天然气压缩机输送制冷系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种天然气压缩机输送制冷系统。其中，该制冷系统包括：由燃驱式压缩机组系统、烟气回收系统、制冷单元、天然气冷却系统等组成。所述天然气站内燃驱式压缩机燃烧后的尾气存在大量的高温烟气，烟气直接排放，一方面浪费了大量的热能，另一方面又对环境造成了热污染。如果采用适当的技术，充分回收利用高温烟气余热，进行换热制冷，可以节约大量的能耗。采用吸收式制冷技术，可以用高温废热做驱动力源，生产出7～12℃的低温冷水，供给燃驱式压缩机组冷却循环系统使用，改善压缩后的天然气各级间温度升高现象。实现了节能环保合理利用高温烟气的目标。
【专利说明】
天然气压缩机输送制冷系统
技术领域
[0001] 本实用新型设及烟气制冷技术领域，具体而言，设及长输管线分输站、天然气增压 站、城市口站、储气库等站场内利用烟气回收制冷场合的一种天然气压缩机输送制冷系统。
【背景技术】
[0002] 当前，我国能源利用仍然存在着利用效率低，经济效益差，生态环境压力大等主要 问题，节能减排、降低能耗、提高能源综合利用率作为能源发展战略规划的重要内容，是解 决我国能源问题的根本途径，处于优先发展的地位。
[0003] 实现节能减排、提高能源利用率的目标主要依靠工业领域。处在工业化中后期阶 段的中国，工业是主要的耗能领域，也是污染的主要排放源。我国工业领域能源消耗量约占 全国能源消耗总量的70%，主要工业产品单位能耗平均比国际先进水平高出30%左右。除 了生产工艺相对落后、产业结构不合理的因素外，工业余热利用率低、能源没有得到充分综 合利用是造成能耗高的重要原因，我国能源利用率仅为33%左右，比发达国家低约10%，至 少50%的工业耗能W各种形式的余热被直接废弃，因此从另一个角度看，我国工业余热资 源丰富，广泛存在于工业各行业生产过程中，余热资源约占其燃料消耗总量的17%-67%， 其中可W回收率达到60%，余热利用率提升空间大，节能潜力巨大，工业余热回收利用又被 认为是一种新能源。
[0004] 随着天然气进京、西气东输，天然气在城市能源系统中已显示出日益重要的作用。 城市合理利用天然气的一个重要用途是发展冷热电联供系统，它将天然气利用、发电、制冷 和供暖技术整合在一起，具有能源利用效率高、实现能源消耗季节平衡、环保W及保证城市 能源安全等优点。
[0005] 烟气制冷机W热能为动力，电能耗用较少，且对热源要求不高。能利用各种低势热 能和烟气、废汽、废热，有利于热源的综合利用。具有很好的节电、节能效果，经济性好。
[0006] 吸收式制冷是一种利用热能驱动的制冷技术，通过在低压下的工质对水的强烈吸 收作用，使水在系统中产生蒸发吸热制冷，吸收后的工质溶液在通过高溫热能使水气化从 溶液中分离，然后通过冷凝实现水的循环，最终达到制冷目标。
[0007] 针对相关技术中燃驱式天然气压缩机组在高溫环境下运行时，由于压缩机排气溫 度和空冷器冷却溫度升高造成频繁停机的问题，目前尚未提出有效的解决方案。 【实用新型内容】
[000引本实用新型实施例提供了一种天然气压缩机输送制冷系统，W至少解决相关技术 中燃驱式天然气压缩机组在高溫环境下运行时，由于压缩机排气溫度和空冷器冷却溫度升 高造成频繁停机的技术问题。
[0009] 根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种天然气压缩机输送制冷系统，由 燃驱式压缩机组系统、烟气余热回收系统、冷热联供单元、天然气冷却系统组成。
[0010] 进一步地，燃气轮机尾气排放管道与烟画之间设置烟气回收装置，其中，燃气轮机 尾气管道与烟气Ξ通阀连接，烟气Ξ通阀与烟画、烟气回收装置管道连接，烟气回收装置与 烟画连接，共同组成高溫烟气余热回收系统。
[0011] 进一步地，烟气回收装置与冷热联供单元、导热油累、导热油膨胀箱之间管道连 接，组成导热油循环系统。
[0012] 进一步地，冷热联供单元与热交换器、循环累管道连接，热交换器与空冷器管道并 联，组成天然气冷却系统。
[0013] 进一步地，冷却水循环累和冷却塔属于冷热联供单元的辅助设备。
[0014] 根据本实用新型实施例的另一个方面，提供了一种天然气压缩机输送制冷系统， 包括:烟气回收装置，串接在燃气轮机与烟画之间，用于回收燃气轮机排放的高溫烟气，其 中，燃气轮机用于驱动天然气压缩机对天然气进行压缩；制冷系统，与烟气回收装置相连 接，用于吸收烟气回收装置中高溫烟气的热量进行制冷，其中，高溫烟气被制冷系统吸收热 量后转变为低溫烟气经由烟画排放；W及换热器，与制冷系统相连接，且并联在空冷器的两 端，用于利用制冷系统输出的冷量代替空冷器对经由天然气压缩机压缩后的高溫天然气进 行冷却，其中，空冷器与天然气压缩机相连接，用于对经由天然气压缩机压缩后的高溫天然 气进行冷却。
[001引进一步地，该制冷系统还包括:导热油循环系统，分别与烟气回收装置和制冷系统 相连接，用于利用导热油吸收烟气回收装置中高溫烟气的热量，并将吸收到的热量输送至 制冷系统。
[0016] 进一步地，导热油循环系统包括：导热油循环累，与烟气回收装置相连接，用于将 低溫导热油输送至烟气回收装置，其中，低溫导热油经由烟气回收装置吸收高溫烟气的热 量变为高溫导热油传输至制冷系统；导热油膨胀箱，分别与导热油循环累与制冷系统相连 接，用于收容或补偿导热油循环系统中导热油的胀缩量，其中，制冷系统用于利用高溫导热 油的热量进行制冷，高溫导热油经由制冷系统后变为低溫导热油流入导热油循环累。
[0017] 进一步地，制冷系统包括依次相连接的循环累、溶液热交换器、发生器、冷凝器、膨 胀阀、蒸发器W及吸收器，其中，制冷剂由循环累进入溶液热交换器进行换热，换热后的制 冷器进入发生器吸收高溫导热油的热量变为高溫高压蒸汽，高溫高压蒸汽经由冷凝器、膨 胀阀和蒸发器变为低溫低压蒸汽流入吸收器，其中，低溫低压蒸汽在吸收器中转变为液态 经由循环累再次流入溶液热交换器。
[0018] 进一步地，换热器分别与吸收器和冷凝器相连接，其中，冷凝器输出的冷水通过冷 水循环累流入换热器，换热器用于利用流入的冷水对经由天然气压缩机压缩后的高溫天然 气进行冷却，其中，冷水经由换热器后变为热水流入吸收器。
[0019] 进一步地，该制冷系统还包括:辅助冷却设备，与制冷系统相连接，用于对制冷系 统中的制冷剂进行冷却。
[0020] 进一步地，辅助冷却设备包括:冷却塔，与蒸发器相连接，用于对制冷系统中的的 制冷剂进行冷却;制冷剂循环累，分别与冷却塔和蒸发器相连接，用于将经过冷却塔冷却后 的制冷剂输送至蒸发器。
[0021] 进一步地，该制冷系统还包括:再利用装置，与制冷系统中的冷凝器相连接，用于 对制冷系统制冷过程中排放的冷凝器中的冷却介质吸热后变成的高溫介质进行再利用。
[0022] 进一步地，该制冷系统还包括通阀，分别与燃气轮机、烟画、烟气回收装置相连 接，用于将由燃气轮机和烟画组成的烟气排放通路与由燃气轮机、烟气回收装置w及烟画 组成的烟气排放通路进行并联。
[0023] 进一步地，换热器两端分别设置有阀口。
[0024] 本实用新型的目的在于提供一种天然气压缩机输送节能工艺技术，将燃驱式压缩 机组和烟气余热回收制冷系统有机的结合在一起，减少高溫烟气排放，同时又解决了压缩 后的天然气溫度升高问题，有效的降低运营成本。本实用新型所要解决的技术问题是:夏季 环境溫度较高，燃驱式压缩机组长期在高溫环境下运行，出现压缩机排气溫度和空冷器冷 却溫度升高，造成压缩机频繁停机，导致设备无法长期平稳运行的技术问题。
[0025] 在本实用新型实施例中，天然气压缩机输送制冷系统包括:烟气回收装置，串接在 燃气轮机与烟画之间，用于回收燃气轮机排放的高溫烟气，其中，燃气轮机用于驱动天然气 压缩机对天然气进行压缩;制冷系统，与烟气回收装置相连接，用于吸收烟气回收装置中高 溫烟气的热量进行制冷，其中，高溫烟气被制冷系统吸收热量后转变为低溫烟气经由烟画 排放；W及换热器，与制冷系统相连接，且并联在空冷器的两端，用于利用制冷系统输出的 冷量代替空冷器对经由天然气压缩机压缩后的高溫天然气进行冷却，其中，空冷器与天然 气压缩机相连接，用于对经由天然气压缩机压缩后的高溫天然气进行冷却，通过回收燃驱 式天然气压缩机组产生的高溫烟气的热量，利用该热量进行制冷代替空冷器对经由天然气 压缩机组压缩后的高溫天然气进行冷却，达到了在天然气传输过程中对燃驱式天然气压缩 机组中降低天然气压缩机和空冷器溫度的目的，进而达到了提高燃驱式天然气压缩机组稳 定性的技术效果，进而解决了相关技术中燃驱式天然气压缩机组在高溫环境下运行时，由 于压缩机排气溫度和空冷器冷却溫度升高造成频繁停机的技术问题。
【附图说明】
[00%]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分， 本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当 限定。在附图中：
[0027] 图1是根据现有技术的一种燃驱式天然气压缩机组结构的示意图；
[0028] 图2是根据本实用新型实施例的天然气压缩机输送制冷系统的示意图。
【具体实施方式】
[0029] 为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实 施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的 实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实 施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应 当属于本实用新型保护的范围。
[0030] 需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语"第一"、 "第二"等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解运样 使用的数据在适当情况下可W互换，W便运里描述的本实用新型的实施例能够W除了在运 里图示或描述的那些W外的顺序实施。此外，术语"包括"和"具有及他们的任何变形，意 图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的过程、系统、产品或设备不必限于清 楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于运些过程、产品或设备固有的 其它单元。
[0031] 实施例1
[0032] 本实用新型的目的在于提供一种天然气压缩机输送节能工艺技术，将燃驱式压缩 机组和烟气余热回收制冷系统有机的结合在一起，减少高溫烟气排放，同时又解决了压缩 后的天然气溫度升高问题，有效的降低运营成本。本实用新型所要解决的技术问题是:夏季 环境溫度较高，燃驱式压缩机组长期在高溫环境下运行，出现压缩机排气溫度和空冷器冷 却溫度升高，造成压缩机频繁停机，导致设备无法长期平稳运行的技术问题。
[0033] 1.原天然气站内燃驱式压缩机工作过程
[0034] 原燃驱式压缩机主要由燃气轮机、压缩机、空冷器、烟气排放等组成。其工艺过程 结合图1说明如下：
[0035] 来至上游天然气口站管网中的天然气，首先进入天然气压缩机3,经一级气缸中进 行了压缩，压缩后的天然气进入一级空冷器4、分离器进行冷却分离；分离后的天然气再经 二级气缸中进行压缩，压缩后的天然气进入二级空冷器4、分离器进行冷却分离;分离后的 天然气再经Ξ级气缸中进行压缩，压缩后的天然气（压力进入Ξ级空冷器4、分离器进行冷 却分离;分离后的天然气外输到下游管网或者天然气储气库。
[0036] 2.压缩机组排气溫度过高的危害
[0037] 天然气压缩机长期在高排气溫度下运行对机组有严重的危害:第一，对于有油润 滑的压缩机组，排气溫度过高，会使润滑油粘性降低，性能恶化，加速润滑油的分解或变质， 在气缸壁、气阀及气缸通道内壁积炭，造成气阀关闭不严使压缩机效率降低。第二，压缩机 的活塞环、支撑环和密封填料等金属材料元件容易老化变质和变形，降低其使用寿命。继而 增加了维护工作量及维修成本。第Ξ，活塞环和填料等密封元件容易发生损坏和泄漏，引起 排气量下降，如果输送的是易爆气体，泄漏出的气体与空气混合，达到极限浓度就会引发爆 炸着火事故，给企业带来巨大经济损失。
[0038] 3.压缩机排气过高的原因
[0039] 1)往复式压缩机的实际压缩过程可近似认为是绝热压缩，排气溫度按下面公式计 算：
[0040] (1)
[0041 ]式中：Td:级的排气溫度，K;
[0042] Ts:级的吸气溫度，K;
[0043] ε。压缩比
[0044]
[0045] Pd排气压力，Ps吸气压力
[0046] η:压缩过程气体绝热指数。
[0047] 式（1)中的Td为绝热排气溫度，而压缩机的预期/实际排气溫度不同于计算的绝热 排气溫度。它与气缸尺寸和材质、冷却夹套设计、冷却水流速和溫度等因素有关。
[004引2)大压缩比的原因
[0049] 由公式（1)可W看出，当入口溫度和绝热指数相同时，压缩比越大，排气溫度就越 高。在往复压缩机的入口通常会设有过滤器，用W过滤掉工艺中夹带的粉尘杂质。当入口过 滤器堵塞时，会造成级的入口压力降低，运样压缩比就会增加，排气溫度升高。
[0050] 3)冷却不足的原因
[0051] 进气溫度高或前端冷却器故障或冷却效果不好，假如压缩及进气溫度高，那么气 体被压缩W后，产出的热量一定，对于同一个压缩机来说，出口的排气溫度就越高，前面冷 却故障或冷却效果不好，直接导致了进口溫度升高。
[0052] 压缩机缸体冷却水中断，缸体冷却夹套结垢或者冷却效果不好。许多压缩机缸体 由于长期使用的冷却水不太干净，并且冷却水中携带的悬浮物较多，沉淀在冷却缸体表面， 降低了传热效果，从而造成循环水带走的热量相应减少，引起排气溫度升高。
[0053] 循环水溫度较高或者循环水压力低，都会造成循环水带走热量减少，特别是夏季 气溫上升，循环水紧张时常有运种现象发生，也会使排气溫度上升。
[0054] 4)气阀的原因
[0055] 气阀是控制气体进入气缸的部件，气阀关闭不严引起的内漏是造成排气溫度过高 的又一主要原因，如果某级气缸排气阀关闭不严，则当气缸内停止排气后开始吸气时，排气 管道内的高压气体会倒灌向气缸内。倒灌向的气体末经过冷却，溫度很高，从而使该级排气 溫度急剧升高。
[0056] 5)活塞环的原因
[0057] 活塞环是用于活塞与气缸的密封，活塞环的开口间隙、背隙、侧隙太小，会使活塞 环受热膨胀后卡死在气缸内，导致缸体与活塞环摩擦力增大，产生更多的摩擦热，导致排气 溫度过高。
[005引6)变工况运行对排气溫度的影响
[0059] 在实际操作中经常遇到操作工况与压缩机的设计工况不一致，如进出口压力、进 口溫度、压缩介质的变化。同样在装置改造时，更是经常碰到新工况与原设计工况不一致情 况。因而研究压缩机变工况运行对排气溫度的影响就显得很有必要性。
[0060] 4.本实用新型所要解决的技术问题可W通过W下技术方案来实现：
[0061] 燃驱式压缩机组燃烧后的尾气存在大量300~450°C高溫烟气，烟气直接排放，一 方面浪费了大量的热能，另一方面又对环境造成了热污染。如果采用适当的技术，充分回收 利用高溫烟气余热，进行换热制冷，可W节约大量的能耗。采用吸收式制冷技术，可W用高 溫废热做驱动力源，生产出7~12°C的低溫冷水，供给燃驱式压缩机组冷却循环系统使用， 改善压缩后天然气级间溫度升高现象。实现了节能环保合理利用高溫烟气的目标。
[0062] 1)-种天然气压缩机输送制冷节能工艺技术，主要由烟气回收系统、导热油循环 系统、制冷系统、天然气冷却系统等组成。其工艺过程结合图2说明如下：
[0063] 2)本实用新型的一种天然气压缩机输送节能工艺技术与原有燃气驱动式压缩机 管道系统并联，一旦某一工艺装置出现问题等状况发生，自控系统会自动将介质切换至原 有的工艺官道上，保证了系统的安全性。
[0064] 3)烟气回收装置系统工作过程:来至燃气轮机2排放的高溫烟气，通过烟气调节阀 5首先进入烟气回收装置6,通过高效热交换后的低溫烟气送入烟画直接排放。
[0065] 4)导热油循系统环工作过程：导热油循环累7将低溫导热油输送到烟气回收装置 6,高效换热后的高溫导热油进入冷热联供单元11。换热后的低溫导热油回流到导热油循环 累7。导热油膨胀箱8安装在导热油管道上。如此连续循环加热，不间断将导热油传递给冷热 联供单元11，使该系统维持正常工作。
[0066] 5)冷热联供单元11工作过程:主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器四部分组成。 其工作原理是制冷剂在密闭系统内进行物态(气态、液态)变化，达到连续、稳定提供冷量的 一套制冷装置。冷热联供单元11外部设置冷却循环系统，循环累12和冷却塔13是冷热联供 单元11的辅助设备。
[0067] 6)天然气冷却系统工作过程：
[0068] 首先关闭空冷器4前后两端阀口，压缩后的高溫天然气进入换热器9进行热交换， 冷却后的天然气外输到储气库或下游管网。同时，冷热联供单元11提供rC~12°C冷水，通 过冷水循环累10进入换热器9,进行冷热交换，换热后的热水回到冷热联供单元11继续制 冷。
[0069] 7)冷热联供单元11产出的75Γ热水，供给城市或工厂使用。
[0070] 5.工程项目案例
[0071 ]例如:大港大张巧天然气储气库燃驱式压缩机现场运行工况如下：
[0072] 上游天然气口站管网中的天然气（压力2.2PMa，溫度20°C)，首先进入天然气压缩 机3,经一级气缸中进行了压缩，压缩后的天然气(压力5PMa，溫度88°C)，进入一级空冷器4、 分离器进行冷却分离;分离后的天然气(压力5PMa，溫度49°C)经二级气缸中进行压缩，压缩 后的天然气(压力12PMa溫度123°C)，进入二级空冷器4、分离器进行冷却分离;分离后的天 然气(压力12PMa，溫度49°C)在经Ξ级气缸中进行压缩，压缩后的天然气（压力27PMa，溫度 114°C)，进入Ξ级空冷器4、分离器进行冷却分离；分离后的天然气(压力27PMa，溫度70°C) 外输到下游管网或者天然气储气库。
[0073] 1)正常环境溫度(-2.7Γ~26°C)下压缩机各级间的排气溫度理论计算如下：
[0074] 解:一级压缩后溫度：
[0075] 压缩过程气体绝热指数查找"常用气体绝热指数表"天然气绝热指数n = l.314。
[0076] -级吸气溫度 Ts = 200C+273 = 293 (K)
[0077] 压缩比：ε* = 5/2.2 = 2.27
[0078] -级的排气溫度代入公式：
[0079]
[0080] 得知一级压缩后压力5MPa时，压缩后溫度80°C。
[0081] 解:二级压缩后溫度：
[0082] 压缩过程气体绝热指数查找"常用气体绝热指数表"天然气绝热指数n = l.314。
[0083] 二级吸气溫度 Ts = 490C+273 = 322 化）
[0084] 压缩比：ε*=12/5 = 2.4
[0085] 二级的排气溫度代入公式：
[0086]
[0087] 得知二级压缩后压力12MPa时，压缩后溫度119°C。
[0088] 解:Ξ级压缩后溫度：
[0089] 压缩过程气体绝热指数查找"常用气体绝热指数表"天然气绝热指数η = 1.314。
[0090] Ξ 级吸气溫度 Ts = 490C+273 = 322 (Κ)
[0091] 压缩比：ε* = 27/12 = 2.化
[0092] Ξ级的排气溫度代入公式：
[0093]
[0094] 得知Ξ级压缩后压力27Μ化时，压缩后溫度113°C。
[00M]结论:天然气压缩机实际各级间排放溫度与理论计算各级间排放溫度基本相同， 在压缩机正常排气溫度范围内。
[0096] 2)夏季环境溫度38~46°C下压缩机各级间排气溫度情况。
[0097] 假如夏季溫度偏高，压缩机级间空冷器冷却效果差，一级压缩后的冷却分离后天 然气压力5PMa溫度60°C，再进入二级压缩机进行压缩，压缩后的压力12PMa，求二级压缩后 溫度？
[0098] 解:二级压缩后溫度：
[0099] 压缩过程气体绝热指数查找"常用气体绝热指数表"天然气绝热指数n = l.314。
[0100] 二级吸气溫度 Ts = 600C+273 = 333 (K)
[0101] 压缩比：ε*=12/5 = 2.4
[0102] 二级的排气溫度代入公式：
[0103]
[0104] 得知二级压缩后压力12MPa时，压缩后溫度133°C。
[0105] 结论:考虑到积炭和安全运行的需要，需对往复式压缩机的排气溫度有所限制。对 于分子量小于或等于12的介质，排气溫度不得超过130°C;对乙烘、石油气、湿氯气排气溫度 不得超过l〇〇°C，其他气体不超过150°C。
[0106] 通过上述计算，天然气进气溫度60°C，二级压缩后压力12MPa时，压缩后溫度133 °C，证明气体进气溫度高，被压缩后的出口排气溫度就会偏高。
[0107] 6.浪费能源
[0108] 天然气压缩机排气溫度过高，会导致压缩机效率降低，特别是级间空冷器冷却效 果差，会造成后一级压缩时溫度更高，效率更低。运样需要原动力机输入的功率也越大。浪 费也就增大。
[0109] 7.该工艺技术特点：
[0110] 天然气压缩机烟气制冷技术，可回收烟气中的热量，制得冷水，将所得冷水用于压 缩机组设备本体冷却循环和压缩后的天然气冷却技术改造，使得压缩机组能够在夏季高溫 38~46Γ的条件下正常连续运行。该技术作为充分利用资源、化害为利、治理环境(减少污 染）的一项重大措施，具有经济(效益）、环境生态(效益)及社会(效益)可持续发展的意义， 具有示范性和代表性。
[0111] 8.节约能耗
[0112] 本实用新型取代了原有空冷器工艺，回收了白白浪费的高溫余热烟气，生产出冷 水，解决了压缩后天然气级间溫度升高现象，满足了客户的需求，提升了能源综合利用率。 [011引9.投资成本低
[0114] 本实用新型设备均为常用设备，数量少，建设和投资成本。可W实现设备的小型化 和橋装化，实现一套设备在多个地点使用，实现较快的投资成本回收。
[0115] 针对图1和图2的说明如下：
[0116] 1--烟画、2-燃气轮机、3-天然气压缩机、4-空冷器、5-烟气Ξ通阀、6-烟气回 收装置、7-导热油累、8-导热油膨胀箱、9-热交换器、10-冷水循环累、11-冷热联供单 兀、12-循环累、13--7令却塔。
[0117] 实施例2
[0118] 根据本实用新型实施例，提供了一种天然气压缩机输送制冷系统。需要说明的是， 该制冷系统可W应用于对燃驱式天然气压缩机组中的天然气压缩机和空冷器进行冷却，W 保证燃驱式天然气压缩机组的平稳运行。
[0119] 在对本实用新型实施例中的制冷系统进行详细介绍之前，本实用新型实施例结合 燃驱式天然气压缩机组的结构详细分析了燃驱式天然气压缩机组运行过程中溫度升高的 原因。图1是根据现有技术的一种燃驱式天然气压缩机组结构的示意图，如图1所示，燃驱式 天然气压缩机组可W包括烟画1、燃气轮机2、天然气压缩机3、空冷器4,其工艺过程可W描 述为:来自上游天然气口站管网中的天然气首先进入天然气压缩机3，燃气轮机2驱动天然 气压缩机3对天然气进行压缩，燃气轮机2自身产生的高溫烟气经烟画1排放。进入天然气压 缩机3的天然气经一级气缸中进行了压缩，压缩后的天然气进入一级空冷器4进行冷却分 离;冷却分离后的天然气再经二级气缸中进行压缩，压缩后的天然气进入二级空冷器4进行 冷却分离;分离后的天然气再经Ξ级气缸中进行压缩，压缩后的天然气进入Ξ级空冷器4进 行冷却分离;分离后的天然气外输到下游管网或者天然气储气库。
[0120] 基于燃驱式天然气压缩机组的工艺流程，燃驱式天然气压缩机组在运行过程中溫 度升高主要是天然气压缩机的排气溫度过高、空冷器的冷却溫度过高。造成天然气压缩机 排气溫度升高的原因和危害已经在实施例1中进行了详细介绍，此处不再寶述。
[0121] 为了降低燃驱式天然气压缩机组在运行过程中天然气压缩机和空冷器溫度，本实 用新型提供了一种天然气压缩机输送制冷系统，该制冷系统对燃驱式天然气压缩机组中燃 气轮机产生的大量的高溫烟气的热量进行回收利用，利用该热量进行换热制冷，不仅可W 减少环境的热污染，还可W节约大量的能耗。该制冷系统利用吸收式制冷技术可W用高溫 废热做驱动力源，生产出低溫冷水供给燃驱式天然气压缩机组冷却循环系统使用，改善燃 驱式天然气压缩机组中天然气压缩机和空冷器的溫度升高现象，实现了节能环保、合理利 用高溫烟气的目的。
[0122] 图2是根据本实用新型实施例的天然气压缩机输送制冷系统的示意图，如图2所 示，该制冷系统可W包括:燃驱式天然气压缩机组、烟气回收装置6、制冷系统11(即实施例1 中的冷热连供单元）W及换热器9(即实施例1中的热交换热），具体地，燃驱式天然气压缩机 组如图1所示，此处不再寶述。烟气回收装置6串接在图1所示的燃驱式天然气压缩机组中的 燃气轮机2与烟画1之间，用于回收燃气轮机2排放的高溫烟气，利用烟气回收装置6吸收燃 驱式天然气压缩机组产生的高溫烟气的热量，能够减少高溫烟气对环境的污染，同时减少 了热能的浪费。制冷系统11与烟气回收装置6相连接，用于吸收烟气回收装置6中高溫烟气 的热量进行制冷，其中，高溫烟气被制冷系统11吸收热量后转变为低溫烟气经由烟画1排 放，制冷系统11利用燃驱式天然气压缩机组产生的高溫废热进行制冷输出冷水。换热器9与 制冷系统11相连接，且并联在图1所示的燃驱式天然气压缩机组中的空冷器4的两端，用于 利用制冷系统11输出的冷水代替空冷器4对经由天然气压缩机3压缩后的高溫天然气进行 冷却，制冷系统11输出的冷水供燃驱式天然气压缩机组的冷却循环系统使用，能够达到降 低压缩后的天然气各级间的溫度。
[0123] 需要说明的是，由烟画1、燃气轮机2、天然气压缩机3、空冷器4组成的燃驱式天然 气压缩机组的工艺过程已经进行了详细介绍，此处不再寶述。
[0124] 该实施例的制冷系统通过设置烟气回收装置6,将来自燃气轮机2排放的高溫烟气 首先通过Ξ通阀5(即实施例1中的烟气Ξ通阀）进入烟气回收装置6,通过高效热交换后的 低溫烟气经由烟画1排放出去。该实施例利用烟气回收装置6回收燃气轮机2排放的高溫烟 气，对其进行热量提取，对提取到的热量进行再利用，运样不仅能够减少热污染，而且能够 极大地减少能源浪费，提高资源利用率。可选地，如图2所示，该实施例的制冷系统可W设置 Ξ通阀5分别与燃气轮机2、烟画1、烟气回收装置6相连接，利用该Ξ通阀5可W将由燃气轮 机2和烟画1组成的烟气排放通路与由燃气轮机2、烟气回收装置6W及烟画1组成的烟气排 放通路进行并联，运样能够保证在燃驱式天然气压缩机组中的由燃气轮机2和烟画1组成的 烟气排放通路出现故障时，能够立即将其切换至由燃气轮机2、烟气回收装置6W及烟画1组 成的烟气排放通路，进而达到了保证系统安全运行的效果。
[0125] 该实施例的制冷系统中的制冷系统11可W与烟气回收装置6相连接，用于吸收烟 气回收装置6中高溫烟气的热量进行制冷。可选地，制冷系统11可W通过导热油循环系统吸 收烟气回收装置6中高溫烟气的热量进行制冷，其中，导热油循环系统可W分别与烟气回收 装置6和制冷系统11相连接，用于利用导热油吸收烟气回收装置6中高溫烟气的热量，并将 吸收到的热量输送至制冷系统11。该实施例的制冷系统利用导热油高沸点特性能够提高高 溫烟气热量的吸收效率，需要说明的是，该实施例中的导热油循环系统也可W是其他液体 循环系统代替，比如水循环系统，本实用新型对此并不做具体限定。可选地，如图2所示，导 热油循环系统可W包括:导热油循环累7(即实施例1中的导热油累），与烟气回收装置6相连 接，用于将低溫导热油输送至烟气回收装置6,其中，低溫导热油经由烟气回收装置即及收高 溫烟气的热量变为高溫导热油传输至制冷系统11，制冷系统11吸收高溫导热油携带的热量 进行制冷，高溫导热油被吸收热量之后变为低溫导热油，经由导热油循环累7再次输送至烟 气回收装置6中吸收高溫烟气的热量，如此构成导热油的循环，利用导热油的循环可W实现 不间断地将高溫烟气的热量传递给制冷系统11，使制冷系统11维持制冷工作。可选地，导热 油循环系统还可W包括:导热油膨胀箱8,安装在导热油管道上，分别与导热油循环累7与制 冷系统11相连接，用于收容或补偿导热油循环系统中导热油的胀缩量。当导热油吸收高溫 烟气的热量变为高溫导热油后，体积膨胀，导热油循环系统中多余的导热油则会流入导热 油膨胀箱8,当高溫导热油的热量被制冷系统11吸收变为低溫导热油后，体积缩小，导热油 膨胀箱8则会将内部的导热油输送至导热油循环系统中。制冷系统11用于利用高溫导热油 的热量进行制冷，高溫导热油经由制冷系统11后变为低溫导热油经由导热油膨胀箱8流入 导热油循环累7。
[0126] 可选地，制冷系统11可W包括依次相连接的循环累、溶液热交换器、发生器、冷凝 器、膨胀阀、蒸发器w及吸收器，其中，制冷剂由循环累进入溶液热交换器进行换热，换热后 的制冷器进入发生器吸收高溫导热油的热量变为高溫高压蒸汽，高溫高压蒸汽经由冷凝 器、膨胀阀和蒸发器变为低溫低压蒸汽流入吸收器，其中，低溫低压蒸汽在吸收器中转变为 液态经由循环累再次流入溶液热交换器。制冷系统11中制冷剂(比如漠化裡)在系统内进行 物态变化(包括气态、液态），达到连续稳定地提供冷量。换热器9可W与制冷系统11中冷凝 器和吸收器相连接，其中，冷凝器输出的冷水通过冷水循环累流入换热器9，换热器9用于利 用流入的冷水对经由天然气压缩机3压缩后的高溫天然气进行冷却，其中，冷水经由换热器 9后变为热水流入吸收器，W实现燃驱式天然气压缩机组在高溫环境下运行时代替空冷器4 对经由天然气压缩机3压缩后的天然气进行冷却，W达到降低压缩后的天然气各级间的溫 度的目的，进而实现提高燃驱式天然气压缩机组在高溫环境下运行的稳定性的效果。
[0127] 需要说明的是，冷凝器中的冷却介质吸热后变为高溫介质，为了减少能源的浪费， 该实施例优选地设置有再利用装置对高溫介质中的热量进行再利用，其中，再利用装置可 W与制冷系统11中的冷凝器相连接，用于对制冷系统制冷过程中排放的冷凝器中的冷却介 质吸热后变成的高溫介质进行再利用。
[0128] 为了保证制冷系统11的制冷效率，如图2所示，该实施例的制冷系统优选地设置有 辅助冷却设备用于对制冷系统11中的制冷剂进行辅助冷却。其中，辅助冷却设备可W与制 冷系统11相连接，用于对制冷系统11中的制冷剂进行冷却。具体地，辅助冷却设备可W包 括:冷却塔13,与制冷系统11中的蒸发器相连接，用于对制冷系统11中的制冷剂（比如漠化 裡)进行冷却；制冷剂循环累12(即实施例1中的循环累），分别与冷却塔13和蒸发器相连接， 用于将经过冷却塔13冷却后的制冷剂输送至蒸发器。该实施例的制冷系统通过设置辅助冷 却设备对制冷系统11中的制冷剂进行辅助冷却，能够极大地提高制冷系统11的制冷效率。
[0129] 如图2所示，该实施例的制冷系统中的换热器9可W与制冷系统11相连接，利用制 冷系统11输出的冷量进行换热。换热器9可W通过第一进液管道和第一出液管道与制冷系 统相连接，其中，制冷系统11中冷凝器输出的冷水通过设置在第一进液管道上的冷水循环 累10流入换热器9,换热器9用于利用流入的冷水代替空冷器4对经由天然气压缩机3压缩后 的高溫天然气进行冷却，其中，冷水经由换热器9后变为热水通过第一出液管道流入制冷系 统11中的吸收器。换热器9可W并联在燃驱式天然气压缩机组中的空冷器4的两端，可W利 用制冷系统11输出的冷水代替空冷器4对经由天然气压缩机3压缩后的高溫天然气进行冷 却，进而达到降低燃驱式天然气压缩机组在运行过程中天然气压缩机3和空冷器4的溫度， 保证燃驱式天然气压缩机组稳定运行的效果。需要说明的是，该制冷系统通过设置换热器9 与燃驱式天然气压缩机组中的空冷器4并联，能够保证在一条工艺出现故障时立即切换至 另一条工艺维持工作，W达到保证燃驱式天然气压缩机组稳定运行的效果。可选地，换热器 9两端分别设置有阀口，利用换热器9两端的阀口可W控制换热器9的启停，W实现灵活控制 换热器9的目的。
[0130] 需要说明的是，在实际应用场景中，利用换热器9可W代替空冷器4对天然气进行 冷却，可W通过在空冷器4两端设置阀口，当需要利用换热器9对天然气进行冷却时关闭空 冷器4两端的阀口，经过天然气压缩机3压缩后的高溫天然气进入换热器9进行热交换，冷却 后的天然气外输至储气库或者下游管网。同时，制冷系统11输出的冷水通过冷水循环累10 进入换热器9进行冷热交换，换热后的热水回到制冷系统11中继续制冷。
[0131] 本实用新型实施例的制冷系统，通过回收燃驱式天然气压缩机组产生的高溫烟气 的热量，利用该热量进行制冷代替空冷器对燃驱式天然气压缩机组中的天然气压缩机压缩 后的天然气进行冷却，达到了在天然气传输过程中降低燃驱式天然气压缩机组中的天然气 压缩机和空冷器溫度的目的，进而解决了相关技术中燃驱式天然气压缩机组在高溫环境下 运行时，由于压缩机排气溫度和空冷器冷却溫度升高造成频繁停机的技术问题，从而实现 了提高燃驱式天然气压缩机组运行稳定性的技术效果。
[0132] 需要说明的是，在天然气输送过程中燃驱式天然气压缩机组的结构与本实用新型 实施例中的制冷系统采用并联方式，运样能够保证一旦某个工艺装置出现故障时，控制装 置能够自动将介质切换至另一工艺管道上，进而达到了保障系统安全稳定运行的效果。
[0133] 本实用新型实施例中的天然气压缩机输送制冷系统，利用烟气回收装置回收燃气 轮机产生的高溫烟气的热量，并将回收到的热量输送至制冷系统进行制冷，利用制冷系统 输出的冷量代替空冷器对天然气压缩机压缩后的高溫天然气进行冷却，保证燃驱式天然气 压缩机组在夏季溫度较高环境下稳定运行。通过利用制冷系统输出的冷量代替空冷器对天 然气进行冷却降溫，能够保证在空冷器出现故障时及时更换换热器对天然气进行冷却降溫 处理，能够极大地提燃驱式天然气压缩机组的稳定运行。本实用新型在保证燃驱式天然气 压缩机组稳定运行的同时还能够减少热污染排放，提高能源的综合利用率。
[0134] 上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0135] 在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中 没有详述的部分，可W参见其他实施例的相关描述。在本申请所提供的几个实施例中，应该 理解到，所掲露的技术内容，可通过其它的方式实现。
[0136] W上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可W做出若干改进和润饰，运些改进和 润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种天然气压缩机输送制冷系统，其特征在于，由燃驱式压缩机组系统、烟气余热回 收系统、冷热联供单元、天然气冷却系统组成。2. 根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，燃气轮机尾气排放管道与烟肉之间设 置烟气回收装置，其中，燃气轮机尾气管道与烟气三通阀连接，烟气三通阀与烟肉、烟气回 收装置管道连接，烟气回收装置与烟囱连接，共同组成高温烟气余热回收系统。3. 根据权利要求2所述的制冷系统，其特征在于，烟气回收装置与冷热联供单元、导热 油栗、导热油膨胀箱之间管道连接，组成导热油循环系统。4. 根据权利要求3所述的制冷系统，其特征在于，冷热联供单元与热交换器、循环栗管 道连接，热交换器与空冷器管道并联，组成天然气冷却系统。5. 根据权利要求3所述的制冷系统，其特征在于，冷却水循环栗和冷却塔属于冷热联供 单元的辅助设备。6. -种天然气压缩机输送制冷系统，其特征在于，包括： 烟气回收装置，串接在燃气轮机与烟肉之间，用于回收所述燃气轮机排放的高温烟气， 其中，所述燃气轮机用于驱动天然气压缩机对天然气进行压缩； 制冷系统，与所述烟气回收装置相连接，用于吸收所述烟气回收装置中高温烟气的热 量进行制冷，其中，所述高温烟气被所述制冷系统吸收热量后转变为低温烟气经由所述烟 囱排放；以及 换热器，与所述制冷系统相连接，且并联在空冷器的两端，用于利用所述制冷系统输出 的冷量代替所述空冷器对经由所述天然气压缩机压缩后的高温天然气进行冷却，其中，所 述空冷器与所述天然气压缩机相连接，用于对经由所述天然气压缩机压缩后的高温天然气 进行冷却。7. 根据权利要求6所述的制冷系统，其特征在于，还包括： 导热油循环系统，分别与所述烟气回收装置和所述制冷系统相连接，用于利用导热油 吸收所述烟气回收装置中高温烟气的热量，并将吸收到的热量输送至所述制冷系统。8. 根据权利要求7所述的制冷系统，其特征在于，所述导热油循环系统包括： 导热油循环栗，与所述烟气回收装置相连接，用于将低温导热油输送至所述烟气回收 装置，其中，所述低温导热油经由所述烟气回收装置吸收所述高温烟气的热量变为高温导 热油传输至所述制冷系统； 导热油膨胀箱，分别与所述导热油循环栗与所述制冷系统相连接，用于收容或补偿所 述导热油循环系统中导热油的胀缩量，其中，所述制冷系统用于利用所述高温导热油的热 量进行制冷，所述高温导热油经由所述制冷系统后变为所述低温导热油流入所述导热油循 环栗。9. 根据权利要求8所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统包括依次相连接的循环 栗、溶液热交换器、发生器、冷凝器、膨胀阀、蒸发器以及吸收器，其中，制冷剂由所述循环栗 进入所述溶液热交换器进行换热，换热后的制冷器进入所述发生器吸收所述高温导热油的 热量变为高温高压蒸汽，所述高温高压蒸汽经由所述冷凝器、所述膨胀阀和所述蒸发器变 为低温低压蒸汽流入所述吸收器，其中，所述低温低压蒸汽在所述吸收器中转变为液态经 由所述循环栗再次流入所述溶液热交换器。10. 根据权利要求9所述的制冷系统，其特征在于， 所述换热器分别与所述吸收器和所述冷凝器相连接， 其中，所述冷凝器输出的冷水通过冷水循环栗流入所述换热器，所述换热器用于利用 流入的冷水对经由所述天然气压缩机压缩后的高温天然气进行冷却，其中，所述冷水经由 所述换热器后变为热水流入所述吸收器。11. 根据权利要求10所述的制冷系统，其特征在于，还包括： 辅助冷却设备，与所述制冷系统相连接，用于对所述制冷系统中的制冷剂进行冷却。12. 根据权利要求11所述的制冷系统，其特征在于，所述辅助冷却设备包括： 冷却塔，与所述蒸发器相连接，用于对所述制冷系统中的制冷剂进行冷却； 制冷剂循环栗，分别与所述冷却塔和所述蒸发器相连接，用于将经过所述冷却塔冷却 后的制冷剂输送至所述蒸发器。13. 根据权利要求10所述的制冷系统，其特征在于，还包括： 再利用装置，与所述制冷系统中的冷凝器相连接，用于对所述制冷系统制冷过程中排 放的所述冷凝器中的冷却介质吸热后变成的高温介质进行再利用。14. 根据权利要求6所述的制冷系统，其特征在于，还包括： 三通阀，分别与所述燃气轮机、所述烟肉、所述烟气回收装置相连接，用于将由所述燃 气轮机和所述烟肉组成的烟气排放通路与由所述燃气轮机、所述烟气回收装置以及所述烟 囱组成的烟气排放通路进行并联。15. 根据权利要求6至14中任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述换热器两端分别 设置有阀门。
【文档编号】F25B27/02GK205561332SQ201620204214
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年3月16日
【发明人】邸建军, 任海涛, 王影辉
【申请人】碧海舟（北京）节能环保装备有限公司