用于压缩工艺气体的气体系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于压缩工艺气体（18）的气体系统（10），所述气体系统具有第一压缩机级（20）和在第一压缩机级（20）之外的密封气体（17）以用于防止工艺气体（18）从第一处理机级（20）的泄漏部中逸出，其中第一压缩机级（20）包括抽吸侧（20a）和压力侧；所述气体系统具有至少一个第一管路（12）以用于将从气体系统（10）的位于第一压缩机级（20）下游的泄漏部中逸出的工艺气体（18）引回到第一压缩机级（20）的抽吸侧（20a）。此外，气体系统（10）具有至少一个第二管路（13）以用于引出从气体系统（10）中逸出的、至少由工艺气体（18）和密封气体（17）组成的气体混合物，其中至少一个第二管路（13）构成用于将逸出的气体混合物引回到第一压缩机级（20）的抽吸侧（20a）和/或引回到气体系统（10）中的在第一压缩机级（20）上游的部位。
【专利说明】用于压缩工艺气体的气体系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气体系统、尤其是一种根据独立权利要求1的前序部分所述的用于压缩工艺气体的气体系统。
【背景技术】
[0002]用于压缩工艺气体的气体系统多样化地使用在工业中。在此，例如在从燃烧过程的废气中分离CO2时，一个接一个地设有多个压缩机或者压缩机级，其中相继的压缩机级的抽吸侧分别与在前的压缩机级的压力侧连接。由此，能够实现与用仅一个压缩机级相比更高的压缩。在各个压缩机级之间，能够将冷却设备，例如换热器设置在气体系统中，以便将在压缩之后具有提高的温度的气体流在下个压缩机级上游再进行冷却。当然，高度压缩的工艺气体也提出对气体系统的气密性的高要求。可能的泄漏源是上面固定有压缩机叶轮的轴穿过包围叶轮的承载压力的壳体的穿透部。从所述泄漏源中逸出的工艺气体被收集并且再输送给气体系统中的气流。在此，必须要注意的是，从泄漏部中收集的工艺气体的压力大于在气体系统的部位上的工艺气体的压力，在所述部位上，被收集的工艺气体再次输送给气体系统。为了进一步最小化在所述区域中的泄漏，围绕轴穿透部的外腔通过另一壳体包围，在所述壳体中存在密封气体。在此，例如N2或空气能够用作密封气体。所述密封气体处于高的压力下使得禁止工艺气体通过轴穿透部流出。然而，不完全地阻止工艺气体在轴穿透部上泄漏能够是有利的。已知的是，由密封气体和工艺气体组成的混合物被收集。此夕卜，然后将收集的混合物释放到环境中，或在例如工艺和/或密封气体是有毒的和/或可燃的情况下，以特殊的方法将其清除。在此，包含在气体混合物中的工艺气体消失。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提出一种气体系统，其中减少工艺气体的损失，尤其不产生损失，并且所述气体系统由此具有更高的效率，并且所述气体系统的特征在于少量的环境污染或不存在环境污染。
[0004]根据本发明，所述目的通过具有根据独立权利要求1所述的特征的气体系统实现。本发明的其他特征和细节从从属权利要求、说明书和附图中得出。
[0005]根据本发明，所述目的通过一种具有第一压缩机级的用于压缩工艺气体的气体系统实现。气体系统的第一压缩机级在此具有抽吸侧和压力侧。此外，在根据本发明的气体系统中，设有在第一压缩机级之外的密封气体以用于阻止工艺气体从第一压缩机级的泄漏部中逸出。在此，密封气体存在于包围第一压缩机级的轴穿透部的壳体中。根据本发明的气体系统也具有第二管路以用于引出从气体系统逸出的至少由工艺气体和密封气体组成的气体混合物，其中至少一个第二管路构造为用于将逸出的气体混合物引回到第一压缩机级的抽吸侧和/或引回到气体系统中的在第一压缩机级上游的部位。为了收集由至少密封气体和工艺气体组成的混合物，设备例如能够设有一个或多个收集系统。
[0006]在此，根据本发明的气体系统具有的优点是，能够将由至少工艺气体和密封气体组成的气体混合物再输送到气体系统中。由此，存在于气体混合物中的工艺气体没有消失，因此能够提高气体系统的效率。通过将气体混合物引回，还避免了环境污染或例如在工艺气体有毒的情况下能够避免由于分开地保管由工艺气体和密封气体组成的气体混合物而产生的附加耗费进而节约成本。
[0007]此外，根据本发明的一个优选改进方案，在根据本发明的气体系统中能够设有至少一个第一管路，以用于将从气体系统的位于第一压缩机级的下游的泄漏部中逸出的工艺气体引回到第一压缩机级的抽吸侧。在此，这种气体系统具有的优点是，通过泄漏部离开具有第一压缩机级的气体系统的所有的工艺气体通过第一管路被引回，并且尤其至少由工艺气体或密封气体组成的气体混合物也同样再引回到气体系统中。由此,工艺气体没有消失，以至于能够进一步提闻气体系统的效率。
[0008]在本发明的一个尤其优选的改进方案中能够提出，设有与第一压缩机级串联设置的至少一个第二压缩机级，其中每个压缩机级包括抽吸侧和压力侧，并且在每个压缩机级之外的密封气体设置用于防止工艺气体从压缩机级的泄漏部中逸出。此外，能够提出，至少一个第二管路能够构造为，用于将从气体系统中逸出的气体混合物引回到压缩机级的抽吸侦U。尤其，能够提出，至少一个第二管路构造为，用于将从气体系统中逸出的气体混合物引回到第一压缩机级的抽吸侧和/或引回到气体系统中的在第一压缩机级上游的部位。通过使用多个、相继连接的压缩机级，尤其两个或更多压缩机级，能够达到更高的工艺气体压缩率。
[0009]附加地，在根据本发明的气体系统中能够提出，第一管路设置用于将从气体系统的位于每个压缩机级下游的泄漏部中逸出的工艺气体引回到至少一个压缩机级的抽吸侧。
[0010]在这样构成的气体系统中，能够收集纯的工艺气体并且借助于第一管路将所述工艺气体引回到至少一个压缩机级的抽吸侧。在此，所有第一管路能够铺设到第一压缩机级的抽吸侧，但是替选地，也铺设到一个压缩机级或多个另外的压缩机级的抽吸侧。在此，在设计气体系统时确保，第一管路在此总是从压缩机级下游的泄漏部引向压缩机级的位于所述泄漏部上游的气流中的抽吸侧。此外，至少由工艺气体和密封气体组成的气体混合物能够在所有压缩机级上被收集并且导向压缩机级的、尤其第一压缩机级的抽吸侧。因此，能够避免工艺气体的损耗进而提高气体系统的效率。
[0011]替选地，能够将气体混合物通过至少一个第二管路安排到气体系统中的第一压缩机级上游的部位。尤其，在工业工厂中的CO2吸收器中，例如能够在那再馈入气体混合物，工艺气体(CO2)在吸收器中由密封气体清洁并且再输送给气体系统以用于压缩。由此，实现了效率提高连同保护环境。
[0012]此外，在根据本发明的气体系统中能够提出，第一压缩机级和/或至少一个第二压缩机级中的至少一个是齿轮传动润轮压缩机(Turbogetriebeverdichter)。在齿轮传动涡轮压缩机中，多个单独的小压缩机级在壳体中编组，使得各个小压缩机具有平行的轴，所述轴由至少一个大的驱动齿轮、传动装置来驱动。因此，齿轮传动涡轮压缩机能够实现根据本发明的气体系统的特别紧凑的进而节约空间的结构。
[0013]此外，在根据本发明的气体系统中能够提出，气体系统中的在第一压缩机级上游的部位是吸收器、尤其是CO2吸收器。根据本发明的气体系统的所述设计方案例如允许将根据本发明的气体系统用于从工业设备的废气中分离co2。尤其，在此重要的是，没有工艺气体、尤其CO2释放到环境中。为了在气体系统的端部上得到尽可能纯的CO2作为高度压缩的工艺气体，在根据本发明的气体系统的所述实施形式中将由工艺气体和密封气体组成的混合物直接馈入到在CO2吸收器中的CO2分离工艺中。由此，工艺气体、尤其CO2与密封气体分离并且再输送给气体系统以用于压缩。由此，达到特别高的工艺气体纯度进而达到特别良好的气体系统效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]接下来，借助于附图详细阐述本发明及其改进方案以及其优点。示意地分别示出:
[0015]图1示出依照根据本发明的结构原理构成的、具有八个压缩机级的气体系统的示例的设计方案的视图；以及
[0016]图2示出依照根据本发明的结构原理构成的、具有一个压缩机级的气体系统的示例的设计方案的视图。
【具体实施方式】
[0017]具有相同功能和作用方式的元件在图1和2中分别设有相同的附图标记。
[0018]图1示出根据本发明的气体系统10的示例的设计方案的示意图，其中气体系统10具有八个压缩机级20-27。每个压缩机级20至27各具有抽吸级(20a至27a)和压力级(20b至27b)，在所述说明中所提及的压缩机级在图1中标明。在此，压缩机级20-27依次连接，并且通过气体管路14连接，其中仅示出到第一压缩机级20的气体管路14。压力侧20b-26b分别与抽吸侧21a-27a连接。因此，通过箭头指明的、其中仅标记第一箭头的气流方向15引导穿过整个气体系统10，其中工艺气体18总被进一步压缩。在所示出的实施例中，两个压缩机级(20和21，22和23，24和25，26和27)分别通过各一个共同的传动轴11在共同的传动装置壳体16中被驱动。此外，每个压缩机级20至27具有示例性地在压缩机级20上标明的压缩机壳体28和轴密封壳体29。处理机级22、23和24下游的工艺气体18的泄漏通过第一管路12导向压缩机级20的压力侧20b进而导向压缩机级21的抽吸侧21a。在压缩机级25、26和27下游的工艺气体18的泄漏通过管路12a导向到压缩机级23的压力侧23b上进而导向到压缩机级24的抽吸侧24a上。在此，所述管路设计已经考虑到工艺气体18在气流方向15上构建在下游的压缩机级中的已经提高的压力。可选地将两个第一压缩机级20和21的泄漏或逸出的工艺气体18导向到第一压缩机级20的抽吸侧20a上的管路未被示出。四个传动轴11中的每个设置在传动装置壳体16中。在一个替选的实施形式中，所述传动轴也能够设置在共同的传动装置壳体16中。穿过传动装置壳体16且穿过包围叶轮的压缩机壳体28的轴穿透部用轴密封壳体29包围，所述轴密封壳体用处于升高的压力下的密封气体17填充。轴密封壳体29的泄漏被收集并且通过第二管路13引回到气体系统10中的处于第一压缩机级20上游的CO2吸收器30，其中由工艺气体18和密封气体17组成的气体混合物从所述轴密封壳体中流出。在CO2吸收器30中，工艺气体、尤其CO2由密封气体17清洁并且再经由气体管路14输送给第一压缩机级20。通过所述密封设计工艺气体18没有消失并且由此提高整个气体系统的效率。
[0019]在图2中示出依照根据本发明的结构原理构成的、具有一个压缩机级20的气体系统10的示例的设计方案的视图。在此，所描述的压缩机级20也能够是多个压缩机级中的第一个。压缩机级20经由处于传动装置壳体16中的传动轴11驱动。传动装置壳体16与压缩机壳体28通过轴密封壳体29连接，所述轴密封壳体包含用于影响压力和工艺气体18、密封气体17及其混合物的体积流的元件32。在压缩机级20的上游和下游存在气体管路14，气流方向15通过箭头表示。在压缩机级20下游从泄漏部逸出的工艺气体18被收集并且通过第一管路12导向到压缩机级20的抽吸侧20a。为了尽可能地避免工艺气体18通过在穿过压缩机壳体28的轴19的穿透部上的泄漏部流出，在轴密封壳体29中存在密封气体17。所述密封气体17处于与压缩机级20中的工艺气体18的压力相匹配的压力水平。能够将密封气体17引入轴密封壳体中的可能的输入管路未被一起示出。逸出的工艺气体18在轴密封壳体29中与密封气体17进行混合。由密封气体17和工艺气体18组成的混合物被收集并且经由第二管路13同样输送给气体系统10、例如吸收器30。通过所述密封设计，没有工艺气体18到达环境中或必须被耗费地清除。
【权利要求】
1.一种用于压缩工艺气体(18)的气体系统(10)，所述气体系统(10)具有的第一压缩机级(20)和在所述第一压缩机级(20)之外的密封气体(17)以用于防止工艺气体(18)从所述第一压缩机级(20)的泄漏部中逸出，其中所述第一压缩机级(20)包括抽吸侧(20a)和压力侧(20b);所述气体系统(10)具有至少一个第二管路(13)以用于引出从所述气体系统(10)中逸出的至少由工艺气体(18)和密封气体(17)组成的气体混合物， 其特征在于，所述至少一个第二管路(13)构成用于将逸出的所述气体混合物引回到所述第一压缩机级(20)的抽吸侧(20a)和/或引回到所述气体系统(10)中的在所述第一压缩机级(20)上游的部位。
2.根据权利要求1所述的气体系统(10)， 其特征在于， 设有至少一个第一管路(12)用于将从所述气体系统(10)的位于所述第一压缩机级(20)下游的泄漏部中逸出的工艺气体(18)引回到所述第一压缩机级(20)的所述抽吸侧(20a)。
3.根据权利要求1或2所述的气体系统(10)， 其特征在于， 设有与所述第一压缩机级(20)串联设置的至少一个第二压缩机级(21-27)，其中每个压缩机级(20-27)包括抽吸侧(20a-27a)和压力侧(20b_27b)，在每个压缩机级(21_27)之外的密封气体(17)设置用于防止工艺气体(18)从所述压缩机级(21-27)的泄漏部中逸出，所述至少一个第二管路(13)构成用于将从所述气体系统(10)中逸出的所述气体混合物引回到压缩机级(21-27)的、尤其所述第一压缩机级(20)的所述抽吸侧(20a-27a)，和/或引回到所述气体系统(10)中的在所述第一压缩机级(20)上游的部位。
4.根据权利要求3所述的气体系统(10)， 其特征在于， 第一管路(12，12a)设置用于将从所述气体系统(10)的位于每个压缩机级(21-27)下游的泄漏部中逸出的工艺气体(18)引回到至少一个压缩机级(21-27)的所述抽吸侧(20a_27a)。
5.根据上述权利要求中至少一项所述的气体系统(10)， 其特征在于， 所述第一压缩机级(20)和/或所述至少一个第二压缩机级(21-27)中的至少一个是齿轮传动涡轮压缩机。
6.根据上述权利要求中的至少一项所述的气体系统(10)， 其特征在于， 所述气体系统(10)中的在所述第一压缩机级(20)上游的所述部位是吸收器、尤其CO2吸收器(30)。
【文档编号】F16J15/16GK103764256SQ201280006721
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年1月26日 优先权日:2011年1月26日
【发明者】卢德格尔·阿尔费斯, 克劳斯·艾西尔, 托马斯·门克, 马库斯·莱因霍尔德, 阿克塞尔·斯帕内尔 申请人:西门子公司