一种整体燃气式天然气压缩机提高压缩效率的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于整体燃气式天然气压缩机提高压缩效率的方法，该方法主要是通过对管汇来气经常温重力分离器初步分离之后的天然气进行低温再分离，把水汽等杂质进一步除去以提高机组压缩效率和避免杂质在压缩缸内产生积液对缸体和进排气阀造成损害，通过压缩缸进气前后的热交换可以避免进气温度过低影响机组正常工作。本发明用于冷却初步分离后天然气的能量来自于燃气发动机高温尾气的余能利用，把燃气发动机尾气热能经换热蒸发器收集以驱动气动马达带动制冷设备冷却天然气，达到低温分离进一步除去水汽等杂质的目的。通过对管汇来气进行初分离和低温分离不仅提高机组压缩效率降低机组单位产量燃气消耗，也可提高机组压缩缸及进排气阀使用寿命。
【专利说明】一种整体燃气式天然气压缩机提高压缩效率的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于整体燃气式天然气压缩机提高工作效率领域，涉及一种整体燃气式天然气压缩机提高压缩效率的方法。
【背景技术】
[0002]整体燃气式天然气压缩机工作效率通常在30%以下一般为20?25%左右，在工作的过程中大量热能将以尾气的形式散失在空气中，而用于压缩天然气的指示功率是十分有限的，机组的工作效率及能源有效利用率的有效提高已成为全世界普遍关注的问题，在节约能源消耗领域中，提高机组工作效率是节能利用技术主要体现方式。本发明利用机组燃气发动机尾气热能转化为动能，再把动能用于低温分离天然气杂质纯化天然气提高机组压缩效率。
[0003]整体燃气式天然气压缩机是由燃气发动机和压缩机共用一根曲轴的整体成撬增压设备，燃气发动机消耗燃气为压缩机提供动力，驱动活塞做功将井口低压气体增压并输出井站。燃气发动机排出的尾气温度高达380°C以上，高温尾气在空气中散失将携带走大量能量损失掉，若此部分能量能够充分再利用将会节约一部分十分可观的能量。另外整体燃气式压缩机组有效利用效率明显较低，利用尾气余热提高压缩机组工作效率是一个非常有效的压缩机节能技术。目前提高压缩机组工作效率的研究已有人开展理论研究但还未见到投入现场使用，本发明将尾气余能利用用于提高机组工作效率具有理论的可行性和现实操作性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供了一种整体燃气式天然气压缩机提高压缩效率的方法，以解决这种往复式压缩机能耗高、压缩效率低的问题。本发明利用燃气发动机尾气热能经换热蒸发器将热能转换为蒸汽能驱动气动马达高速运动，驱动制冷设备工作冷却井口管汇来气经常温重力分离器初步分离后的天然气，通过对天然气低温再分离进一步除去所携带的水汽等杂质，不但提高了机组的压缩效率也可避免缸内“积液”对缸体和进排气阀造成液击损坏，所以对进入压缩缸之前的天然气进行低温再分离对提高机组工作效率和缸体、阀的使用寿命都具有重要意义。
[0005]本发明所采用的技术方案是:一种整体燃气式天然气压缩机提高压缩效率的技术方法，其特征是，井口管汇来气I经常温重力分离器2初步分离杂质之后冷却进行低温再分离，将天然气中含有的水汽等杂质进一步分离以纯化天然气，然后进入热交换器5、进气缓冲罐6、压缩缸7，增压后的气体经排气缓冲罐8排出与低温分离后的管汇来气在热交换器
5中进行热量交换，换热器5是将压缩缸增压温升后的气体与低温分离后的来气进行热量交换提高压缩缸进气温度，避免进气温度过低影响机组正常工作；然后经热交换器5换热降温之后的增压气体通过高压管汇15输出，完成机组增压工作过程；压缩缸7活塞的往复运动由燃气发动机10的曲轴连杆结构9来驱动完成。对天然气进行冷却的能量来自于燃气发动机10的高温尾气热能，通过尾气排气管线11把能量在换热蒸发器12中转化为蒸汽能带动气动马达13高速运转驱动制冷设备14冷却经过初步重力分离后的天然气在冷却装置3中冷却，冷却后低温除杂以提高机组压缩缸的压缩效率并减少在压缩缸内积液损坏缸体和降低进排气阀寿命。
[0006]本发明专利的有益效果是:本发明利用燃气发动机尾气热能转换为驱动制冷设备的动能冷却经初步分离后的管汇气，低温分离进一步将天然气中含有的少量水汽及其它杂质更彻底的除去，进而提高压缩机的工作效率和压缩缸的使用寿命。其优点在于(I)降低温度进行低温再分离进一步除去天然气体中的水汽等杂质，不仅提高机组工作效率而且减少压缩缸内“积液”对缸体和阀的伤害；(2 )压缩机进气冷却的能量来自于燃气发动机尾气余能利用，不增加其它能量消耗；(3)低温天然气进入压缩缸之前与压缩缸压缩之后温升气体进行热交换避免进气温度过低影响机组系统正常工作；(4)不仅提高机组压缩效率和安全可靠性，也提高了压缩缸及进排气阀的安全使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为整体燃气式天然气压缩机提高压缩效率的方法示意图。
[0008]图中为:管汇来气1、重力分离器2、冷却装置3、低温分离器4、热交换器5、进气缓冲罐6、压缩缸7、排气缓冲罐8、曲柄连杆结构9、燃气发动机10、尾气排气管线11、换热蒸发器12、气动马达13、制冷设备14、天然气高压管汇输出气体15。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图对本发明整体燃气式天然气压缩机提高压缩效率的方法做进一步说明。
[0010]本发明主要是对井口管汇来气I经初步常温重力分离的基础上进行降温再分离进一步除去水汽等杂质来达到提高机组压缩效率的目的，冷却的能量主要来自于燃气发动机10高温尾气11的热能转化为气动马达13的高速动能进而带动制冷设备14冷却管汇来气I进行初步分离后的气体。本发明方法是由燃气发动机10、尾气排气管线11、换热蒸发器12、气动马达13和制冷设备14串联组成余能利用系统，以提供冷却气体的驱动能量；天然气管汇来气1、重力分离器2、冷却装置3、低温分离器4、热交换器5、进气缓冲罐6、压缩缸7、排气缓冲罐8串联组成压缩机提高压缩效率系统；其中制冷设备14与冷却装置3相连，机组压缩缸7活塞的往复压缩做功由燃气发动机10的曲轴连杆结构9提供工作动力。
[0011]本发明的工作过程是首先启动燃气发动机10进行空载运行，待运行一段时间稳定后开始加载，然后把燃气发动机10排出的高温尾气经尾气排气管线11统一引导在换热蒸发器12里汇集并带动气动马达高速旋转驱动制冷设备14工作，然后与冷却装置3连接冷却管汇来气I经常温重力分离器2初步分离后的气体，进入低温分离器4进行低温再分离，然后进入热交换器5、进气缓冲罐6、压缩缸7，排气缓冲罐8排出增压后温升的天然气经管汇引导回热交换器5里进行热量交换，换热器5是将压缩缸增压温升后的气体与低温分离后的来气进行热量交换提高压缩缸进气温度，避免进气温度过低影响机组正常工作，热交换之后的高压气体经管汇15输出井站，其中压缩缸7活塞的往复运动是由燃气发动机10的曲轴连杆结构9驱动的。[0012]以上仅就结合整体燃气式压缩机提高压缩效率的方法说明了本方案的原理，对于进行低温分离水汽等杂质提高机组压缩效率的方式有多种，本方案是利用燃气发动机高温尾气余能利用来驱动制冷设备制冷冷却天然气，也可以用其它方式如共用曲轴、电能等驱动制冷设备冷却天然气进行低温分离来提高机组压缩效率。
【权利要求】
1.一种整体燃气式天然气压缩机提高压缩效率的方法，其特征在于由燃气发动机10、尾气排气管线11、换热蒸发器12、气动马达13和制冷设备14串联组成余能利用系统，以提供冷却天然气的驱动力；由天然气管汇来气1、重力分离器2、冷却装置3、低温分离器4、热交换器5、进气缓冲罐6、压缩缸7、出气缓冲罐8串联组成机组提高压缩效率系统；其中制冷设备14与冷却装置3相连以冷却经过初步分离后的天然气，压缩缸7活塞的往复运动是由燃气发动机10的曲轴连杆结构9驱动的。
2.根据权利要求1所述的整体燃气式天然气压缩机提高压缩效率的方法，其特征在于制冷设备14的工作动力是由燃气发动机10、尾气排气管线11、换热蒸发器12、气动马达13和制冷设备14组成的余能利用系统提供的，也可由机组曲轴或其它额外动力如电能等实现。
3.根据权利要求1所述的整体燃气式天然气压缩机提高压缩效率的方法，其特征在于换热器5是把压缩缸7增压前后的进、排气进行热量交换，以达到压缩机规定的进气温度。
【文档编号】F01N5/02GK103527313SQ201310488829
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】梁政, 董超群, 田家林, 邓雄, 张梁, 范哲, 何虹钢, 严羿, 罗渊仁 申请人:西南石油大学