压缩机组，42为去主换热器高压液氮流，43为去主换热器高压液氧流，44为主换热器，45为纯化加热器，46为污氮气进口阀，47为纯化器，48为污氮气出口阀，49为放空消音器，50为水冷塔，51为冷却水水栗，52为冷冻水水栗，53为冷水机组，54为高温透平膨胀机的电回收制动装置。
【具体实施方式】
[0033]以下结合附图1、附图2和实施例，对本实用新型作进一步的说明:图1、2所示，一种配套IGCC电站的部分整体化型空气分离装置，它主要包括:
[0034]a)、将引自燃气轮机组压气机出口的压缩空气转化成空分装置能够利用的定压原料空气的高温透平膨胀机组02及其配套电回收装置54 ;且经高温透平膨胀机组02膨胀后的定压原料空气可以直接送入空冷塔06及其后续工艺系统；
[0035]b)、对定压原料空气进行冷却和除去有害杂质的预冷系统和净化系统；
[0036]c)、利用汽轮机组拖动且带中间冷却器的原料空气压缩机组04、循环空气增压机组13、不带末级冷却器的高压氮气压缩机组41 ;原料空气压缩机组04能将空气进行加压成空分所需的带压空气送入预冷和净化系统，循环空气增压机组13能将出净化系统的空气增压至增压透平膨胀机组能够使用的中压空气和能够汽化液氧的高压空气；
[0037]d)、至少一台由增压机15、冷却器16及膨胀机17组成的增压透平膨胀机组；
[0038]e)、对不同的流体进行换热的主换热器44、过冷器25 ;
[0039]f)、将分离用原料空气进行分离获得产品的精馏塔系统，该精馏塔系统由中压塔21、主蒸发冷凝器22、低压塔23及其连接管道和阀门组成；
[0040]g)将精馏塔分离出的液氧液氮增压至所需换热压力的低温液体栗组，低温液体栗组至少包括一台高压液氧栗37、一台高压液氮栗35 ;
[0041]所述的预冷系统主要由定压原料空气与高温膨胀机组降温后空气混合的空冷塔构成，所述的净化系统由双筒分子筛吸附器可切换构成；所述的精馏塔系统中，所述的中压塔21顶部设置有液氮28出口，在低压塔23底部设置有液氧36出口，在低压塔23上部设置有污氮气39出口，另在低压塔23的顶部设置有低压氮气40出口 ；所述原料空气压缩机组04、循环空气增压机组13、高压氮气压缩机组41均采用汽轮机组拖动。
[0042]实施例:
[0043]来自燃气轮机组1的一股压力0.9?1.4Mpa(A)、温度100°C的压缩空气流01送入高温透平膨胀机组的膨胀机02进行膨胀降压降温，压力降至0.55?0.85 Mpa(A)，直接送入空冷塔06，该部分空气占空分装置原料空气总量的30%?70%，高温透平膨胀机的电回收制动装置54同时将膨胀输出功转化成电能。来自空气过滤器03的除尘后空气进入空分专用原料空气压缩机组04进行压缩，出该压缩机的空气压力提升至0.55?0.85 Mpa(A)，直接送入空冷塔06，该部分空气占空分装置原料空气总量的70%?30%，两股空气在空冷塔内汇合、冷却后，再进入纯化器08除去水分、二氧化碳、碳氢化合物等杂质。
[0044]需要补充说明的是，当燃气轮机组1不能提供压缩空气时，实施方式调整为:关闭高温透平膨胀机组02后的膨胀出口阀门，启动电机驱动的辅助原料空气压缩机组05生产空分装置所需的70%?30%部分的原料空气。
[0045]预冷、纯化后的空气流10分为去主换热器的低压空气流11和去循环空气增压机组13的低压空气流12，低压空气流11直接进入主换热器44冷却至饱和温度后送入中压塔21参与精馏；去循环增压机组13的低压原料空气，一部分从该压缩机中部抽出，其余从该压缩机的末级抽出，从中部抽出的空气经增压机中间冷却器14冷却、增压透平膨胀机的增压机15增压、增压后冷却器16冷却后再进入主换热器44冷却至规定温度，然后抽出送入增压透平膨胀机的膨胀机17膨胀，膨胀至规定压力后送入中压塔21参与精馏，从循环空气增压机组13末级出口的高压空气经增压机末级冷却器18冷却、主换热器44冷却至规定温度、高压液空节流阀19节流、气液分离器20闪蒸相态分离后，送入中压塔21内参与精馏。
[0046]从中压塔21底部抽出的富氧液空24在过冷器25过冷后经富氧液空节流阀26节流后送入低压塔23的合适部位，成为低压塔23的回流液。从中压塔21合适部位抽出的液氮30在过冷器25过冷后经液氮节流阀32节流后送入低压塔23的合适部位，成为低压塔23的第二股回流液。在中压塔21顶部获得的氮气27在主冷凝蒸发器22中被冷凝成液氮，一部分液氮作为中压塔21的回流液29，其余的液氮被分为两股，一股液氮33去高压液氮栗35，一股液氮30经过冷器25过冷后又分为两部分，一部分去低压塔23，另一部分作为产品液氮34送入液体贮存系统。在主冷凝蒸发器22中被氮气27加热气化的氧气成为低压塔23的上升气流，经与上述两股回流液进行传热传质交流，在低压塔23的底部得到液氧，一部分液氧38作为液体产品送入液体贮存系统，另一部分液氧进入高压液氧栗37升压至规定压力后去主换热器44气化复热成为所需压力的高压氧气产品送出到其他用氧系统。在低压塔23顶部得到的低压氮气40经过冷器25、主换热器44复热后送入高压氮气压缩机组41 ;在低压塔23上部得到的污氮气39经过冷器25、主换热器44复热后，分别按照工艺要求送入预冷、纯化系统。
[0047]空分装置生产的高压氧气送入气化炉，高压氧气的产出指标跟气化炉的选型、规模有关，本实施例的高压氧气的压力为5.0?5.6Mpa (表压)、氧纯度为90%?95% (体积分数);本实施例的低压氮气出主换热器的压力为0.012?0.112 Mpa (表压)、氮中氧含量< 1% (体积分数)，经高压氮气压缩机组5增压至3.0?3.6Mpa (表压)，回注进入燃气轮机燃烧室6。
[0048]上述实施例仅是本实用新型的实施案例之一，对于配套IGCC电站的部分整体化型空气分离装置来说，可以做出各种变型和优化，但不管流程作何种变化，只要在配套IGCC电站的部分整体化型空分装置及方法中出现高温透平膨胀机组直接处理利用高压高温压缩空气并设法用于精馏过程的、配置电机驱动的辅助原料空气压缩机组的、配置汽轮机驱动的且不带末级冷却器的氮气压缩机组的技术路线，都属于本专利的保护范围。
【主权项】
1.一种配套IGCC电站的部分整体化型空气分离装置，其特征在于它主要包括: a)、将引自燃气轮机组压气机出口的压缩空气转化成空分装置能够利用的定压原料空气的高温透平膨胀机组(02)及其配套电回收装置(54);且经高温透平膨胀机组(02)膨胀后的定压原料空气可以直接送入空冷塔(06)及其后续工艺系统； b)、对定压原料空气进行冷却和除去有害杂质的预冷系统和净化系统； c)、利用汽轮机组拖动且带中间冷却器的原料空气压缩机组(04)、循环空气增压机组(13)、不带末级冷却器的高压氮气压缩机组(41);原料空气压缩机组(04)能将空气进行加压成空分所需的带压空气送入预冷和净化系统，循环空气增压机组(13)能将出净化系统的空气增压至增压透平膨胀机组能够使用的中压空气和能够汽化液氧的高压空气； d)、至少一台由增压机(15)、冷却器(16)及膨胀机(17)组成的增压透平膨胀机组； e)、对不同的流体进行换热的主换热器(44)、过冷器(25); f)、将分离用原料空气进行分离获得产品的精馏塔系统，该精馏塔系统由中压塔(21)、主蒸发冷凝器(22)、低压塔(23)及其连接管道和阀门组成； g)将精馏塔分离出的液氧液氮增压至所需换热压力的低温液体栗组，低温液体栗组至少包括一台高压液氧栗(37 )、一台高压液氮栗(35 )。2.根据权利要求1所述的配套IGCC电站的部分整体化型空气分离装置，其特征在于所述的预冷系统主要由定压原料空气与高温膨胀机组降温后空气混合的空冷塔构成，所述的净化系统由双筒分子筛吸附器可切换构成；所述的精馏塔系统中，所述的中压塔(21)顶部设置有液氮(28)出口，在低压塔(23)底部设置有液氧(36)出口，在低压塔(23)上部设置有污氮气(39)出口，另在低压塔(23)的顶部设置有低压氮气(40)出口 ；所述原料空气压缩机组(04)、循环空气增压机组(13)、高压氮气压缩机组(41)均采用汽轮机组拖动。
【专利摘要】一种配套IGCC电站的部分整体化型空气分离装置，该装置至少包括：一套引出压缩空气的燃气轮机组、一套带电回收装置的高温透平膨胀机组、一套由汽轮机组拖动且带中间冷却器的空分专用原料空气压缩机组和循环空气增压机组、一套由电机驱动且带中间冷却器的辅助原料空气压缩机组、一套不带末级冷却器的高压氮气压缩机组；另外还包括空气预冷系统、纯化系统、换热器、低温精馏分离系统；使用至少一台高温透平膨胀机将引自压气机的高压高温空气转化成空分装置适用的定压原料空气，并利用膨胀输出功生产电能，采用汽轮机组拖动的原料空气压缩机组、循环空气增压机组、高压氮气压缩机组，设置电机驱动的辅助原料空气压缩机组。
【IPC分类】F25J3/04
【公开号】CN205119656
【申请号】CN201520495900
【发明人】韩一松, 张振, 谭芳, 孙健, 夏鸿雁, 倪凡乐
【申请人】杭州杭氧股份有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年7月10日