一种混合制冷剂制冷系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种混合制冷剂制冷系统，包括：与制冷剂源连通的进气缓冲罐(2)；内部有润滑油的润滑油冷却器(3)；与所述进气缓冲罐(2)连通的压缩机(4)；与所述压缩机(4)连通的一级油气分离器(10)能够分离制冷剂和润滑油；与所述一级油气分离器(10)连通的二级油分过滤器(6)能够进一步分离制冷剂和润滑油；与所述二级油分过滤器(6)连通的制冷剂冷却器(9)；与所述制冷剂冷却器(9)连通的气液分离器(7)；与所述气液分离器(7)连通的冷箱，进入所述冷箱内的气液混合制冷剂能够与天然气热交换。该混合制冷剂制冷系统有效地提高了混合制冷剂制冷过程中制冷剂的纯度等问题。
【专利说明】一种混合制冷剂制冷系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及天然气液化设备【技术领域】，特别是涉及一种混合制冷剂制冷系统。
【背景技术】
[0002]LNG是液化天然气的简称，它是对天然气进行脱酸、脱水、脱硫、脱汞、脱重烃等净化处理后，在低温环境下进行液化，其主要成分是甲烷，采用LNG能够极大程度上降低天然气的运输和储存成本。
[0003]目前，现有LNG工艺有:混合制冷剂制冷、膨胀机制冷、阶段式制冷、高压节流制冷。其中，混合制冷剂制冷采用氮气和C1?C5等烃类混合物作为制冷剂，仅需一台电机、一台压缩机提供动力即可对天然气制冷，设备简单，能耗较低，成本降低。但是，这一混合制冷剂制冷过程中润滑系统的润滑油与制冷剂混合，没有润滑剂与制冷剂分离装置，润滑剂与制冷剂不能够分离，制冷剂纯度较低；并且，制冷剂中混有液态和气相制冷剂，液体制冷剂纯度较低，气相制冷剂没有液相制冷剂换热效果好，液化天然气效率较低，反应不充分，降低制冷剂液化效率。
[0004]综上所述，如何有效地提高混合制冷剂制冷过程中制冷剂的纯度等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是提供一种混合制冷剂制冷系统，有效地提高了混合制冷剂制冷过程中制冷剂的纯度等问题。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案:
[0007]一种混合制冷剂制冷系统，包括:
[0008]进气缓冲罐，所述进气缓冲罐的进气口与制冷剂源连通；
[0009]润滑油冷却器，所述润滑油冷却器内有润滑油且能够冷却润滑油；
[0010]压缩机，所述压缩机的进气口与所述进气缓冲罐的出气口连通，所述压缩机的进液口与所述润滑油冷却器的出液口连通，进入所述压缩机的制冷剂和润滑油在其内部混合、压缩；
[0011]一级油气分离器，所述一级油气分离器的进口与所述压缩机的出口连通，所述一级油气分离器能够分离压缩后的制冷剂和润滑油，所述一级油气分离器的出液口与所述润滑油冷却器的进液口连通；
[0012]二级油分过滤器，所述二级油分过滤器的进气口与所述一级油气分离器的出气口连通，所述二级油分过滤器能够进一步分离压缩后的制冷剂和润滑油；
[0013]制冷剂冷却器，所述制冷剂冷却器的进气口与所述二级油分过滤器的出气口连通，所述制冷剂冷却器能够将气相制冷剂冷却成液相制冷剂；
[0014]气液分离器，所述气液分离器的进口与所述制冷剂冷却器的出口连通，所述气液分离器能够分离液相制冷剂和气相制冷剂；
[0015]冷箱，所述冷箱的液相进口与所述气液分离器的液相出口连通，所述冷箱的气相进口与所述气液分离器气相出口的主管路连通，所述冷箱的天然气进气口与天然气管路连通，进入所述冷箱内的气液混合制冷剂能够与天然气热交换，所述天然气液化，所述液相制冷剂气化，所述冷箱的出气口与所述进气缓冲罐的进气口连通。
[0016]优选地，所述制冷剂冷却器和润滑油冷却器均连通热量回收站。
[0017]优选地，还包括设置于所述一级油气分离器滤芯底部的自动排油装置，所述自动排油装置能够回收所述一级油气分离器中的润滑油，且所述自动排油装置的出液口与所述压缩机的进液口连通。
[0018]优选地，所述压缩机为螺杆压缩机，电动机驱动螺杆压缩机运作；
[0019]所述压缩机的进液口处还开设有补油口。
[0020]优选地，所述润滑油通过润滑油泵提供动力进入所述压缩机内，所述润滑油泵为螺杆泵。
[0021 ] 优选地，所述润滑油泵上还设有安全阀，所述安全阀的溢流口能够排出润滑油。
[0022]优选地，所述一级油气分离器尾部还设有电加热器，所述电加热器能够加热所述一级油气分离器内的润滑油。
[0023]优选地，所述二级油分过滤器的数量为四个，两个为一组，两组之间通过三通球阀连接。
[0024]优选地，所述气液分离器气相出口的支路与所述进气缓冲罐的进气口连通，所述支路上串接有热吹管道。
[0025]优选地，还包括橇架，所述橇架具有橇顶、橇底和保护架，所述进气缓冲罐、润滑油冷却器、压缩机、一级油气分离器、二级油分过滤器、制冷剂冷却器、气液分离器、自动排油装置、电动机、润滑油泵安装在所述橇架的橇底上。
[0026]本实用新型所提供的混合制冷剂制冷系统，包括进气缓冲罐、润滑油冷却器、压缩机、一级油气分离器、二级油分过滤器、制冷剂冷却器、气液分离器以及冷箱，进气缓冲罐的进气口与制冷剂源连通，其出气口与压缩机的进气口连通；润滑油冷却器的润滑油注入压缩机，进入压缩机的制冷剂和润滑油在其内部混合、压缩，压缩机的出口与一级油气分离器的进口连通，压缩后的制冷剂和润滑油在一级油气分离器内分离，分离出的润滑油再次进入润滑油冷却器，实现润滑油的回收利用；一级油气分离器的出气口与二级油分过滤器的进气口连通，分离出的制冷剂进入二级油分过滤器，分离后的制冷剂注入制冷剂冷却器中进行冷却，得到气液两相的制冷剂。制冷剂冷却器的出口与气液分离器的进口连通，气液分离器分离液相制冷剂和气相制冷剂。气液分离器的液相出口与冷箱的液相进口连通，气液分离器的气相出口与冷箱的气相进口连通，冷箱的天然气进气口与天然气管路连通，进入冷箱内的气液混合制冷剂与天然气进行热交换，天然气液化，液相制冷剂气化，冷箱的出气口与进气缓冲罐的进气口连通，实现制冷剂的闭路循环，制冷剂可以循环利用，液化的液化天然气沿天然气管路流入液化天然气站中，以待使用。
[0027]本实用新型所提供的混合制冷剂制冷系统，一级油气分离器能够初步分离压缩后的制冷剂和润滑油，二级油分过滤器对制冷剂与润滑油进行再次分离和过滤，以此保证制冷剂的纯度；气液分离器将液相制冷剂和气相制冷剂进行分离，提高液相制冷剂的纯度，以此提高制冷剂的液化效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本实用新型中一种【具体实施方式】所提供的混合制冷剂制冷系统的结构示意图；
[0030]图2为图1的左视图。
[0031]附图中标记如下:
[0032]1-橇架、2-进气缓冲罐、3-润滑油冷却器、4-压缩机、5-电动机、6- 二级油分过滤器、7-气液分离器、8-润滑油泵、9-制冷剂冷却器、10- 一级油气分离器。
【具体实施方式】
[0033]本实用新型的核心是提供一种混合制冷剂制冷系统，有效地提高了混合制冷剂制冷过程中制冷剂的纯度等问题。
[0034]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，都属于本实用新型保护的范围。
[0035]请参考图1和图2，图1为本实用新型中一种【具体实施方式】所提供的混合制冷剂制冷系统的结构不意图；图2为图1的左视图。
[0036]在一种【具体实施方式】中，本实用新型所提供的混合制冷剂制冷系统，包括进气缓冲罐2、润滑油冷却器3、压缩机4、一级油气分离器10、二级油分过滤器6、制冷剂冷却器9、气液分离器7以及冷箱，这些装置都是市面上常见的装置。进气缓冲罐2的进气口与制冷剂源连通，制冷剂从进气缓冲罐2进入混合制冷剂制冷系统，进气缓冲罐2的出气口与压缩机4的进气口连通，制冷剂从进气缓冲罐2进入压缩机4中。同时，润滑油冷却器3内有润滑油，且润滑油冷却器3能够冷却润滑油；润滑油冷却器3内的润滑油注入压缩机，此时压缩机4中有制冷剂和润滑油两种物质。进入压缩机4的制冷剂和润滑油在压缩机4内部混合为制冷剂和润滑油混合物，同时被压缩机4压缩。压缩机4的出口与一级油气分离器10的进口连通，被压缩的制冷剂和润滑油混合物从压缩机4进入一级油气分离器10，压缩后的制冷剂和润滑油混合物在一级油气分离器10内被分离，一级油气分离器10对制冷剂与润滑油进行初步分离和过滤，分离为纯度较高的制冷剂和润滑油，以此保证制冷剂的纯度。一级油气分离器10的出液口与润滑油冷却器3的进液口连通，分离出的润滑油留在一级油气分离器10内一段时间后，再次进入润滑油冷却器3，实现润滑油的回收利用。一级油气分离器10的出气口与二级油分过滤器6的进气口连通，进入二级油分过滤器6的制冷剂和少量润滑油再次分离过滤。二级油分过滤器6的出气口与制冷剂冷却器9的进气口连通，过滤后的高纯度制冷剂气体进入制冷剂冷却器9进行冷却，有一部分制冷剂变成液相制冷剂，得到气液两相的制冷剂。制冷剂冷却器9的出口与气液分离器7的进口连通，气液分离器7将液化的液相制冷剂和未液化的气相制冷剂分离，分离为纯液相制冷剂和纯气相制冷剂，提高了液相制冷剂的纯度，提高液化效率。气液分离器7的液相出口与冷箱的液相进口连通，气液分离器7的气相出口与冷箱的气相进口连通，冷箱的天然气进气口与天然气管路连通，进入冷箱内的气液混合制冷剂与天然气进行热交换，天然气液化为液态天然气，同时，液相制冷剂吸热，被气化为气相制冷剂。冷箱的出气口与进气缓冲罐2的进气口连通，气化后的气相制冷剂再次进气缓冲罐2中，实现制冷剂的闭路循环，制冷剂可以循环利用，液化的液化天然气沿天然气管路流入液化天然气站中，以待使用。
[0037]混合制冷剂制冷系统中具有一级油气分离器10和二级油分过滤器6，一级油气分离器能够初步分离压缩后的制冷剂和润滑油，二级油分过滤器对制冷剂与润滑油进行再次分离和过滤，以此保证制冷剂的纯度；气液分离器将液相制冷剂和气相制冷剂进行分离，提高液相制冷剂的纯度，以此提高制冷剂的液化效率。
[0038]上述混合制冷剂制冷系统仅是一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要做出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式，制冷剂冷却器9和润滑油冷却器3均通过冷水冷却，且均连通热量回收站。一级油气分离器10分离出的制冷剂经过压缩机4的压缩以及一级油气分离器10的分离后，制冷剂中含有少数润滑油，需要经过二级油分过滤器6进一步分离过滤，得到较为纯正的高压高温气相制冷剂，气相制冷剂再进入制冷剂冷却器9进行冷却液化，得到液态制冷剂和部分未液化的气相制冷剂，同时，对已经液化的液相制冷剂继续降温，使其温度降低，处于较稳定状态，避免重新气化。制冷剂冷却器9可以采用水冷的冷却方式，冷却效果好，当然，还可以采用其它冷却方式，比如说油冷。同时，制冷剂冷却器9还可以连通热量回收站，制冷剂在压缩、液化和降温过程中放出大量热，制冷剂冷却器9与热量回收站连通，可以将热量回收到热量回收站中，实现了热量的回收。
[0039]显然，在这种思想的指导下，本领域的技术人员可以根据具体场合的不同对上述【具体实施方式】中的对制冷剂冷却思想进行扩展，对润滑油同样进行冷却。润滑油冷却器3能够冷却润滑油；一级油气分离器10分离出的润滑油在压缩机4中压缩以及在一级油气分离器10分离，润滑油的温度显著升高，润滑油的温度太高影响润滑效果，还有危险性，因此，需要对润滑油进行降温，冷却到合适的温度。润滑油冷却器3也可以采用水冷的冷却方式，当然，还可以采用其它冷却方式，由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。润滑油冷却器3也连通热量回收站，润滑油在压缩和降温过程中放出热量回收到热量回收站中，实现了热量的回收。一级油气分离器10滤芯底部还设置有自动排油装置，，自动排油装置的出液口与压缩机4的进液口连通，润滑油从自动排油装置再次进入压缩机4内，实现润滑油的回收利用。
[0040]在上述【具体实施方式】的基础上，本领域技术人员可以根据具体场合的不同，对混合制冷剂制冷系统进行若干改变。压缩机4为螺杆压缩机，压缩机4被看成是制冷系统的心脏，压缩机4提升压力，将吸气压力状态提升到排气压力状态。螺杆压缩机具有压缩效率高，节省能量，噪音少，震动较小等优点，得到广泛应用，需要特别指出的是，本实用新型所提供的螺杆压缩机不应被限制于此种情形，其它形式的压缩机4也可以，比如说活塞压缩机、离心压缩机等。电动机5驱动螺杆压缩机运作，由电动机5提供其运作的动力。压缩机4运转过程中，润滑油的压力、温度和供油情况有严格要求，为了确保压缩机4的供油量充足，能够正常运转，可以在压缩机4的进液口处开设有补油口，当润滑油循环系统中的润滑油不足时，从补油口注入设定量的润滑油。
[0041]为了进一步优化上述技术方案，润滑油可以通过润滑油泵8提供动力进入压缩机4内，润滑油泵8主要为压缩机4中的润滑系统中输送润滑油。润滑油泵8可以为螺杆泵，螺杆泵的压力和流量范围宽阔，运送润滑油的种类和粘度范围宽广，吸入性能好，具有自吸能力，并且流量均匀连续，振动小，噪音低、与其它回转泵相比，对进入的气体和污物不太敏感、结构坚实，安装保养容易。当然，螺杆泵是一种优选地实施方式，其它润滑油泵8也可以，无论选择何种润滑油泵8，只要能为压缩机4提供润滑油，都在本实用新型的保护范围内。
[0042]进一步优化上述技术方案，可以在润滑油泵8上设置安全阀，安全阀的溢流口可以排出润滑油。润滑油泵8上设置的安全阀是一种安全保护用阀，它的启闭件受外力作用下处于常闭状态，当润滑油泵8内的压力过高时，可通过润滑油泵8的溢流口排压来降低压力，保证安全。在整个制冷过程中，润滑油泵8内可能进入制冷剂，当润滑油泵8或管道内的润滑油或制冷剂压力升高，超过规定值时安全阀自动开启，通过向系统外排放润滑油或制冷剂来防止润滑油泵8或管道内压力超过规定数值。安全阀属于自动阀类，控制压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。
[0043]本实用新型所提供的混合制冷剂制冷系统，在其它部件不改变的情况下，一级油气分离器10尾部还设有电加热器，电加热器能够加热一级油气分离器10内的润滑油。电加热器用于对润滑油升温、保温、加热。当润滑油在压力作用下通过电加热器加热，采用流体热力学原理均匀地带走一级油气分离器10中电热元件工作中所产生的巨大热量，使被加热的润滑油温度达到用户工艺要求，快速润滑混合制冷剂制冷系统。
[0044]为了保证制冷剂的纯度，提高过滤精度，二级油分过滤器6的数量可以设置为四个，其中两个为一组，则分为两组，这两组二级油分过滤器6安装在两侧，两组之间通过三通球阀连接。二级油分过滤器6在正常工作状态下，只有一组工作，一组处于待工作状态，当正在工作状态下的二级油分过滤器6出现故障时，切换三通球阀的开关，开启另一组备用的二级油分过滤器6。一组开启一组备用的二级油分过滤器6，不仅可以保证设备的持续工作，生产成本也没有提高。一组中有两个二级油分过滤器6，实现二级过滤，过滤精度提尚ο
[0045]在上述【具体实施方式】的基础上，本领域技术人员可以根据具体场合的不同，对混合制冷剂制冷系统进行若干改变。气液分离器7气相出口的支路与进气缓冲罐2的进气口连通，支路上串接有热吹管道。气液分离器7的气相出口与冷箱气相进口的主管路相连，在主管路上引出一段支路，支路与进气缓冲罐2的进气口连通，支路上串接有热吹管道，热吹管道连通了气液分离器7和进气缓冲罐2。气液分离器7内的制冷剂是压缩后的制冷剂，进气缓冲罐2内的制冷剂未经过压缩，则气液分离器7内的压力较高，进气缓冲罐2内的压力相对低，气液分离器7和进气缓冲罐2有压力差，气相制冷剂进入压力低的进气缓冲罐2内；并且气液分离器7内的气相制冷剂温度相对较高，进气缓冲罐2内的制冷剂温度相对较低，甚至还有液相制冷剂，气液分离器7内的温度相对较高的气相制冷剂可以吹热进气缓冲罐2内温度相对较低的制冷剂，保证进气缓冲罐2内的制冷剂为气相制冷剂，提高制冷剂的利用率。
[0046]本实用新型所提供的混合制冷剂制冷系统，在其它部件不改变的情况下，还包括橇架1，橇架1具有橇顶、橇底和保护架，进气缓冲罐2、润滑油冷却器3、压缩机4、一级油气分离器10、二级油分过滤器6、制冷剂冷却器9、气液分离器7、自动排油装置、电动机5、润滑油泵8等装置安装在橇架1的橇底上，各装置无需现场再安装，可直接调试后使用；橇顶与橇底均有集装箱角件来运输固定和吊装，且与冷箱分离，移动更方便；结构紧凑合理，体积小，占地面积小。避免装置被风吹雨淋，在橇底上方可以设置橇顶，橇顶上面覆盖橇盖。用保护架连接橇底和橇顶，支撑橇顶。保护架可以为方管，也可以为其它形状的管，比如圆管。在保护架上可以设置有防滑爬梯，方便检查高处的装置；并且，可以通过可拆卸的公母接头将保护架设置为两部分，一部分与橇底连接，另一部分与橇顶连接，在某些时候可以将橇顶与橇底分开，方便操作人员作业。
[0047]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0048]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种混合制冷剂制冷系统，其特征在于，包括: 进气缓冲罐(2)，所述进气缓冲罐(2)的进气口与制冷剂源连通； 润滑油冷却器(3)，所述润滑油冷却器(3)内有润滑油且能够冷却润滑油； 压缩机(4)，所述压缩机(4)的进气口与所述进气缓冲罐(2)的出气口连通，所述压缩机⑷的进液口与所述润滑油冷却器⑶的出液口连通，进入所述压缩机⑷的制冷剂和润滑油在其内部混合、压缩； 一级油气分离器(10)，所述一级油气分离器(10)的进口与所述压缩机(4)的出口连通，所述一级油气分离器(10)能够分离压缩后的制冷剂和润滑油，所述一级油气分离器(10)的出液口与所述润滑油冷却器(3)的进液口连通； 二级油分过滤器(6)，所述二级油分过滤器(6)的进气口与所述一级油气分离器(10)的出气口连通，所述二级油分过滤器(6)能够进一步分离压缩后的制冷剂和润滑油； 制冷剂冷却器(9)，所述制冷剂冷却器(9)的进气口与所述二级油分过滤器(6)的出气口连通，所述制冷剂冷却器(9)能够将气相制冷剂冷却成液相制冷剂； 气液分离器(7)，所述气液分离器(7)的进口与所述制冷剂冷却器(9)的出口连通，所述气液分离器(7)能够分离液相制冷剂和气相制冷剂； 冷箱，所述冷箱的液相进口与所述气液分离器(7)的液相出口连通，所述冷箱的气相进口与所述气液分离器(7)气相出口的主管路连通，所述冷箱的天然气进气口与天然气管路连通，进入所述冷箱内的气液混合制冷剂能够与天然气热交换，所述天然气液化，所述液相制冷剂气化，所述冷箱的出气口与所述进气缓冲罐(2)的进气口连通。
2.根据权利要求1所述的混合制冷剂制冷系统，其特征在于，所述制冷剂冷却器(9)和润滑油冷却器(3)均通过冷水冷却，且均连通热量回收站。
3.根据权利要求1所述的混合制冷剂制冷系统，其特征在于，还包括设置于所述一级油气分离器(10)滤芯底部的自动排油装置，所述自动排油装置能够回收所述一级油气分离器(10)中的润滑油，且所述自动排油装置的出液口与所述压缩机⑷的进液口连通。
4.根据权利要求1所述的混合制冷剂制冷系统，其特征在于，所述压缩机(4)为螺杆压缩机，电动机(5)驱动螺杆压缩机运作； 所述压缩机(4)的进液口处还开设有补油口。
5.根据权利要求1所述的混合制冷剂制冷系统，其特征在于，所述润滑油通过润滑油泵(8)提供动力进入所述压缩机(4)内，所述润滑油泵(8)为螺杆泵。
6.根据权利要求5所述的混合制冷剂制冷系统，其特征在于，所述润滑油泵(8)上还设有安全阀，所述安全阀的溢流口能够排出润滑油。
7.根据权利要求1-6任一项所述的混合制冷剂制冷系统，其特征在于，所述一级油气分离器(10)尾部还设有电加热器，所述电加热器能够加热所述一级油气分离器(10)内的润滑油。
8.根据权利要求1-6任一项所述的混合制冷剂制冷系统，其特征在于，所述二级油分过滤器出)的数量为四个，两个为一组，两组之间通过三通球阀连接。
9.根据权利要求1-6任一项所述的混合制冷剂制冷系统，其特征在于，所述气液分离器(7)气相出口的支路与所述进气缓冲罐(2)的进气口连通，所述支路上串接有热吹管道。
10.根据权利要求1-6任一项所述的混合制冷剂制冷系统，其特征在于，还包括橇架(I)，所述橇架(I)具有橇顶、橇底和保护架，所述进气缓冲罐(2)、润滑油冷却器(3)、压缩机(4)、一级油气分离器(10)、二级油分过滤器(6)、制冷剂冷却器(9)、气液分离器(7)安装在所述橇架(I)的橇底上。
【文档编号】F25J1/02GK204254972SQ201420698495
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】林辉, 倪杰, 于磊, 张光明, 张锋, 荆才, 王荣林 申请人:杰瑞石油天然气工程有限公司