用于冷却压缩机设备的压缩气体的方法和应用该方法的压缩机技术

压缩机设备，设置有一个或多个压缩机元件(2)和闭合朗肯回路形式的热回收回路(11)，在闭合朗肯回路中，工作介质循环通过：一个或多个蒸发器(14)和冷凝器(16)，蒸发器用作用于冷却压缩气体的冷却器，冷凝器连接到用于冷却冷凝器(16)中的工作介质的冷却回路(21)，其中，为每个蒸发器(14)提供附加冷却器(20)，附加冷却器与所涉及的蒸发器(14)串联连接并且附加冷却器被计算成使得当热回收回路(11)关闭时能够通过自身确保充分的冷却。

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.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于冷却压缩机设备的压缩气体的方法和应用该方法的压缩机
本专利技术涉及一种用于冷却压缩机设备的压缩气体的方法，更具体地涉及带热回收的压缩机设备。
技术介绍
已知的是，气体的温度由于压缩而增加，并且压缩气体在其可以被供给到用户网络之前必须被冷却，以便防止对用户的伤害。为此，通常使用“后冷却器”，该后冷却器连接到冷却回路，该冷却回路具有流过后冷却器的水，或者利用吹过后冷却器的周围空气。对于具有串联连接在一起的两个或更多个压缩机元件的多级压缩机，由于已知的是，压缩机元件的效率有利地由在所涉及的压缩机元件的入口处的待压缩的气体的较低温度影响，因此，在被随后的下游压缩机元件吸入之前，也使用中间冷却器来冷却来自先前压缩机元件的压缩气体。以这种方式，由于作为热水或热空气传递到环境的冷却剂的加热，损失了大量热能。为了回收这种损失的热能的一部分并且将其转换成可用的能量，已知的是提供这样一种压缩机设备，该压缩机设备具有闭合回路形式的热回收回路，该闭合回路已知被称为有机朗肯回路(OrganicRankineCircuit)并且设置有泵以使工作介质能够在该回路中循环，依次通过：-一个或多个蒸发器，该一个或多个蒸发器用作该压缩气体的冷却器，并且其中，来自该泵的液体工作介质由于通过压缩气体的压缩热加热而被转化为高压蒸汽；-涡轮或类似物形式的膨胀器，该膨胀器具有转子、由加热的蒸汽驱动的活塞或类似物，并且因此确保到可以用于驱动发电机或类似物的机械能的转换；以及-一个或多个冷凝器，该一个或多个冷凝器连接到冷却剂(例如水或空气)的冷却回路，以使工作介质的蒸汽能够冷凝成液体，该液体可以由泵再次泵送以用于随后的循环，在所述随后的循环中，工作介质再次经历从液体到蒸汽的相变以及从蒸汽到液体的相变。以这种方式，压缩气体的压缩热可以在涡轮机或类似物的轴上以已知的方式转换成另一种可用的能量形式，并且同时，压缩气体可以通过利用该热回收回路而被冷却。使用朗肯热回收回路的该方法的缺点在于，压缩气体不是直接由冷却剂冷却，而是通过位于冷却回路与待冷却的压缩气体之间的朗肯热回收回路的介入而被冷却。由此产生的缺点是：当朗肯热回收回路由于工作介质或类似物的故障或泄漏而失效时，蒸发器不能对压缩气体施加其冷却作用，并且在这种情况下，下游压缩机元件的入口处和/或压缩机设备的出口处的温度可能变得不可接受地高。这种方法例如在EP2.578.817的图7中示出，该方法用于冷却源自具有两个压缩机元件的多级压缩机的压缩气体，其中，使用具有两个并联连接的蒸发器的朗肯回路，该两个蒸发器用作压缩气体的冷却器，该两个蒸发器分别是：用作两个压缩机元件之间的中间冷却器的一个蒸发器和用作第二压缩机元件下游的后冷却器的一个蒸发器。后冷却器之后是属于单独冷却回路的常规冷却器，与朗肯回路的工作介质不同的冷却剂被引导通过该单独冷却回路，其中，根据EP2.578.817中的描述，该常规冷却器旨在将压缩气体冷却到基于压缩机设备的预期用途的期望温度。当朗肯回路在该压缩机设备中失效时，两个蒸发器失去其作为冷却器的功能，使得在第二压缩机元件的入口处和在常规冷却器的出口处的压缩气体的温度可能变得高于压缩机设备的预期用途的期望温度，这导致所有可能的有害后果。从EP0.364.106中已知一种具有多个朗肯回路的压缩机设备，以从压缩气体回收热量并将热量转换成机械能。气体在夜间被压缩并储存在地下罐中，以便能够与喷射的燃料一起使用，以在白天供给燃气涡轮机。在这种情况下，朗肯回路的冷却效果次要于热能的回收。实际上，如果在这种情况下一个或多个朗肯回路失效，则这将对热回收有不利影响，但是将对燃气涡轮机产生的功率具有相当有利的影响，因为涡轮机随后将被供给更高温度的压缩气体，与本专利技术相反，在本专利技术中，压缩气体的冷却是至关重要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供对上述和/或其它缺点中的一个或多个缺点的解决方案。为此，本专利技术涉及一种用于冷却设置有一个或多个压缩机元件的压缩机设备的压缩气体的方法，其中，对于压缩气体的冷却，该方法包括利用闭合朗肯回路形式的热回收回路，所述朗肯回路具有：朗肯回路中的工作介质，在所述朗肯回路的操作期间，所述工作介质通过所述朗肯回路中的泵而循环；一个或多个蒸发器，所述一个或多个蒸发器用作用于冷却所述压缩气体的冷却器；用于将热能转换为机械能的膨胀器；冷凝器，所述冷凝器通过具有冷却剂的冷却回路而被冷却，冷却剂被引导通过冷却回路以冷却所述冷凝器中的工作介质，其中，所述方法包括：对于用作所述压缩气体的冷却器的至少一个上述蒸发器提供串联放置的附加冷却器以用于冷却压缩气体，其中，所述附加冷却器通过单独的冷却回路冷却，所述单独的冷却回路具有与所述朗肯回路的工作介质不同的冷却剂，其中，所述附加冷却器被计算成使得：当所述朗肯回路关闭时，对于所述附加冷却器所涉及的所述冷却回路的给定冷却能力，通过所述附加冷却器自身能够确保实现对所述压缩气体的充分冷却。因此，冷却回路中的冷却剂被顺次地引导通过冷凝器和附加冷却器。当热回收回路失效时，流过冷凝器的冷却剂不被加热，并且冷却剂的冷却能力可以被充分地用于冷却被引导通过附加冷却器的压缩气体。压缩机设备然后作为不带热回收的常规压缩机操作。这意味着，不带热回收的压缩机的标准中间冷却器和后冷却器可以用于附加冷却器，并且这种常规压缩机可以容易地转换成根据本专利技术的可以在带热回收和不带热回收的状态下使用的压缩机设备。优选地，热回收回路是ORC回路，即，具有有机工作介质的“有机朗肯循环”，更具体地，其特征在于，用于低温加热的更有利的蒸发特性(温度和压力)。工作介质的沸点温度越低，ORC可以越好和越有效地用于在低温下从压缩气体回收热量。通常，选择工作介质，使得临界点的温度接近热源的最大温度。压力、体积流量、温室效应、毒性等也很重要。本专利技术可以用于单级压缩机，所述单级压缩机具有：单个压缩机元件；蒸发器以及用于来自单个压缩机的压缩气体的后冷却的附加冷却器。本专利技术还可以用于多级压缩机，所述多级压缩机具有串联连接的两个或更多个压缩机元件、蒸发器和附加冷却器，用于冷却来自放置在紧邻的上游的压缩机元件、来自每对压缩机元件之间和来自最后的压缩机元件的下游的压缩气体，其中，附加冷却器与冷凝器串联地结合在冷凝器的冷却回路中。根据本专利技术的多级压缩机的一个实际实施例，仅使用一个单个ORC，所述一个单个ORC具有一个单个冷凝器和多个蒸发器，所述多个蒸发器用作两个连续的压缩机元件之间的中间冷却器或用作最后的压缩机元件下游的后冷却器。本专利技术还涉及一种压缩机设备，所述压缩机设备设置有一个或多个压缩机元件并且设置有冷却部以用于冷却由压缩机元件压缩的气体，其中，所述冷却部由热回收回路形成，所述热回收回路实现为闭合的“朗肯回路”，所述“朗肯回路”具有：泵和工作介质，在朗肯回路的操作期间，所述工作介质通过泵在朗肯回路中循环；一个或多个蒸发器，待冷却的压缩气体被引导通过所述一个或多个蒸发器以便冷却所述压缩气体；用于将热能转换为机械能的膨胀器；以及冷凝器，所述冷凝器连接到具有冷却剂的冷却回路，所述冷却剂被引导通过所述冷却回路以冷却所述冷凝器中的工作介质，其中，所述压缩机设备包括至少一个附加冷却器，所述至少一个附加冷却器在待冷却的压缩气体的气流中与上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于冷却设置有一个或多个压缩机元件(2)的压缩机设备(1)的压缩气体的方法，其中，为了冷却压缩气体，所述方法包括利用闭合朗肯回路(12)形式的热回收回路(11)的步骤，所述朗肯回路具有：朗肯回路中的工作介质，其中，在所述朗肯回路的操作期间，所述工作介质通过所述朗肯回路(12)中的泵(13)而循环；一个或多个蒸发器(14)，所述一个或多个蒸发器用作用于冷却所述压缩气体的冷却器；用于将热能转换为机械能的膨胀器(15)；冷凝器(16)，所述冷凝器通过具有冷却剂的冷却回路(21)而被冷却，冷却剂被引导通过冷却回路以冷却所述冷凝器(16)中的工作介质，其特征在于，所述方法包括：对于用作所述压缩气体的冷却器的至少一个上述蒸发器(14)提供串联放置的附加冷却器(20)以用于冷却压缩气体，其中，所述附加冷却器通过单独的冷却回路(21)冷却，所述单独的冷却回路具有与所述朗肯回路(12)的工作介质不同的冷却剂，其中，所述附加冷却器(20)被计算成使得：当所述朗肯回路关闭时，对于所述附加冷却器(20)所涉及的所述冷却回路(21)的给定冷却能力，通过所述附加冷却器(20)自身能够确保实现对所述压缩气体(20)的充分冷却。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.29 BE 2014/06541.一种用于冷却设置有一个或多个压缩机元件(2)的压缩机设备(1)的压缩气体的方法，其中，为了冷却压缩气体，所述方法包括利用闭合朗肯回路(12)形式的热回收回路(11)的步骤，所述朗肯回路具有：朗肯回路中的工作介质，其中，在所述朗肯回路的操作期间，所述工作介质通过所述朗肯回路(12)中的泵(13)而循环；一个或多个蒸发器(14)，所述一个或多个蒸发器用作用于冷却所述压缩气体的冷却器；用于将热能转换为机械能的膨胀器(15)；冷凝器(16)，所述冷凝器通过具有冷却剂的冷却回路(21)而被冷却，冷却剂被引导通过冷却回路以冷却所述冷凝器(16)中的工作介质，其特征在于，所述方法包括：对于用作所述压缩气体的冷却器的至少一个上述蒸发器(14)提供串联放置的附加冷却器(20)以用于冷却压缩气体，其中，所述附加冷却器通过单独的冷却回路(21)冷却，所述单独的冷却回路具有与所述朗肯回路(12)的工作介质不同的冷却剂，其中，所述附加冷却器(20)被计算成使得：当所述朗肯回路关闭时，对于所述附加冷却器(20)所涉及的所述冷却回路(21)的给定冷却能力，通过所述附加冷却器(20)自身能够确保实现对所述压缩气体(20)的充分冷却。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述朗肯回路(12)中使用有机工作介质。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述朗肯回路(12)中使用沸点温度在90℃以下、优选在60℃以下的工作介质。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为所述朗肯回路(12)中的每个蒸发器(14)提供附加冷却器(20)。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为所述朗肯回路(12)中的每个蒸发器(14)提供附加冷却器(20)，所述附加冷却器(20)设置在相关蒸发器(14)的下游以冷却所述压缩气体。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对于至少一个附加冷却器(20)的冷却，利用用于冷却所述冷凝器(16)的冷却回路(21)。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在用于冷却所述冷凝器(16)和所述至少一个附加冷却器(20)的共用冷却回路(21)中，所述冷凝器(16)设置在所述至少一个附加冷却器(20)的上游。8.一种压缩机设备，所述压缩机设备设置有一个或多个压缩机元件(2)并且设置有冷却部以用于冷却由压缩机元件(2)压缩的气体，其中，所述冷却部由热回收回路(11)形成，所述热回收回路实现为闭合的“朗肯回路”(12)，所述“朗肯回路”具有：泵(13)和工作介质，在朗肯回路(12)的操作期间，所述工作介质通过泵(13)在朗肯回路(12)中循环；一个或多个蒸发器(14)，待冷却的压缩气体被引导通过所述一个或多个蒸发器以便冷却所述压缩气体；用于将热能转换为机械能的膨胀器(15)；以及冷凝器(16)，所述冷凝器连接到具有冷却剂的冷却回路(21)，所述冷却剂被引导通过所述冷却回路以冷却所述冷凝器(16)中的工作介质，其特征在于，所述压缩机设备(1)包括至少一个附加冷却器(20)，所述至少一个附加冷却器在待冷却的压缩气体的气流中与上述蒸发器(14)串联地组合，其中，所述至少一个附加冷却器(20)连接到冷却回路(21)，所述冷却回路(21)具有与朗肯回路中(12)的工作介质不同的冷却剂，并且其中，所述附加冷却器(20)被计算成使得：当所述朗肯回路(11)关闭时，对于冷却回路(21)的给定冷却能力，通过所述附加冷却器(20)自身能够确保实现对所述压缩气体的充分冷却。9.根据权利要求8所述的压缩机设备，其特征在于，所述朗肯回路(12)是“ORC”回路(12)，即，有机朗肯回路，有机工作介质在所述有机朗肯回路中循环。10.根据权利要求9所述的压缩机设备，其特征在于，所述有机工作介质的沸点温度在90℃以下、优选在60℃以下。11.根据权利要求8至10中任一项所述的压缩机设备，其特征在于，为所述朗肯回路(12)中的每个蒸发器(14)提供附加冷却器(20)。12.根据权利要求8至11中任一项所述的压缩机设备，其特征在于，为所述朗肯回路(12)中的每个蒸发器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·J·戈瑟尔斯，J·范吉尔森，
申请(专利权)人：阿特拉斯·科普柯空气动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE