있다.

따라서 연속적인 스테이지 사이에 가스를 냉각하는 것이 바람직하다.

전통적으로, 가스는 열교환기의 1차 부분을 통해 가스를 구동함으로써 2개의 연속적인 스테이지 사이에서 냉각되고, 여기서 냉각제, 일반적으로 물이 2차 부분을 통해 유동한다.

공급된 냉각제의 총 유동은 이에 의해 사용된 열교환기의 갯수로 분할되고 분배된다. 달리 말하면, 냉각제는 열교환기의 2차 부분을 통해 병렬로 안내된다.

상기 설명은 냉각제는 동일한 온도에서 상이한 열교환기에 진입한다는 것을 암시한다.

열교환기를 통해 유동할 때, 냉각제는 가열된다. 열교환기를 나올 때, 가열된 냉각제는 재차 수집된다. 정상 디자인 조건에서, 이 가열은 제한된 냉각 영역으로 효율적으로 냉각하기 위해 매우 제한되어 있다.

그러나, 저장된 열이 유용하게 전개되면, 이 냉각제 가열이 더 큰 것이 바람직하고, 이는 냉각제 유동이 스로틀링되어야 하는 것을 암시한다.

이 스로틀링의 단점은 열교환기를 통해 유동하는 냉각제의 속도가 상당히 감소되어, 석회화가 상이한 열교환기 내에서 발생할 수 있게 된다는 것이다.

다른 단점은 상이한 열교환기 내의 냉각제의 제한된 속도가 전술된 열교환기 내의 최적의 열전달을 방해한다는 것이다.

본 발명의 목적은 2개 이상의 압축 스테이지를 갖는 압축기에 의해 가스를 압축할 때 에너지를 회수하기 위한 방법으로서, 각각의 스테이지는 압축기 요소에 의해 실현되고, 각각의 경우에 적어도 2개의 전술된 압축기 요소로부터 하류측에는, 1차 및 2차 부분, 더 구체적으로 관련 열교환기로부터 상류측의 압축 스테이지로부터 압축 가스가 통과 안내되는 1차 부분 및 냉각제가 압축 가스로부터 압축 열의 일부를 회수하도록 통과 안내되는 2차 부분을 갖는 열교환기가 존재하고, 냉각제는 적어도 2개의 열교환기의 2차 부분을 통해 직렬로 연속적으로 안내되고, 냉각제가 열교환기를 통해 안내되는 순서는, 냉각제의 유동의 방향에서 볼 때, 적어도 하나의 후속 열교환기의 1차 부분의 입구에서의 온도가 이전의 열교환기의 1차 부분의 입구에서의 온도보다 높거나 같도록 선택되고, 적어도 하나의 열교환기는 냉각제를 위한 3차 부분을 구비하는 에너지 회수 방법을 제공함으로써 전술된 단점 및/또는 다른 단점 중 하나 이상에 대한 해결책을 제공하는 것이다.

장점은 공급된 냉각제의 속도가 열교환기를 통해 직렬로 냉각제를 송출함으로써 더 양호하게 유지될 수 있고 알려진 바와 같이 상이한 열교환기 중에 분할되지 않는다는 것이다.

이와 관련된 장점은, 상이한 열교환기 내의 냉각제의 더 높은 속도의 결과로서, 석회화의 위험이 실질적으로 감소된다는 것이다.

다른 장점은 열교환기 내의 냉각제의 더 높은 유량이 한편으로는 압축 가스와 다른 한편으로는 냉각제 사이의 더 양호한 열전달을 가능하게 하는 것이다.

전술된 순서에 따라 상이한 열교환기를 통해 냉각제를 송출함으로써, 냉각제는 현존하는 에너지 회수 방법에 비교하여 열교환기를 통해 진행한 후에 더 높은 온도를 갖는다.

이 방식으로, 현존하는 에너지 회수 방법에 비교하여 더 많은 에너지가 회수될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 따르면, 냉각제는 압축기의 모든 열교환기를 통해 순차적으로 안내된다.

냉각제는 모든 열교환기를 통해 송출되기 때문에, 최대 에너지가 회수될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 특징은 부과된 기준에 따라 조절되는 하나 이상의 압축기 요소의 속도로 이루어진다.

작동 파라미터는 바람직하게는 압축기의 각각의 압축기 요소가 최고 가능한 효율을 성취하도록 설정된다. 이는 상이한 압축기 요소가 직렬로 연결되기 때문에 쉽지 않다. 실제로, 단일의 압축기 요소가 전술된 압축기 요소의 효율에 최적이 아니거나 심지어 유해한 조건에서 작동하면, 이는 압축기의 모든 후속 압축기 요소에 영향을 미친다.

연속적인 압축기 요소가 서로 조정되어 압축기가 전체로서 최대 효율을 성취할 수 있게 되는 것이 중요하다.

압축 스테이지의 제어 가능한 상대 속도를 갖는 압축기(예를 들어, 직접 구동식 다단 압축기)에 대해, 서로에 대한 압축기 요소의 이 조정은 냉각제가 상이한 열교환기 및 연속적인 압축기 요소의 회전 속도의 상대 속도차를 통해 안내되는 순서에 응답함으로써 본 발명에 따른 방법에서 행해질 수 있다.

하나 이상의 압축기 요소의 회전 속도는 이에 의해 부과된 기준에 따라 제어된다. 더 구체적으로, 하나 이상의 압축기 요소의 회전 속도는 바람직하게는 상이한 압축기 요소가 최적의 방식으로 서로 조정되어 압축기가 전체로서 최고 가능한 효율을 성취하게 하도록 조정된다.

본 발명의 특정 양태에 따르면, 압축 스테이지의 회전 속도는 전술된 에너지 회수의 결과로서 각각의 압축기 스테이지 작동 영역의 변화가 적어도 부분적으로 중립화되도록 제어된다.

이는 예를 들어 전술된 에너지 회수의 영향에 의해 가장 부정적으로 영향을 받는 압축 스테이지가 총 부하의 더 작은 비율을 차지하고, 반면에 전술된 영향에 의해 덜 부정적으로 영향을 받는 압축 스테이지는 총 부하의 더 큰 할당을 차지하도록 상대 속도를 제어함으로써 행해질 수 있다.

터보형 압축기에서, 효율은 그 중에서도 특히 "서징(surging)" 또는 펌핑의 현상의 발생에 의해 결정되어, 압축기 요소가 그 온도, 압력 및 속도의 작동 영역의 외부의 조건으로 진행할 때 압축기 요소를 통한 가스 유동의 반전이 존재하게 될 수 있다. 유사하게, 스크류형의 각각의 압축기 요소에 대해, 그 외부에서 압축기 요소가 사용될 수 없는 온도, 압력 및 속도의 특정 작동 영역이 존재한다.

따라서, 본 발명은 속도 제어에 결합하여 냉각 순서에 응답함으로써 이 최적 작동 영역 내에서 압축기 요소를 사용하는 가능성을 제공한다.

이 방식으로, 압축기는 이 한계 부근에서 중요한 안전 영역을 고려할 필요 없이 그 작동 영역의 한계에 더 근접하여 작동할 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 방법에서, 압축 스테이지의 상대 속도는 이들의 각각의 입구 온도의 변화에 비례하여 변경된다.

또한 바람직하게는, 튜브를 통해 유동하는 제1 매체를 위한 입력부 및 출력부와 튜브 주위에서 유동하는 제2 매체를 위한 입력부 및 출력부를 갖는 하우징 내에 배치된 튜브를 갖는 튜브형의 열교환기가 사용되고, 이 경우에 엄격하게 필수적인 것은 아니지만, 냉각제는 튜브를 통해 유동하고 가스는 튜브를 따라 유동한다.

열교환기의 튜브를 따라 가스를 안내함으로써, 열교환기를 통해 유동하는 동안 가스의 압력 강하가 제한된다. 이는 물론 압축기 효율에 적당한 영향을 미친다.

본 발명의 특징을 더 양호하게 나타내는 의도로, 본 발명에 따른 바람직한 방법이 첨부 도면을 참조하여 임의의 제한적인 성질 없이 예로서 이하에 설명된다.

도 1은 에너지를 회수하기 위한 본 발명에 따른 방법의 적용을 위한 장치를 개략적으로 도시하고 있는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 적용을 위한 장치의 변형예를 도시하고 있는 도면.
도 3은 도 2에 따른 변형예를 도시하고 있는 도면.

도 1은 예를 들어 공기와 같은 가스를 압축하기 위한 압축기(1)를 도시하고 있고, 2개의 압축 스테이지는 이 경우에 직렬로 연결되어 있다. 각각의 압축 스테이지는 터보형의 압축기 요소, 각각 저압 압축기 요소(2) 및 고압 압축기 요소(3)에 의해 실현된다.

이 특정 예에서, 제1 저압 압축기 요소(2)의 출구 온도는 제2 고압 압축기 요소(3)의 출구 온도보다 높다.

이 경우에, 각각의 압축기 요소(2, 3)로부터 하류측의 열교환기, 더 구체적으로 저압 압축기 요소(2)로부터 하류측의 제1 열교환기(4) 또는 중간 냉각기(intercooler) 및 고압 압축기 요소(3)로부터의 하류측의 제2 열교환기(5) 또는 최종 냉각기(after-cooler)가 존재한다.

저압 압축기 요소(2)는 모터 제어부(8)를 갖는 제1 모터(7)에 의해 구동되는 제1 샤프트(6)에 연결된다.

고압 압축기 요소(3)는 또한 모터 제어부(11)를 구비하는 제2 모터(10)에 의해 구동되는 제2 샤프트(9)에 연결된다. 본 발명은 2개의 모터 제어부(8, 11)의 용례에 한정되는 것은 아니고, 모터(7, 10)는 또한 단일의 모터 제어부에 의해 또는 2개 초과의 모터 제어부에 의해 구동될 수 있다는 것은 자명하다.

열교환기(4, 5)는 열교환기로부터 상류측의 압축 스테이지로부터의 가스가 통과 안내되는 1차 부분과, 냉각제가 통과 안내되는 2차 부분을 포함한다. 이 경우에, 중간 냉각기(4)는 또한 3차 부분을 구비한다. 이는 냉각제가 최대 2회 중간 냉각기(4)를 통해 송출될 수 있게 한다. 이러한 3차 부분은 또한 본 발명에 따른 방법의 적용을 위한 장치의 상이한 열교환기 내에 제공될 수 있다.

파이프(12)가 냉각제를 공급하고 상이한 열교환기(4, 5)를 통해 특정 순서로 냉각제를 안내한다. 이 경우에, 냉각제는 물로 구성되지만, 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 액체 또는 가스와 같은 다른 냉각제로 대체될 수 있다.

도면에 도시되어 있지 않은 특성에 따르면, 하나 이상의 열교환기(4 및/또는 5)로부터 하류측에는 열교환기의 1차측에서 발생할 수 있는 응축물이 제거될 수 있게 하는 물 분리기가 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 매우 간단하고 이하와 같다.

가스, 이 경우에 공기는 저압 압축기 요소(2)의 입구를 통해 흡인되고, 이어서 특정 압력까지 이 압축기 요소(2) 내에서 압축된다.

저압 스테이지로부터 하류측에서 제2 압축 스테이지를 통해 공기를 송출하기 전에, 공기는 중간 냉각기의 형태의 제1 열교환기(4)의 1차 부분을 통해 안내되고, 여기서 전술된 공기가 냉각된다. 결국, 이러한 것이 압축기(1)의 효율을 촉진시키기 때문에, 연속적인 스테이지 사이에 공기를 냉각하는 것이 중요하다.

공기가 전술된 제1 열교환기(4)를 통해 유동된 후에, 공기는 이어서 고압 압축기 요소(3) 및 최종 냉각기(5)를 통해 안내된다.

공기가 압축기(1)를 떠난 후에, 압축 공기는 예를 들어 구동 장비 등의 하류측에 위치된 용례에 사용되고, 또는 이는 먼저 필터링 및/또는 건조 장치와 같은 후처리 장비로 안내될 수 있다.

냉각제, 예를 들어 물이 중간 냉각기(4) 및 최종 냉각기(5)의 2차 부분을 통해 연속적으로 안내되어 최종적으로 중간 냉각기(4)의 3차 부분을 통해 진행한다. 물은 연속적인 스테이지 사이의 압축 공기를 냉각한다.

현재의 당 기술 분야에서, 물이 연속적인 스테이지 사이의 압축 공기를 냉각하는 데 사용된다. 고온수의 형태의 에너지 회수는 물이 열교환기를 통해 유동하는 동안 불충분하게 가열되기 때문에 최소이다.

본 발명에 따른 방법은 냉각제가 압축 가스를 냉각하는 데 사용될 뿐만 아니라, 냉각제가 또한 전술된 열이 유용하게 전개될 수 있는 이러한 정도로 가열되는 사실에 의해 특정화된다. 이 특정 예에서, 물은 바람직하게는 대략 90℃로 가열된다.

충분한 정도로의 냉각제의 가열은 직렬로 열교환기(4, 5)를 통해 연속적으로 냉각제를 안내함으로써 본 발명에 따라 실현된다. 더욱이, 냉각제가 상이한 열교환기(4, 5)를 통해 유동하는 순서는 바람직하게는, 냉각제가 상이한 열교환기(4, 5)를 통해 진행한 후에 최고 가능한 온도에 있도록 결정된다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 이 경우에 물은 먼저 중간 냉각기(4)를 통해 유동하고, 이어서 최후 냉각기(5)를 통해 그리고 재차 중간 냉각기(4)를 통해 유동한다.

이 경우에, 중간 냉각기(4)의 입력부에서 압축 가스의 온도는 최후 냉각기(5)의 입력부에서 공기의 온도보다 실질적으로 높고, 따라서 최후의 경우에 물은 중간 냉각기(4)를 통해 안내된다.

달리 말하면, 냉각제가 열교환기를 통해 안내되는 순서는 바람직하게는 적어도 하나의 후속의 열교환기의 1차 부분의 입구에서의 온도가 냉각제의 유동의 방향으로부터 볼 때, 이전의 열교환기의 1차 부분의 입구에서의 온도보다 높거나 같도록 선택된다.

본 발명의 고도로 바람직한 특성에 따르면, 전술된 후속 열교환기는 냉각제가 그를 통해 유동하는 최종 열교환기에 의해 형성된다. 이 최종 열교환기는 물론 또한 여기서 실제로 해당하는 바와 같이 냉각제가 통과 유동하는 제1 열교환기일 수 있지만, 이는 본 발명에 따라 엄격하게 필수적인 것은 아니다.

압축 스테이지의 단부에서 압축 가스의 온도는 압축기 요소가 관련 압축 스테이지 내에서 흡수하는 파워에 비례한다. 냉각제가 상이한 열교환기를 통해 안내되는 순서는 따라서 또한 상이한 압축기 요소에 의해 흡수되는 파워에 따라 체계화될 수 있다.

본 발명에 따른 방법에서, 마지막 경우에, 냉각제는 바람직하게는 최고 파워를 흡수하는 압축기 요소로부터의 가스가 1차 부분을 통해 유동하는 열교환기를 통해 안내된다.

이 경우에, 저압 스테이지(2)의 압축기 요소는 고압측(3)의 압축기 요소를 구동하는 데 사용되는 모터(10)보다 높은 파워로 모터(7)에 의해 구동되고, 따라서 마지막 경우에 냉각제는 중간 냉각기(4)의 3차 부분을 통해 송출된다.

전술된 에너지 회수는 바람직하게는 냉각제가 상이한 열교환기를 통해 안내되는 순서를 스테이지의 상이한 입구 온도에 대한 순서의 영향 및 총 시스템 효율에 대한 이들의 수반하는 영향에 조화시킴으로써 압축기의 전체 효율에 대한 최소 영향을 미치도록 구성된다.

제1 열교환기(4)의 3차 부분을 통해 안내된 냉각제는 이 경우에 초기에 공급된 냉각제의 온도에 비교하여 이미 비교적 높은 온도에 있다. 따라서 압축 가스가 저압 스테이지와 고압 스테이지 사이에서 부적절하게 냉각되는 위험이 있다. 이는 최적 효율을 얻기 위해, 스테이지의 입구 온도가 가능한 한 낮게 유지되어야 하기 때문에, 압축기의 효율에 유해한 영향을 명백하게 가질 수 있다. 최악의 경우에, 이는 압축기의 작동을 방해할 수도 있다.

전술된 부작용은 3차 부분을 제1 열교환기(4)에 장착함으로써 개선될 수 있다. 이 방식으로, 초기에 공급된 냉각제는 먼저 중간 냉각기(4)의 2차 부분을 통해 안내되어, 압축 가스가 저압 스테이지와 고압 스테이지 사이에 냉각될 수 있게 된다.

상기 설명은 직렬로 연결된 3개의 압축 스테이지를 갖는 압축기(13)를 도시하고 있는 도 2 및 도 3에 도시되어 있다. 각각의 압축 스테이지는 터보형 압축기 요소, 각각 저압 압축기 요소(14), 제1 고압 압축기 요소(15) 및 제2 고압 압축기 요소(16)에 의해 실현된다.

이 경우에, 각각의 압축기 요소로부터 하류측에 열교환기, 더 구체적으로 저압 압축기 요소(14)로부터 하류측에 제1 열교환기(17) 또는 중간 냉각기, 제1 고압 압축기 요소(15)의 제2 열교환기(18) 또는 중간 냉각기 및 제2 고압 압축기 요소(16)로부터 하류측에 제3 열교환기(19) 또는 최후 냉각기가 존재한다.

제1 및 제2 고압 압축기 요소(15, 16)는 모터 제어부(22)를 갖는 제1 모터(21)에 의해 구동되는 동일한 공통 샤프트(20)를 갖는다. 저압 압축기 요소(14)는 이어서 모터 제어부(25)를 또한 구비한 제2 모터(24)에 의해 구동된 제2 샤프트(23)에 연결된다.

2개의 고압 압축기 요소(15, 16)를 하나의 샤프트(20)에 의해 구동함으로써, 이들의 상대 속도는 항상 동일하다.

이 경우에, 전술된 모터(21, 24)는 동일한 파워를 전달한다. 이는 저압 압축기 요소가 다른 2개의 압축기 요소(15, 16)에 비교하여 더 많은 파워를 흡수하는 것을 암시한다.

압축기에서, 스테이지의 흡수된 파워는 열의 형태로 거의 완전히 변환되어, 제1 중간 냉각기(17)가 다른 2개의 열교환기(18, 19)에 비교된 파워의 2배를 냉각해야 한다. 이는 또한 저압 스테이지의 출구에서 압축 가스의 온도는 다른 압축 스테이지의 단부에서 압축 가스의 온도보다 훨씬 높은 것을 암시한다. 냉각제는, 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 파이프(26)에 의해 공급된다. 마지막 경우에, 전술된 냉각제는 제1 중간 냉각기(17)를 통해 송출되고, 이는 주로 2개의 이유이다. 첫째로, 제1 중간 냉각기(17)의 1차측에서 압축 가스의 온도는 최고여서, 냉각제가 최대 출구 온도에 도달할 수 있게 된다.

둘째로, 제1 중간 냉각기(17)의 냉각 파워는 최고여서, 소정의 냉각제에 대해 예를 들어 90℃의 출구 온도가 다른 2개의 열교환기(18, 19)의 성능에 대한 영향을 제한되어 유지하게 한다.

냉각제의 순서는 바람직하게는 순서대로 2개의 연속적인 열교환기 사이에서, 최저 파워 흡수를 갖는 압축기 요소로부터의 가스가 1차 부분을 통해 유동하는 열교환기를 냉각제가 먼저 통과한다는 사실을 통해 더 결정된다.

2개의 고압 압축기 요소(15, 16)는 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 이 경우에 동일한 파워를 흡수한다. 이 경우에, 냉각제는 먼저 제2 중간 냉각기(18)를 통해 이어서 최후 냉각기(19)를 통해 유동한다.

저압 스테이지와 제1 고압 스테이지 사이의 압축 가스를 충분히 냉각하기 위해, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 초기에 공급된 냉각제는 먼저 제1 중간 냉각기(17)를 통해 송출되고 이어서 제2 중간 냉각기(18), 최후 냉각기(19) 및 제1 중간 냉각기(17)를 통해 유동한다.

전술된 실시예의 변형예가 도 3에 제공되어 있고, 여기서 제2 냉각제가 파이프(27)를 경유하여 공급된다. 전술된 냉각제는 제1 중간 냉각기(17)의 2차 부분을 통해 이를 송출함으로써 저압 스테이지와 제1 고압 스테이지 사이의 압축 가스를 충분하게 냉각하는 데 사용된다.

물, 더 일반적으로 냉각제는 또한 이들의 각각의 모터 제어부(8, 11, 22 및/또는 25)를 갖는 모터(7, 10, 21 및/또는 24) 중 하나 이상을 제어하는 데 사용될 수 있다. 바람직하게는, 냉각제는 먼저 상이한 열교환기를 통해 냉각제를 송출하기 전에 모터를 냉각하는 데 사용된다.

바람직하게는, 압축 공기가 열교환기의 상이한 튜브를 따라 유동하는 튜브형의 열교환기가 사용된다. 이 방식으로, 열교환기를 가로지르는 공기의 압력 강하가 제한되어 유지된다.

제2 및 제3 스테이지의 압축기 요소(15, 16)는, 이 경우에 그 속도가 제1 스테이지의 압축기 요소(14)의 구동부에 독립적으로 제어될 수 있는 모터(21)의 샤프트(20)의 형태의 공통 구동부에 의해 구동된다.

본 발명은 예로서 설명되고 도면에 도시되어 있는 방법에 결코 한정되지 않고, 이러한 방법은 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 모든 종류의 방법으로 실현될 수 있다.

1: 압축기 2: 저압 압축기 요소
3: 고압 압축기 요소 4: 제1 열교환기
5: 제2 열교환기 6: 제1 샤프트
7: 제1 모터 8, 11: 모터 제어부
9: 제2 샤프트 10: 제2 모터
12: 파이프 13: 압축기
14: 저압 압축기 요소 15: 제1 고압 압축기 요소
16: 제2 고압 압축기 요소 17: 제1 열교환기
18: 제2 열교환기 19: 제3 열교환기
20: 공통 샤프트 21: 제1 모터
24: 제2 모터 25: 모터 제어부

Claims

2개 이상의 압축 스테이지를 갖는 압축기(1)에 의해 가스를 압축할 때 에너지를 회수하기 위한 방법으로서, 각각의 스테이지는 압축기 요소(2, 3)에 의해 실현되고, 각각의 경우에 2개 이상의 상기 압축기 요소로부터 하류측에는, 1차 및 2차 부분, 더 구체적으로 관련 열교환기로부터 상류측의 압축 스테이지로부터 압축 가스가 통과 안내되는 1차 부분 및 냉각제가 압축 가스로부터 압축 열의 일부를 회수하도록 통과 안내되는 2차 부분을 갖는 열교환기(4, 5)가 존재하고, 냉각제는 2개 이상의 열교환기(4, 5)의 2차 부분을 통해 직렬로 연속적으로 안내되고, 냉각제가 상기 열교환기(4, 5)를 통해 안내되는 순서는, 냉각제의 유동 방향에서 볼 때, 하나 이상의 후속 열교환기의 1차 부분의 입구에서의 온도가 이전의 열교환기의 1차 부분의 입구에서의 온도보다 높거나 같도록 선택되는 에너지 회수 방법에 있어서,
하나 이상의 열교환기(4, 17)는 냉각제를 위한 3차 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 회수 방법.
제1항에 있어서, 상기 후속 열교환기는 냉각제가 통과 안내되는 마지막 열교환기에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 회수 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 에너지 회수는 냉각제가 상이한 열교환기(4, 5)를 통해 안내되는 순서를 스테이지의 상이한 입구 온도에 대한 순서의 영향 및 총 시스템 효율에 대한 수반되는 영향에 조화시킴으로써 압축기(1)의 전체 효율에 대해 최소의 영향을 미치도록 수행되는 것을 특징으로 하는 에너지 회수 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉각제가 상이한 열교환기(4, 5)를 통해 안내되는 순서는, 2개의 연속적인 열교환기(4, 5) 사이에서, 최저 파워 흡수를 갖는 압축기 요소의 1차 부분을 통해 가스가 유동하는 열교환기를 냉각제가 먼저 통과하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 에너지 회수 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 마지막의 경우에 냉각제는 최고 파워 흡수를 갖는 압축기 요소(2)로부터의 가스가 1차 부분을 통해 유동하는 열교환기(4)를 통해 안내되는 것을 특징으로 하는 에너지 회수 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉각제는 상기 압축기(1)의 모든 열교환기(4, 5)를 통해 순차적으로 안내되는 것을 특징으로 하는 에너지 회수 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스는 3개의 스테이지, 각각 저압 스테이지, 제1 고압 스테이지 및 제2 고압 스테이지, 이어서 제1 열교환기(17), 제2 열교환기(18) 및 제3 열교환기(19)에서 각각 압축되고, 여기서 냉각제는 먼저 상기 제2 열교환기(18)를 통해, 이어서 상기 제3 열교환기(19)를 통해, 마지막으로 상기 제1 열교환기(17)를 통해 유동하는 것을 특징으로 하는 에너지 회수 방법.
제1항에 있어서, 상기 냉각제는 먼저, 3차 부분을 갖는 열교환기의 2차 부분을 통해, 이어서 다른 열교환기를 통해 유동하고, 마지막으로 3차 부분을 갖는 열교환기의 3차 부분을 통해 유동하는 것을 특징으로 하는 에너지 회수 방법.
제1항에 있어서, 상기 가스는 3개의 스테이지, 각각 저압 스테이지, 제1 고압 스테이지 및 제2 고압 스테이지, 이어서 제1 열교환기(17), 제2 열교환기(18) 및 제3 열교환기(19) 각각에서 압축되고, 여기서 냉각제는 상기 제1 열교환기(17), 상기 제2 열교환기(18) 및 상기 제3 열교환기(19)를 통해, 마지막으로 상기 제1 열교환기(17)를 통해 재차 유동하는 것을 특징으로 하는 에너지 회수 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상이한 열교환기를 통해 송출되기 전에, 냉각제는 상기 압축기 요소의 하나 이상의 모터(7, 10, 21, 24) 또는 모터 각각의 모터 제어부(8, 11, 22, 25)를 냉각하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 에너지 회수 방법.
제1항에 있어서, 제2 냉각제가 상기 3차 부분을 통해 유동하는 것을 특징으로 하는 에너지 회수 방법.
제11항에 있어서, 상기 제2 냉각제는 또한 상기 압축기 요소의 하나 이상의 모터(21, 24) 또는 모터 각각의 모터 제어부(22, 25)를 냉각하는 데 또한 사용되는 것을 특징으로 하는 에너지 회수 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 압축기 요소(2, 3, 14, 15, 16)의 회전 속도는 부과된 기준에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는 에너지 회수 방법.
제13항에 있어서, 상기 압축 스테이지의 회전 속도는 상기 열교환기들 중 2개 이상에 의해 각각의 압축기 스테이지 작동 영역의 변화를 부분적으로 또는 전체적으로 중립화하기 위해 제어되는 것을 특징으로 하는 에너지 회수 방법.
제13항에 있어서, 상기 압축 스테이지의 상대 회전 속도는 이들의 각각의 입구 온도의 변화에 비례하여 변경되는 것을 특징으로 하는 에너지 회수 방법.
제7항에 있어서, 상기 제1 및 제2 고압 스테이지의 압축기 요소(15, 16)는 그 회전 속도가 저압 스테이지의 압축기 요소(14)를 위한 구동부와 독립적으로 제어되는 공통 구동부에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 에너지 회수 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 튜브를 통해 유동하는 제1 매체를 위한 입력부 및 출력부와 튜브 주위에서 유동하는 제2 매체를 위한 입력부 및 출력부를 갖는 하우징 내에 튜브를 갖는 튜브형의 열교환기가 사용되고, 이 경우에 냉각제는 튜브를 통해 유동하고 가스는 튜브를 따라 유동하는 것을 특징으로 하는 에너지 회수 방법.
제7항에 있어서, 상기 3차 부분을 갖는 열교환기는 제1 열교환기에 의해 형성되고, 제2 냉각제가 상기 3차 부분을 통해 유동하는 것을 특징으로 하는 에너지 회수 방법.