一種整體燃?xì)馐教烊粴鈮嚎s機(jī)多級(jí)壓縮節(jié)能利用技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于整體燃?xì)馐教烊粴鈮嚎s機(jī)多級(jí)壓縮節(jié)能利用技術(shù)，該技術(shù)主要包括天然氣壓縮機(jī)組用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余能利用系統(tǒng)Ⅰ和天然氣分離與熱交換系統(tǒng)Ⅱ，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余能利用系統(tǒng)Ⅰ主要把發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣高溫?zé)崮苻D(zhuǎn)化為氣動(dòng)馬達(dá)的動(dòng)能進(jìn)而驅(qū)動(dòng)制冷設(shè)備冷卻管匯來氣，天然氣分離與熱交換系統(tǒng)Ⅱ是把常溫重力分離器初步分離后的天然氣冷卻后低溫再分離，并把再分離后的氣體在進(jìn)入一級(jí)增壓前與增壓后的氣體在熱交換器里進(jìn)行熱量交換，然后再進(jìn)入級(jí)間分離器并進(jìn)行下一級(jí)增壓。通過對(duì)管匯來氣進(jìn)行初分離、低溫分離和級(jí)間分離不僅能提高壓縮機(jī)組工作效率，降低機(jī)組單位產(chǎn)量燃?xì)庀墓?jié)約能源，也可降低壓縮缸內(nèi)積液，提高機(jī)組壓縮缸體及進(jìn)排氣閥的使用壽命。
【專利說明】一種整體燃?xì)馐教烊粴鈮嚎s機(jī)多級(jí)壓縮節(jié)能利用技術(shù)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天然氣壓縮機(jī)節(jié)能技術(shù)利用領(lǐng)域，涉及一種石油化工增壓、集輸用整體燃?xì)馐教烊粴鈮嚎s機(jī)節(jié)能利用技術(shù)，整體燃?xì)馐教烊粴鈮嚎s機(jī)是燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)共用一根曲軸，壓縮機(jī)動(dòng)力由燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)提供。
【背景技術(shù)】
[0002]能源再利用及節(jié)能降耗技術(shù)已成為全世界普遍關(guān)注的問題。在能源消耗設(shè)備領(lǐng)域中，節(jié)能技術(shù)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，其一為珍惜節(jié)約能源和余能再利用，其二為提高工作效率減少單位產(chǎn)量能源消耗節(jié)能技術(shù)。其中以提高工作效率減少單位產(chǎn)量能源消耗是節(jié)能利用的主要體現(xiàn)，本發(fā)明利用壓縮機(jī)機(jī)組余能再利用把燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)尾氣熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，再把動(dòng)能用于提高機(jī)組工作效率進(jìn)而降低機(jī)組單位產(chǎn)量能源消耗以達(dá)到節(jié)約能源的目的。
[0003]整體燃?xì)馐教烊粴鈮嚎s機(jī)是由燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)共用一根曲軸的整體式成撬增壓集輸設(shè)備，燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)消耗燃?xì)鉃閴嚎s機(jī)提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)活塞做功將低壓氣體增壓并通過管匯輸出井站。燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)排出380°C以上的高溫尾氣，攜帶走大量能量排放至空氣中，若此部分能量能夠充分再利用將會(huì)節(jié)約十分可觀的能源。另外燃?xì)鈮嚎s機(jī)組由于氣體中含液，將導(dǎo)致機(jī)組效率較低，利用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余熱制冷提高壓縮氣體的氣液分離效率，對(duì)提高壓縮機(jī)組的系統(tǒng)工作效率是一個(gè)非常有效的壓縮機(jī)節(jié)能技術(shù)。目前壓縮機(jī)余熱利用技術(shù)已有人開展相關(guān)的理論研究，在降低發(fā)動(dòng)機(jī)能量消耗方面也處于研究階段，但從機(jī)組本身余能利用并提聞機(jī)組工作效率的技術(shù)尚未有人進(jìn)行研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種整體燃?xì)馐教烊粴鈮嚎s機(jī)多級(jí)壓縮節(jié)能利用技術(shù)，通過對(duì)天然氣水汽等雜質(zhì)的進(jìn)一步分離提高機(jī)組工作效率來達(dá)到節(jié)能的效果，以解決這種整體結(jié)構(gòu)的往復(fù)式壓縮機(jī)能耗高、工作效率低的問題。
[0005]本發(fā)明的基本原理是將燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)尾氣高溫?zé)崮苻D(zhuǎn)化為馬達(dá)動(dòng)能驅(qū)動(dòng)制冷設(shè)備冷卻機(jī)組進(jìn)氣，通過對(duì)機(jī)組進(jìn)氣低溫分離把常溫未能分離出來的部分水汽等雜質(zhì)進(jìn)一步分離，提高壓縮機(jī)壓縮效率和避免壓縮缸“液擊”損壞缸體及進(jìn)排氣閥。整體燃?xì)馐教烊粴鈮嚎s機(jī)尾氣熱能利用技術(shù)及裝置有多種，本發(fā)明高溫尾氣熱能的收集及利用是通過換熱蒸發(fā)器將尾氣熱能轉(zhuǎn)換為蒸汽能傳遞給氣動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，通過氣動(dòng)馬達(dá)的高速轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)制冷設(shè)備冷卻井口管匯來氣，通過冷卻井口管匯來氣進(jìn)行低溫再分離純化壓縮氣體來提高機(jī)組效率和使用壽命。在現(xiàn)場(chǎng)天然氣井口增壓工藝流程中一般只對(duì)井口管匯來氣進(jìn)行常溫重力分離，然后進(jìn)入壓縮機(jī)緩沖罐和壓縮缸增壓，增壓后直接輸出匯管，由于在進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮缸之前氣體常溫分離并不徹底，會(huì)留有少量硫化氫、水汽等雜質(zhì)，不僅影響壓縮機(jī)增壓效率也會(huì)在壓縮缸內(nèi)積液影響缸體及進(jìn)排氣閥壽命，故對(duì)進(jìn)入壓縮缸之前的氣體進(jìn)行降溫分離對(duì)提高機(jī)組工作效率和使用壽命具有重要意義。
[0006]本發(fā)明一種整體燃?xì)馐教烊粴鈮嚎s機(jī)多級(jí)壓縮節(jié)能利用技術(shù)包括燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余能利用系統(tǒng)I和天然氣分離與熱交換系統(tǒng)II。燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余能利用系統(tǒng)I是由燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)14、尾氣排氣管線15、換熱蒸發(fā)器16、氣動(dòng)馬達(dá)17和制冷設(shè)備18串聯(lián)組成；天然氣分離及熱交換系統(tǒng)II是由重力分離器2、冷卻裝置3、低溫分離器4、換熱裝置5及級(jí)間分離器9串聯(lián)組成。整體燃?xì)馐教烊粴鈮嚎s機(jī)多級(jí)壓縮節(jié)能利用技術(shù)的工作過程為燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)14排放的高溫尾氣通過尾氣排氣管線15統(tǒng)一引導(dǎo)進(jìn)入換熱蒸發(fā)器16，進(jìn)行熱能收集并把蒸汽能量轉(zhuǎn)化為氣動(dòng)馬達(dá)17的動(dòng)能驅(qū)動(dòng)制冷設(shè)備18冷卻管匯I經(jīng)過重力分離器2初步分離后的天然氣，通過冷卻裝置3冷卻后的氣體進(jìn)入低溫分離器4實(shí)現(xiàn)低溫分離，然后進(jìn)入換熱器5、一級(jí)進(jìn)氣緩沖罐6和一級(jí)壓縮缸7，經(jīng)一級(jí)出口緩沖罐8排出的氣體與低溫來氣在換熱器5中進(jìn)行熱量交換，換熱器5是將一級(jí)增壓后的氣體與冷卻后的低溫來氣進(jìn)行熱量交換提高一級(jí)壓縮進(jìn)氣溫度，避免氣體過冷影響機(jī)組正常工作，一級(jí)增壓后的氣體換熱之后經(jīng)級(jí)間分離器9進(jìn)一步分離，然后進(jìn)入二級(jí)進(jìn)氣緩沖罐10、二級(jí)壓縮缸11和二級(jí)排氣緩沖罐12，排出的氣體進(jìn)入下一級(jí)增壓或通過高壓管匯19輸出增壓站，其中一級(jí)、二級(jí)壓縮缸7、11活塞的壓縮做功是通過與燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)14共用的一根曲柄連桿結(jié)構(gòu)13驅(qū)動(dòng)完成的。
[0007]本發(fā)明專利的有益效果是:本發(fā)明利用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余能轉(zhuǎn)化為氣動(dòng)馬達(dá)的動(dòng)能驅(qū)動(dòng)制冷設(shè)備冷卻管匯來的天然氣，通過降低管匯來氣溫度進(jìn)行低溫分離，將天然氣初步分離后仍含有的少量水蒸氣及其它雜質(zhì)的氣體進(jìn)一步分離，進(jìn)而可提高壓縮機(jī)的工作效率和壓縮缸的使用壽命。其優(yōu)點(diǎn)在于(I)降低溫度進(jìn)行低溫再分離可進(jìn)一步除去天然氣攜帶的水蒸汽等雜質(zhì)，不僅提高機(jī)組效率，而且減少壓縮缸內(nèi)的“積液”，減少對(duì)缸體及閥的損害；(2)對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)氣溫度冷卻的能量來自于燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余能利用，不增加其它能量消耗；(3)把低溫管匯來的天然氣進(jìn)行一級(jí)增壓之前與增壓后溫升的氣體進(jìn)行熱量交換以避免進(jìn)氣溫度過低影響機(jī)組正常工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為一種整體燃?xì)馐教烊粴鈮嚎s機(jī)多級(jí)壓縮節(jié)能利用技術(shù)示意圖。
[0009]圖1中標(biāo)記為:管匯來氣1、重力分離器2、冷卻裝置3、低溫分離器4、熱交換器5、一級(jí)進(jìn)氣緩沖罐6、一級(jí)壓縮缸7、一級(jí)出口緩沖罐8、級(jí)間分離器9、二級(jí)進(jìn)氣緩沖罐10、二級(jí)壓縮缸11、二級(jí)排氣緩沖罐12、機(jī)組曲軸連桿機(jī)構(gòu)13、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)14、尾氣排氣管線15、換熱蒸發(fā)器16、氣動(dòng)馬達(dá)17、制冷設(shè)備18、下一級(jí)壓縮或天然氣高壓管匯輸出氣體19。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明整體燃?xì)馐教烊粴鈮嚎s機(jī)多級(jí)壓縮節(jié)能利用技術(shù)做進(jìn)一步說明。
[0011]本發(fā)明是利用整體燃?xì)馐教烊粴鈮嚎s機(jī)組燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)排放的高溫尾氣余能利用和通過對(duì)管匯來氣進(jìn)行低溫再分離以提高機(jī)組工作效率的節(jié)能方法，主要包括機(jī)組系統(tǒng)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余能利用系統(tǒng)I和天然氣分離和熱交換系統(tǒng)II。天然氣壓縮機(jī)組系統(tǒng)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余能利用系統(tǒng)I是由燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)14、尾氣排氣管線15、換熱蒸發(fā)器16、氣動(dòng)馬達(dá)17和制冷設(shè)備18串聯(lián)組成；天然氣分離和熱交換系統(tǒng)II是由重力分離器2、冷卻裝置3、低溫分離器4、換熱裝置5及級(jí)間分離器9串聯(lián)組成。其中燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)余能利用系統(tǒng)I的制冷設(shè)備18與天然氣分離和熱交換系統(tǒng)II的冷卻裝置3相連，機(jī)組增壓用壓縮缸7、11由與燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)14相連的曲軸連桿機(jī)構(gòu)13驅(qū)動(dòng)。
[0012]本發(fā)明整體燃?xì)馐教烊粴鈮嚎s機(jī)多級(jí)壓縮節(jié)能利用技術(shù)是將燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)尾氣高溫?zé)崮芡ㄟ^換熱蒸發(fā)器將尾氣熱能轉(zhuǎn)換為蒸汽能，驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)馬達(dá)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，再驅(qū)動(dòng)制冷設(shè)備冷卻管匯來氣，通過低溫分離器進(jìn)一步除去天然氣水分及雜質(zhì)提高機(jī)組壓縮效率和避免缸體“液擊”損壞?，F(xiàn)場(chǎng)天然氣增壓工藝流程一般只是在井口管匯來氣通過重力分離器實(shí)現(xiàn)初次分離，進(jìn)入壓縮機(jī)緩沖罐和壓縮缸進(jìn)行增壓，增壓后直接通過高壓匯管輸出；由于在進(jìn)入壓縮缸之前氣體常溫分離并不徹底，會(huì)留有少量硫化氫、水汽等雜質(zhì)，不僅影響壓縮機(jī)增壓效率也會(huì)在壓縮缸內(nèi)積液，影響缸體壓縮效率及進(jìn)排氣閥壽命，故對(duì)管匯來氣I進(jìn)行低溫再分離對(duì)提高機(jī)組工作效率和使用壽命具有重要意義。本發(fā)明的工作過程為燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)14排放的高溫尾氣通過尾氣排氣管15統(tǒng)一進(jìn)入到換熱蒸發(fā)器16，把熱能轉(zhuǎn)化為氣動(dòng)馬達(dá)17的動(dòng)能驅(qū)動(dòng)制冷設(shè)備18冷卻管匯I經(jīng)過重力分離器2初步分離后的天然氣，通過冷卻裝置3冷卻后進(jìn)入低溫分離器4分離水汽等雜質(zhì)然后進(jìn)入換熱器5、一級(jí)進(jìn)氣緩沖罐6和一級(jí)壓縮缸7，從一級(jí)出口緩沖罐8排出的氣體與低溫進(jìn)氣在換熱器5中進(jìn)行熱量交換，換熱器5是將一級(jí)增壓后的氣體與冷卻后的低溫來氣進(jìn)行熱量交換提高一級(jí)壓縮缸進(jìn)氣溫度，避免過冷的氣體影響機(jī)組正常工作，然后通過級(jí)間分離器9對(duì)經(jīng)過增壓后的氣體進(jìn)一步分離，然后進(jìn)入二級(jí)進(jìn)氣緩沖罐10、二級(jí)壓縮缸11、二級(jí)排氣緩沖罐12，增壓后的氣體進(jìn)入下一級(jí)增壓或通過高壓管匯19輸出井站。其中一級(jí)、二級(jí)壓縮缸7、11活塞的往復(fù)壓縮做功是通過與燃?xì)獍l(fā)動(dòng)14機(jī)共用的一根曲柄連桿結(jié)構(gòu)13驅(qū)動(dòng)完成的。
[0013]以上僅就結(jié)合一種整體燃?xì)馐教烊粴鈮嚎s機(jī)多級(jí)壓縮節(jié)能利用技術(shù)的實(shí)施方案說明了本發(fā)明方案的技術(shù)原理，對(duì)于通過初步分離后的天然氣進(jìn)行低溫冷卻的驅(qū)動(dòng)方式可以有多種，本方案是利用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余能再利用技術(shù)來驅(qū)動(dòng)制冷設(shè)備工作，也可以通過整體燃?xì)馐綁嚎s機(jī)共用曲軸或其它方式如電能等來驅(qū)動(dòng)制冷設(shè)備18、冷卻裝置3，來達(dá)到對(duì)井口管匯來氣進(jìn)行冷卻低溫再分離提高機(jī)組效率降低能耗的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種整體燃?xì)馐教烊粴鈮嚎s機(jī)多級(jí)壓縮節(jié)能利用技術(shù)，其特征在于天然氣分離與熱交換系統(tǒng)II主要是由機(jī)組燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余能利用系統(tǒng)I提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)制冷設(shè)備冷卻井口管匯來氣I，通過低溫分離器4進(jìn)一步除去天然氣中含有的水汽等雜質(zhì)，以提高機(jī)組工作效率、降低單位產(chǎn)量燃?xì)庀模細(xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)余能利用系統(tǒng)I與機(jī)組天然氣分離與熱交換系統(tǒng)II的冷卻裝置3相連，機(jī)組增壓用壓縮缸7、11與燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)14相連的曲軸連桿機(jī)構(gòu)13驅(qū)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種整體燃?xì)馐教烊粴鈮嚎s機(jī)多級(jí)壓縮節(jié)能利用技術(shù)，其特征在于機(jī)組天然氣分離與熱交換系統(tǒng)II是由重力分離器2、冷卻裝置3、低溫分離器4、換熱裝置5及級(jí)間分離器9串聯(lián)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種整體燃?xì)馐教烊粴鈮嚎s機(jī)多級(jí)壓縮節(jié)能利用技術(shù)，其特征在于機(jī)組燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余能利用系統(tǒng)I是由燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)14、尾氣排氣管15、換熱蒸發(fā)器16、氣動(dòng)馬達(dá)17和制冷設(shè)備18串聯(lián)組成，制冷設(shè)備18的動(dòng)力也可由機(jī)組曲軸提供或由額外電能或其它動(dòng)力提供。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體燃?xì)馐教烊粴鈮嚎s機(jī)多級(jí)壓縮節(jié)能利用技術(shù)，其特征在于換熱器5是把低溫分離后增壓前的天然氣與一級(jí)增壓升溫后的天然氣進(jìn)行熱量交換，使進(jìn)氣溫度達(dá)到壓縮機(jī)規(guī)定的進(jìn)氣溫度。
【文檔編號(hào)】F02B63/06GK103527314SQ201310489029
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】梁政, 董超群, 田家林, 鄧雄, 張梁, 何虹鋼, 范哲, 嚴(yán)羿, 羅淵仁 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)