冷却气体压缩机或多级压缩机进口气体的系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种压缩机的辅助设备，尤其涉及一种冷却气体压缩机或多级压 缩机进口气体的系统。
【背景技术】
[0002] 空气或其它工质的压缩机每一级的功耗在压比一定的情况下与进口绝对温度成 正比；如进口温度降低10%，则能耗降低10%。这是任何气动设计改进、压缩机驱动系统优 化都难以实现的。常用多级工业压缩机级后排气温度一般为100°c左右，为了降低下一级 的能耗一般采用级间冷却系统。现有冷却系统采用环境水将上一级排气温度降低到环境温 度，然后冷却后的气体进入到下一级，被进一步压缩。
[0003] 现有级后余热一般被排放到大气中，不仅造成能源浪费，而且造成热污染。采用 ORC余热发电是当前利用超低温余热（余热温度在90?110°C之间）的一种方法，但发电 效率极低，一次性投入成本极高（约为15000元/kW)。发出的电由于不稳定，难以并入大电 网，常被称为垃圾电。
[0004] 降低压缩机进口气体温度的一种可选方法是利用电机驱动的制冷设备来实现，但 由于制冷压缩机需要在高速运行，需要增速齿轮箱将工频电机的转速提高后才能驱动压缩 机。这种方式造成了两个问题，一是齿轮箱的机械传动损失及高速齿轮旋转引起润滑油旋 转的鼓风损失；二是润滑油进入制冷剂引起换热器性能降低，还需要额外的设备进行制冷 剂和润滑油的分离。
[0005] 利用余热的另一种方法是溴化锂吸收式制冷。吸收式制冷的COP很低，在上述温 度条件下COP难以达到1. 0 (ARI工况下，离心水冷机组的COP已经超过7. 0)。溴化锂属于 盐类，对换热器有腐蚀作用，需要采用昂贵的材料，维修周期短。经常吸收式制冷机的寿命 比压缩机还短。
[0006] 综上可以看出，现有技术中还不存在能对压缩机的级后余热进行有效利用的方 法和系统。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型目的是提供一种冷却气体压缩机或多级压缩机进口气体的系统，其能 降低气体压缩机各级进口气体温度，且能在不消耗额外动力的条件下把气体压缩机的各级 进口温度降低到低压环境的温度，显著降低压缩机的功耗。
[0008] 本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：一种冷却气体压缩机进口气体的系 统，包括高压蒸发器、0RC透平、0RC压缩机、冷凝器、高压减压阀、低压减压阀、低压蒸发器、 经济器和加压泵；
[0009] 所述高压蒸发器、低压蒸发器和经济器均包括制冷剂入口、制冷剂出口、被冷却介 质入口和被冷却介质出口；
[0010] 所述冷凝器包括制冷剂入口、制冷剂出口、冷却介质入口和冷却介质出口；
[0011] 所述高压蒸发器的被冷却介质入口连接于所述气体压缩机的排气口；
[0012] 所述高压蒸发器的制冷剂出口连接于所述ORC透平的进气口；
[0013] 所述ORC透平的排气口连接于所述冷凝器的制冷剂入口；
[0014] 所述ORC透平驱动所述ORC压缩机旋转；
[0015] 所述ORC压缩机的排气口连接于所述冷凝器的制冷剂入口；
[0016] 所述冷凝器的制冷剂出口分别连接于所述高压减压阀的入口和加压泵的入口；
[0017] 所述加压泵的出口连接于所述高压蒸发器的制冷剂入口；
[0018] 所述高压减压阀的出口连接于所述经济器的制冷剂入口；
[0019] 所述经济器的制冷剂出口连接于所述低压减压阀的入口；
[0020] 所述经济器的制冷剂出口还连接于所述ORC压缩机的进气口；
[0021] 所述低压减压阀的出口连接于所述低压蒸发器的制冷剂入口；
[0022] 所述低压蒸发器的制冷剂出口连接于所述ORC压缩机的进气口；
[0023] 所述经济器的被冷却介质出口连接于所述低压蒸发器的被冷却介质入口；
[0024] 所述低压蒸发器的被冷却介质出口连接于所述气体压缩机的进气口。
[0025] 本实用新型解决技术问题还采用如下技术方案：一种冷却多级压缩机进口气体的 系统，包括高压蒸发器、ORC透平、ORC压缩机、冷凝器、高压减压阀、低压减压阀、低压蒸发 器、经济器、加压泵和水冷却器；
[0026] 所述高压蒸发器、低压蒸发器和经济器均包括制冷剂入口、制冷剂出口、被冷却介 质入口和被冷却介质出口；
[0027] 所述冷凝器包括制冷剂入口、制冷剂出口、冷却介质入口和冷却介质出口；
[0028] 所述水冷却器包括被冷却介质入口、被冷却介质出口、冷却介质入口和冷却介质 出口；
[0029] 所述高压蒸发器的被冷却介质入口连接于多级压缩机的级出口；
[0030] 所述高压蒸发器的被冷却介质出口连接于所述水冷却器被冷却介质的入口；
[0031] 所述高压蒸发器的制冷剂出口连接于所述ORC透平的进气口；
[0032] 所述ORC透平的排气口连接于所述冷凝器的制冷剂入口；
[0033] 所述ORC透平驱动所述ORC压缩机旋转；
[0034] 所述ORC压缩机的排气口连接于所述冷凝器的制冷剂入口；
[0035] 所述冷凝器的制冷剂出口分别连接于所述高压减压阀的入口和加压泵的入口；
[0036] 所述加压泵的出口连接于所述高压蒸发器的制冷剂入口；
[0037] 所述高压减压阀的出口连接于所述经济器的制冷剂入口；
[0038] 所述经济器的制冷剂出口连接于所述低压减压阀的入口；
[0039] 所述经济器的制冷剂出口还连接于所述ORC压缩机的进气口；
[0040] 所述低压减压阀的出口连接于所述低压蒸发器的制冷剂入口；
[0041] 所述低压蒸发器的制冷剂出口连接于所述ORC压缩机的进气口；
[0042] 所述经济器的被冷却介质入口连接于所述水冷却器的被冷却介质出口；
[0043] 所述经济器的被冷却介质出口连接于所述低压蒸发器的被冷却介质入口；
[0044] 所述低压蒸发器的被冷却介质出口连接于所述多级压缩机的下一级的级进口。
[0045] 可选的，所述气体压缩机为多级气体压缩机，所述高压蒸发器的被冷却介质入口 连接于多级压缩机的级出口，所述低压蒸发器的被冷却介质出口连接于所述多级气体压缩 机的上一级的级进气口。
[0046] 可选的，所述ORC压缩机为双级ORC制冷压缩机，所述经济器的制冷剂出口连接于 所述双级ORC制冷压缩机的第二级进气口，所述低压蒸发器的制冷剂出口连接于所述双 级ORC制冷压缩机的第一级进气口。
[0047] 可选的，所述双级ORC制冷压缩机与所述ORC透平为一体结构，形成ORC透平制冷 压缩一体机，所述ORC透平制冷压缩一体机包括中间体、主轴、涡轮蜗壳、一级蜗壳、二级蜗 壳、涡轮叶轮、一级叶轮、二级叶轮、中间隔板、推力盘和密封件；
[0048] 所述中间体的两端为具有凹槽的法兰，所述主轴通过轴承可转动地设置于所述中 间体内；
[0049] 所述涡轮蜗壳固定于所述中间体的左端，所述二级蜗壳固定于所述中间体的右 端，所述一级蜗壳固定于所述二级蜗壳上；
[0050] 所述涡轮叶轮固定于所述主轴的左端，且位于所述涡轮蜗壳内；所述二级叶轮固 定于所述主轴的右端，且位于所述二级蜗壳内；所述一级叶轮固定于所述主轴的右端，且位 于所述二级叶轮的右侧，并位于所述一级蜗壳内；
[0051] 所述主轴的右端还设置有中间隔板，所述中间隔板位于所述一级叶轮和二级叶轮 之间；
[0052] 所述主轴的左端还套设有推力盘，所述推力盘上套设有密封件，且所述密封件212 固定于所述中间体的左端。
[0053] 本实用新型具有如下有益效果：所述冷却气体压缩机进口气体的系统的ORC循环 包括高压蒸发器，在高压蒸发器中压缩机上级（对多级压缩机而言）排出的高温被冷却介 质与制冷剂进行换热，制冷剂升温气化，被冷却介质温度降低；所述冷却气体压缩机进口气 体的系统还可以包括水冷却器；来自所述高压蒸发器的被冷却介质在水冷却器中被第二次 冷却，热量被水带走；所述冷却气体压缩机进口气体的系统的制冷循环包括经济器，在经济 器中来自水冷却器的气体压缩机的工质（即被冷却介质，可以是空气）与制冷剂进行换热， 制冷剂升温气化，被冷却介质被第三次冷却；所述冷却气体压缩机进口气体的系统的制冷 循环还包括低压蒸发器，在低压蒸发器中来自经济器的被冷却介质与制冷剂进行换热，制 冷剂升温气化，被冷却介质被第四次冷却，随后返回到多级压缩机，被继续压缩；所述冷却 气体压缩机进口气体的系统的ORC循环还包括OR