用于冷卻壓縮機設備的壓縮氣體的方法和應用該方法的壓縮機技術

壓縮機設備，設置有一個或多個壓縮機元件(2)和閉合朗肯回路形式的熱回收回路(11)，在閉合朗肯回路中，工作介質循環通過：一個或多個蒸發器(14)和冷凝器(16)，蒸發器用作用于冷卻壓縮氣體的冷卻器，冷凝器連接到用于冷卻冷凝器(16)中的工作介質的冷卻回路(21)，其中，為每個蒸發器(14)提供附加冷卻器(20)，附加冷卻器與所涉及的蒸發器(14)串聯連接并且附加冷卻器被計算成使得當熱回收回路(11)關閉時能夠通過自身確保充分的冷卻。

Method for cooling compressed gas of compressor equipment and compressor using said method

The compressor device is provided with one or more components of the compressor (2) and the closed loop form of the Rankine heat recovery loop (11), in the closed Rankine circuit, the working medium circulating through one or more evaporators (14) and the condenser (16), used for cooling evaporator cooler compressed gas the condenser, connected to the condenser (16) for cooling the cooling circuit of the medium (21), of which, for each evaporator (14) provides additional cooler (20), additional cooler and the evaporator (14) are connected in series and additional cooler is calculated such that when the heat recovery circuit (11) is closed to ensure adequate cooling through their own.

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于冷卻壓縮機設備的壓縮氣體的方法和應用該方法的壓縮機
本專利技術涉及一種用于冷卻壓縮機設備的壓縮氣體的方法，更具體地涉及帶熱回收的壓縮機設備。
技術介紹
已知的是，氣體的溫度由于壓縮而增加，并且壓縮氣體在其可以被供給到用戶網絡之前必須被冷卻，以便防止對用戶的傷害。為此，通常使用“后冷卻器”，該后冷卻器連接到冷卻回路，該冷卻回路具有流過后冷卻器的水，或者利用吹過后冷卻器的周圍空氣。對于具有串聯連接在一起的兩個或更多個壓縮機元件的多級壓縮機，由于已知的是，壓縮機元件的效率有利地由在所涉及的壓縮機元件的入口處的待壓縮的氣體的較低溫度影響，因此，在被隨后的下游壓縮機元件吸入之前，也使用中間冷卻器來冷卻來自先前壓縮機元件的壓縮氣體。以這種方式，由于作為熱水或熱空氣傳遞到環境的冷卻劑的加熱，損失了大量熱能。為了回收這種損失的熱能的一部分并且將其轉換成可用的能量，已知的是提供這樣一種壓縮機設備，該壓縮機設備具有閉合回路形式的熱回收回路，該閉合回路已知被稱為有機朗肯回路(OrganicRankineCircuit)并且設置有泵以使工作介質能夠在該回路中循環，依次通過：-一個或多個蒸發器，該一個或多個蒸發器用作該壓縮氣體的冷卻器，并且其中，來自該泵的液體工作介質由于通過壓縮氣體的壓縮熱加熱而被轉化為高壓蒸汽；-渦輪或類似物形式的膨脹器，該膨脹器具有轉子、由加熱的蒸汽驅動的活塞或類似物，并且因此確保到可以用于驅動發電機或類似物的機械能的轉換；以及-一個或多個冷凝器，該一個或多個冷凝器連接到冷卻劑(例如水或空氣)的冷卻回路，以使工作介質的蒸汽能夠冷凝成液體，該液體可以由泵再次泵送以用于隨后的循環，在所述隨后的循環中，工作介質再次經歷從液體到蒸汽的相變以及從蒸汽到液體的相變。以這種方式，壓縮氣體的壓縮熱可以在渦輪機或類似物的軸上以已知的方式轉換成另一種可用的能量形式，并且同時，壓縮氣體可以通過利用該熱回收回路而被冷卻。使用朗肯熱回收回路的該方法的缺點在于，壓縮氣體不是直接由冷卻劑冷卻，而是通過位于冷卻回路與待冷卻的壓縮氣體之間的朗肯熱回收回路的介入而被冷卻。由此產生的缺點是：當朗肯熱回收回路由于工作介質或類似物的故障或泄漏而失效時，蒸發器不能對壓縮氣體施加其冷卻作用，并且在這種情況下，下游壓縮機元件的入口處和/或壓縮機設備的出口處的溫度可能變得不可接受地高。這種方法例如在EP2.578.817的圖7中示出，該方法用于冷卻源自具有兩個壓縮機元件的多級壓縮機的壓縮氣體，其中，使用具有兩個并聯連接的蒸發器的朗肯回路，該兩個蒸發器用作壓縮氣體的冷卻器，該兩個蒸發器分別是：用作兩個壓縮機元件之間的中間冷卻器的一個蒸發器和用作第二壓縮機元件下游的后冷卻器的一個蒸發器。后冷卻器之后是屬于單獨冷卻回路的常規冷卻器，與朗肯回路的工作介質不同的冷卻劑被引導通過該單獨冷卻回路，其中，根據EP2.578.817中的描述，該常規冷卻器旨在將壓縮氣體冷卻到基于壓縮機設備的預期用途的期望溫度。當朗肯回路在該壓縮機設備中失效時，兩個蒸發器失去其作為冷卻器的功能，使得在第二壓縮機元件的入口處和在常規冷卻器的出口處的壓縮氣體的溫度可能變得高于壓縮機設備的預期用途的期望溫度，這導致所有可能的有害后果。從EP0.364.106中已知一種具有多個朗肯回路的壓縮機設備，以從壓縮氣體回收熱量并將熱量轉換成機械能。氣體在夜間被壓縮并儲存在地下罐中，以便能夠與噴射的燃料一起使用，以在白天供給燃氣渦輪機。在這種情況下，朗肯回路的冷卻效果次要于熱能的回收。實際上，如果在這種情況下一個或多個朗肯回路失效，則這將對熱回收有不利影響，但是將對燃氣渦輪機產生的功率具有相當有利的影響，因為渦輪機隨后將被供給更高溫度的壓縮氣體，與本專利技術相反，在本專利技術中，壓縮氣體的冷卻是至關重要的。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供對上述和/或其它缺點中的一個或多個缺點的解決方案。為此，本專利技術涉及一種用于冷卻設置有一個或多個壓縮機元件的壓縮機設備的壓縮氣體的方法，其中，對于壓縮氣體的冷卻，該方法包括利用閉合朗肯回路形式的熱回收回路，所述朗肯回路具有：朗肯回路中的工作介質，在所述朗肯回路的操作期間，所述工作介質通過所述朗肯回路中的泵而循環；一個或多個蒸發器，所述一個或多個蒸發器用作用于冷卻所述壓縮氣體的冷卻器；用于將熱能轉換為機械能的膨脹器；冷凝器，所述冷凝器通過具有冷卻劑的冷卻回路而被冷卻，冷卻劑被引導通過冷卻回路以冷卻所述冷凝器中的工作介質，其中，所述方法包括：對于用作所述壓縮氣體的冷卻器的至少一個上述蒸發器提供串聯放置的附加冷卻器以用于冷卻壓縮氣體，其中，所述附加冷卻器通過單獨的冷卻回路冷卻，所述單獨的冷卻回路具有與所述朗肯回路的工作介質不同的冷卻劑，其中，所述附加冷卻器被計算成使得：當所述朗肯回路關閉時，對于所述附加冷卻器所涉及的所述冷卻回路的給定冷卻能力，通過所述附加冷卻器自身能夠確保實現對所述壓縮氣體的充分冷卻。因此，冷卻回路中的冷卻劑被順次地引導通過冷凝器和附加冷卻器。當熱回收回路失效時，流過冷凝器的冷卻劑不被加熱，并且冷卻劑的冷卻能力可以被充分地用于冷卻被引導通過附加冷卻器的壓縮氣體。壓縮機設備然后作為不帶熱回收的常規壓縮機操作。這意味著，不帶熱回收的壓縮機的標準中間冷卻器和后冷卻器可以用于附加冷卻器，并且這種常規壓縮機可以容易地轉換成根據本專利技術的可以在帶熱回收和不帶熱回收的狀態下使用的壓縮機設備。優選地，熱回收回路是ORC回路，即，具有有機工作介質的“有機朗肯循環”，更具體地，其特征在于，用于低溫加熱的更有利的蒸發特性(溫度和壓力)。工作介質的沸點溫度越低，ORC可以越好和越有效地用于在低溫下從壓縮氣體回收熱量。通常，選擇工作介質，使得臨界點的溫度接近熱源的最大溫度。壓力、體積流量、溫室效應、毒性等也很重要。本專利技術可以用于單級壓縮機，所述單級壓縮機具有：單個壓縮機元件；蒸發器以及用于來自單個壓縮機的壓縮氣體的后冷卻的附加冷卻器。本專利技術還可以用于多級壓縮機，所述多級壓縮機具有串聯連接的兩個或更多個壓縮機元件、蒸發器和附加冷卻器，用于冷卻來自放置在緊鄰的上游的壓縮機元件、來自每對壓縮機元件之間和來自最后的壓縮機元件的下游的壓縮氣體，其中，附加冷卻器與冷凝器串聯地結合在冷凝器的冷卻回路中。根據本專利技術的多級壓縮機的一個實際實施例，僅使用一個單個ORC，所述一個單個ORC具有一個單個冷凝器和多個蒸發器，所述多個蒸發器用作兩個連續的壓縮機元件之間的中間冷卻器或用作最后的壓縮機元件下游的后冷卻器。本專利技術還涉及一種壓縮機設備，所述壓縮機設備設置有一個或多個壓縮機元件并且設置有冷卻部以用于冷卻由壓縮機元件壓縮的氣體，其中，所述冷卻部由熱回收回路形成，所述熱回收回路實現為閉合的“朗肯回路”，所述“朗肯回路”具有：泵和工作介質，在朗肯回路的操作期間，所述工作介質通過泵在朗肯回路中循環；一個或多個蒸發器，待冷卻的壓縮氣體被引導通過所述一個或多個蒸發器以便冷卻所述壓縮氣體；用于將熱能轉換為機械能的膨脹器；以及冷凝器，所述冷凝器連接到具有冷卻劑的冷卻回路，所述冷卻劑被引導通過所述冷卻回路以冷卻所述冷凝器中的工作介質，其中，所述壓縮機設備包括至少一個附加冷卻器，所述至少一個附加冷卻器在待冷卻的壓縮氣體的氣流中與上本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于冷卻設置有一個或多個壓縮機元件(2)的壓縮機設備(1)的壓縮氣體的方法，其中，為了冷卻壓縮氣體，所述方法包括利用閉合朗肯回路(12)形式的熱回收回路(11)的步驟，所述朗肯回路具有：朗肯回路中的工作介質，其中，在所述朗肯回路的操作期間，所述工作介質通過所述朗肯回路(12)中的泵(13)而循環；一個或多個蒸發器(14)，所述一個或多個蒸發器用作用于冷卻所述壓縮氣體的冷卻器；用于將熱能轉換為機械能的膨脹器(15)；冷凝器(16)，所述冷凝器通過具有冷卻劑的冷卻回路(21)而被冷卻，冷卻劑被引導通過冷卻回路以冷卻所述冷凝器(16)中的工作介質，其特征在于，所述方法包括：對于用作所述壓縮氣體的冷卻器的至少一個上述蒸發器(14)提供串聯放置的附加冷卻器(20)以用于冷卻壓縮氣體，其中，所述附加冷卻器通過單獨的冷卻回路(21)冷卻，所述單獨的冷卻回路具有與所述朗肯回路(12)的工作介質不同的冷卻劑，其中，所述附加冷卻器(20)被計算成使得：當所述朗肯回路關閉時，對于所述附加冷卻器(20)所涉及的所述冷卻回路(21)的給定冷卻能力，通過所述附加冷卻器(20)自身能夠確保實現對所述壓縮氣體(20)的充分冷卻。...

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.08.29 BE 2014/06541.一種用于冷卻設置有一個或多個壓縮機元件(2)的壓縮機設備(1)的壓縮氣體的方法，其中，為了冷卻壓縮氣體，所述方法包括利用閉合朗肯回路(12)形式的熱回收回路(11)的步驟，所述朗肯回路具有：朗肯回路中的工作介質，其中，在所述朗肯回路的操作期間，所述工作介質通過所述朗肯回路(12)中的泵(13)而循環；一個或多個蒸發器(14)，所述一個或多個蒸發器用作用于冷卻所述壓縮氣體的冷卻器；用于將熱能轉換為機械能的膨脹器(15)；冷凝器(16)，所述冷凝器通過具有冷卻劑的冷卻回路(21)而被冷卻，冷卻劑被引導通過冷卻回路以冷卻所述冷凝器(16)中的工作介質，其特征在于，所述方法包括：對于用作所述壓縮氣體的冷卻器的至少一個上述蒸發器(14)提供串聯放置的附加冷卻器(20)以用于冷卻壓縮氣體，其中，所述附加冷卻器通過單獨的冷卻回路(21)冷卻，所述單獨的冷卻回路具有與所述朗肯回路(12)的工作介質不同的冷卻劑，其中，所述附加冷卻器(20)被計算成使得：當所述朗肯回路關閉時，對于所述附加冷卻器(20)所涉及的所述冷卻回路(21)的給定冷卻能力，通過所述附加冷卻器(20)自身能夠確保實現對所述壓縮氣體(20)的充分冷卻。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述朗肯回路(12)中使用有機工作介質。3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述朗肯回路(12)中使用沸點溫度在90℃以下、優選在60℃以下的工作介質。4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，為所述朗肯回路(12)中的每個蒸發器(14)提供附加冷卻器(20)。5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，為所述朗肯回路(12)中的每個蒸發器(14)提供附加冷卻器(20)，所述附加冷卻器(20)設置在相關蒸發器(14)的下游以冷卻所述壓縮氣體。6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，對于至少一個附加冷卻器(20)的冷卻，利用用于冷卻所述冷凝器(16)的冷卻回路(21)。7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，在用于冷卻所述冷凝器(16)和所述至少一個附加冷卻器(20)的共用冷卻回路(21)中，所述冷凝器(16)設置在所述至少一個附加冷卻器(20)的上游。8.一種壓縮機設備，所述壓縮機設備設置有一個或多個壓縮機元件(2)并且設置有冷卻部以用于冷卻由壓縮機元件(2)壓縮的氣體，其中，所述冷卻部由熱回收回路(11)形成，所述熱回收回路實現為閉合的“朗肯回路”(12)，所述“朗肯回路”具有：泵(13)和工作介質，在朗肯回路(12)的操作期間，所述工作介質通過泵(13)在朗肯回路(12)中循環；一個或多個蒸發器(14)，待冷卻的壓縮氣體被引導通過所述一個或多個蒸發器以便冷卻所述壓縮氣體；用于將熱能轉換為機械能的膨脹器(15)；以及冷凝器(16)，所述冷凝器連接到具有冷卻劑的冷卻回路(21)，所述冷卻劑被引導通過所述冷卻回路以冷卻所述冷凝器(16)中的工作介質，其特征在于，所述壓縮機設備(1)包括至少一個附加冷卻器(20)，所述至少一個附加冷卻器在待冷卻的壓縮氣體的氣流中與上述蒸發器(14)串聯地組合，其中，所述至少一個附加冷卻器(20)連接到冷卻回路(21)，所述冷卻回路(21)具有與朗肯回路中(12)的工作介質不同的冷卻劑，并且其中，所述附加冷卻器(20)被計算成使得：當所述朗肯回路(11)關閉時，對于冷卻回路(21)的給定冷卻能力，通過所述附加冷卻器(20)自身能夠確保實現對所述壓縮氣體的充分冷卻。9.根據權利要求8所述的壓縮機設備，其特征在于，所述朗肯回路(12)是“ORC”回路(12)，即，有機朗肯回路，有機工作介質在所述有機朗肯回路中循環。10.根據權利要求9所述的壓縮機設備，其特征在于，所述有機工作介質的沸點溫度在90℃以下、優選在60℃以下。11.根據權利要求8至10中任一項所述的壓縮機設備，其特征在于，為所述朗肯回路(12)中的每個蒸發器(14)提供附加冷卻器(20)。12.根據權利要求8至11中任一項所述的壓縮機設備，其特征在于，為所述朗肯回路(12)中的每個蒸發器(1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A·J·戈瑟爾斯，J·范吉爾森，
申請(專利權)人：阿特拉斯·科普柯空氣動力股份有限公司，
類型：發明
國別省市：比利時,BE