CN103335445A - 燃气驱动压缩机余热利用***及方法 - Google Patents

燃气驱动压缩机余热利用***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃气驱动压缩机余热利用***及方法，***包括烟气型溴化锂制冷机组、管壳式换热器和冷却装置；通过在燃驱烟气管道上设置第一电动调节阀和第二电动调节阀，两个调节阀互为联动，实现对烟气的全量或部分量的余热进行回收，减少对环境的热污染，同时将回收的热量转换成冷量用于降低工艺气的输送成本；本发明还通过设置冷水旁路调节阀，可根据需要实现对外输天然气的温度进行控制。本发明的积极效果是：能最大限度地回收高温烟气的热量，减少热排放，减轻对环境的污染；充分利用了天然气的热值，提高了能源利用效率；降低了外输天然气的温度，提高了外输量，降低了单位外输气的能耗。

Description

燃气驱动压缩机余热利用***及方法
技术领域
本发明涉及一种燃气驱动压缩机余热利用***及方法。
背景技术
目前，国内长输天然气燃气驱动压缩机站的余热利用很少，或根本没有被有效利用，高温烟气直接被排放到大气中。
通常，燃气驱动压缩机的能量利用率在30—39%之间，其余的大部分热量是以高温烟气的形式排放掉，一般高温烟气温度460—5200C之间，正常运行温度为480—5000C。如果场站地处非采暖地区，燃驱产生的高温烟气基本是没有进行任何回收；如果场站地处北方地区，一般考虑设置热水余热锅炉产生95--700C采暖热水，但是这部分被利用的余热还不到整个烟气余热的10%。因此大量的高温烟气被直接排放，一方面直接造成了环境的热污染，另一方面是大量的天然气热能没有被充分利用，是能源的巨大浪费。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种燃气驱动压缩机余热利用***及方法，通过设置烟气型溴化锂冷水机组，利用燃气驱动压缩机出口的高温烟气，产生7℃～14℃（也可以根据实际需要调节设定）的低温水，低温水通过管壳式换热器与压缩机出口的60℃～70℃的高温天然气进行换热，以降低外输天然气的温度，提高外输气量，降低单位外输气的能耗。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种燃气驱动压缩机余热利用***，包括烟气型溴化锂制冷机组、管壳式换热器和冷却装置；来自燃气压缩机组的烟气分成两路，一路通过第一电动调节阀直接进入尾气烟囱排放，另一路通过第二电动调节阀进入烟气型溴化锂制冷机组，然后经烟气型溴化锂制冷机组的烟气出口进入尾气烟囱排放；所述烟气型溴化锂制冷机组产出的低温冷水依次通过管壳式换热器、冷水循环泵，然后回到烟气型溴化锂制冷机组，构成冷水回路循环***；烟气型溴化锂制冷机组的冷却液依次通过冷却装置、冷却液循环泵，然后回到烟气型溴化锂制冷机组，构成冷却液回路循环***。
本发明还提供了一种燃气驱动压缩机余热利用方法，包括如下步骤：
在***启动时，第一电动调节阀开启, 第二电动调节阀处于关闭状态；随着燃气驱动压缩机负荷的不断提高，逐渐开启第二电动调节阀，同时逐渐关小第一电动调节阀，当冷水循环泵入口的温度达到设定值时，停止调节两个电动调节阀，使两个电动调节阀处于稳定的开闭状态；燃气驱动压缩机排放的500℃的高温烟气进入烟气型溴化锂制冷机组进行余热回收，热量回收后烟气温度降至160℃～190℃经尾气烟囱排放；同时烟气型溴化锂制冷机组产出的7℃～14℃低温冷水通过冷水循环泵进入管壳式换热器，与来自燃气驱动压缩机出口的60℃～70℃高温天然气进行换热，将高温天然气降温至设定温度后外输；烟气型溴化锂制冷机组的冷却液依次通过冷却装置、冷却液循环泵，然后回到烟气型溴化锂制冷机组。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：通过在燃气驱动压缩机烟气管道上设置第一电动调节阀和第二电动调节阀，两个调节阀互为联动：在***启动时，第一电动调节阀开启, 第二电动调节阀处于关闭状态；随着燃气驱动压缩机的负荷逐渐提高，逐步关闭第一电动调节阀，打开第二电动调节阀，并最终实现对烟气的全量或部分量的余热进行回收，根据需要可以最大限度地将全部余热进行回收，减少对环境的热污染，同时将回收的热量转换成冷量用于增加工艺气的外输量；本发明还通过设置冷水旁路调节阀，可根据需要实现对外输天然气的温度进行控制。
采用本发明的***和方法后，在增加少量投资的情况下，可以最大限度地回收高温烟气的热量，减少热排放，减轻对环境的污染；充分利用了天然气的热值，提高了能源利用效率；降低了外输天然气的温度，提高了外输量，降低了单位外输气的能耗（运行成本）。 
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是燃气驱动压缩机余热利用***的工艺流程图。
具体实施方式
一种燃气驱动压缩机余热利用***，如图1所示，包括：烟气型溴化锂制冷机组1、管壳式换热器2、冷水循环泵3、冷却装置4、冷却液（水）循环泵5、尾气烟囱6、第一电动调节阀7、第二电动调节阀8、冷水旁路调节阀9、第一冷却液（水）旁路阀门10、第二冷却液（水）旁路阀门11等，其中：
来自燃气压缩机组的烟气分成两路，一路可通过第一电动调节阀7直接进入尾气烟囱6排放，另一路可通过第二电动调节阀8进入烟气型溴化锂制冷机组1，然后经烟气型溴化锂制冷机组1的烟气出口进入尾气烟囱6排放；烟气型溴化锂制冷机组1产出的低温冷水依次通过管壳式换热器2、冷水循环泵3，然后经冷水进口回到烟气型溴化锂制冷机组1，构成冷水回路循环***；在冷水回路循环***的管壳式换热器2的冷水进口和出口之间还并联设置有冷水旁路，在冷水旁路上设置有冷水旁路调节阀9；冷却液（水）从烟气型溴化锂制冷机组1的冷却液出口依次通过冷却装置4、冷却液（水）循环泵5，然后经冷却液（水）进口回到烟气型溴化锂制冷机组1，构成冷却液（水）回路循环***。在烟气型溴化锂制冷机组1的冷水出口和冷却液（水）进口之间设置有第二冷却液（水）旁路阀门11，在烟气型溴化锂制冷机组1的冷却液（水）出口和冷水循环泵3的入口之间设置有第一冷却液（水）旁路阀门10。
所述冷却装置4可以是干式空冷器或冷却塔。
本发明还提供了一种燃气驱动压缩机余热利用方法：
在***启动时，第一电动调节阀7开启, 第二电动调节阀8处于关闭状态；随着燃气驱动压缩机的负荷逐渐提高，逐渐开启第二电动调节阀，同时逐渐关小第一电动调节阀，在外输工艺气逐步达到设定温度后(即冷水循环泵3入口的温度达到设定值时)，停止调节两个电动调节阀，使两个电动调节阀处于稳定的开闭状态，即：第二电动调节阀8处于稳定的打开状态（可根据需要全部或部分打开），第一电动调节阀7处于稳定的关闭状态（与第二电动调节阀8联动地全部或部分关闭）。余热回收***随着燃气驱动压缩机负荷的不断提高并逐步达到稳定运行状态，燃气驱动压缩机排放的500℃的高温烟气逐步进入烟气型溴化锂制冷机组1，进行余热回收，热量回收后烟气温度降至160℃～190℃经尾气烟囱6排放；同时烟气型溴化锂制冷机组1产出的低温冷水（一般在7℃～14℃之间，也可以根据需要进行调节）通过冷水循环泵3进入管壳式换热器2，与燃气驱动压缩机出口的60℃～70℃高温天然气进行换热，将高温天然气降温至要求温度或地温后外输。冷却循环液（水）通过冷却液（水）循环泵5进行闭式或开式循环，冷却装置4根据工程所处地域不同，缺水地区选用干式空冷器，水源丰沛地区选用开（闭）式冷却塔。冷却装置4（干式空冷器或冷却塔）采用变频控制，根据冷却液（水）温度的变化调节风机的运行频率，最大限度地减少电能耗量。
通过设置冷水旁路调节阀9，实现对外输天然气的温度控制。
整个***在夏季和过渡季节，第一冷却液（水）旁路阀门10和第二冷却液（水）旁路阀门11关闭，烟气型溴化锂制冷机组1、冷水循环***、冷却液（水）循环***全部处于运行状态。此时燃气驱动压缩机的高温烟气余热尽最大可能地被回收，并被用来制冷，该冷量用来冷却燃气驱动压缩机出来的高温天然气。
在冬季，打开第一冷却液（水）旁路阀门10和第二冷却液（水）旁路阀门11，烟气型溴化锂制冷机组1、冷水循环泵3停止运行，冷却液（水）循环泵5、冷却装置4（干式空冷器或冷却塔）和管壳式换热器2工作，通过中间介质（即冷却液（水）），利用低温空气实现外输天然气的冷却。

Claims (8)

1.一种燃气驱动压缩机余热利用***，其特征在于：包括烟气型溴化锂制冷机组、管壳式换热器和冷却装置；来自燃气压缩机组的烟气分成两路，一路通过第一电动调节阀直接进入尾气烟囱排放，另一路通过第二电动调节阀进入烟气型溴化锂制冷机组，然后经烟气型溴化锂制冷机组的烟气出口进入尾气烟囱排放；所述烟气型溴化锂制冷机组产出的低温冷水依次通过管壳式换热器、冷水循环泵，然后回到烟气型溴化锂制冷机组，构成冷水回路循环***；烟气型溴化锂制冷机组的冷却液依次通过冷却装置、冷却液循环泵，然后回到烟气型溴化锂制冷机组，构成冷却液回路循环***。
2.根据权利要求1所述的燃气驱动压缩机余热利用***，其特征在于：在所述冷水回路循环***的管壳式换热器的冷水进口和出口之间还并联设置有冷水旁路，在冷水旁路上设置有冷水旁路调节阀。
3.根据权利要求1所述的燃气驱动压缩机余热利用***，其特征在于：在所述烟气型溴化锂制冷机组的冷水出口和冷却液进口之间设置有第二冷却液旁路阀门，在烟气型溴化锂制冷机组的冷却液出口和冷水循环泵的入口之间设置有第一冷却液旁路阀门。
4.根据权利要求1所述的燃气驱动压缩机余热利用***，其特征在于：所述冷却装置为干式空冷器或冷却塔。
5.一种燃气驱动压缩机余热利用方法，其特征在于：包括如下步骤：
在***启动时，第一电动调节阀开启, 第二电动调节阀处于关闭状态；随着燃气驱动压缩机负荷的不断提高，逐渐开启第二电动调节阀，同时逐渐关小第一电动调节阀，当冷水循环泵入口的温度达到设定值时，停止调节两个电动调节阀，使两个电动调节阀处于稳定的开闭状态；燃气驱动压缩机排放的500℃的高温烟气进入烟气型溴化锂制冷机组进行余热回收，热量回收后烟气温度降至160℃～190℃经尾气烟囱排放；同时烟气型溴化锂制冷机组产出的7℃～14℃低温冷水通过冷水循环泵进入管壳式换热器，与来自燃气驱动压缩机出口的60℃～70℃高温天然气进行换热，将高温天然气降温至设定温度后外输；烟气型溴化锂制冷机组的冷却液依次通过冷却装置、冷却液循环泵，然后回到烟气型溴化锂制冷机组。
6.根据权利要求5所述的燃气驱动压缩机余热利用方法，其特征在于：所述冷却液通过冷却液循环泵进行闭式或开式循环。
7.根据权利要求5所述的燃气驱动压缩机余热利用方法，其特征在于：在缺水地区，所述冷却装置为干式空冷器，在水源丰沛地区，所述冷却装置为开式或闭式冷却塔。
8.根据权利要求5所述的燃气驱动压缩机余热利用方法，其特征在于：所述冷却装置采用变频控制。
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