CN103343740B - 二氧化碳压缩机的节能降耗方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二氧化碳压缩机节能降耗的方法及其系统，解决了现有干粉气流床煤气化装置所用气体压缩机压缩过程中能量未能合理有效利用、流程复杂、能耗大、运行成本高的问题。本发明方法为低温低压二氧化碳送入气体压缩机，经气体压缩机的一段、二段压缩后送入预换热器与气体压缩机末段出来的高压二氧化碳进行预换热后，再经二段出口换热器进一步换热，换热冷却后的二氧化碳气体再进入气体压缩机的三段继续压缩，经预换热器换热加热升温后的高压二氧化碳满足煤气化装置用气温度要求后送入煤气化装置使用。本发明取消了原有的蒸汽预热管线，优化了工艺流程，具有工艺流程简单、节能降耗、设备投资和运行成本低的优点。

Description

二氧化碳压缩机的节能降耗方法及其系统

技术领域

本发明涉及一种干粉气流床煤气化装置用压缩机及其节能降耗方法。

背景技术

干粉气流床煤气化装置在实际运行过程中一般需要消耗大量的二氧化碳气体进行煤粉输送、管线吹扫、安全阀吹扫、过滤器反吹、可燃气体置换等，根据煤气化装置特点和要求，所用二氧化碳气体一般需要高压状态，并要满足一定的温度要求(一般温度要求为100℃以上)。因此，从后续净化装置（低温甲醇洗）送出的低温低压二氧化碳需要经过压缩机增压并预热后才能供给煤气化装置使用。

干粉气流床煤气化装置所使用的二氧化碳气体一般压力要求较高（8.1MPaG及以上），气量较大，而界外供气的二氧化碳气体压力较低（接近常压），因此一般会先选择采用二氧化碳压缩机对其进行压缩增压后使用。二氧化碳气体从低压被压缩成高压气体的过程中，由于压缩比较大，一般采用多段多级压缩。实际气体压缩过程中，由于跟外界存在热交换，一般属于多变压缩过程，即压缩功所产生的热量只有一部分被导出，大部分被气体吸收而导致气体温度升高，要想让压缩机在较为接近等温压缩的理想状态下运行, 减小功率消耗，提高运行效率，防止气体温度过高而导致润滑油碳化和积炭，保证压缩机正常稳定运行，就必须把气体被压缩时产生的热量尽可能多地移走，满足进压缩机下一级压缩段的入口温度要求。因此，压缩机多段压缩过程中，各压缩段段间需要配置中间冷却器（又称换热器），将段间出口气体预先冷却到较低温度（40℃左右）后再进入下一级压缩，以保证压缩机接近等温压缩，安全平稳运行。

参照图1，以某入炉煤1100吨/日的干粉气流床煤气化装置为例，用于该气化装置的高压二氧化碳气体正常工况需要24000Nm³/h，额定工况需要27000Nm³/h。该股二氧化碳气体从后续净化装置的低温甲醇洗工序送出，温度30℃，压力0.16MPaA，进入气化装置的压力要求为8.2MPaA，温度120℃，采用离心式二氧化碳压缩机进行压缩，分为四段压缩，段间采用循环冷却水对压缩机后续各段入口气体冷却到40℃后进入压缩机的下一压缩段，压缩机末段出口二氧化碳气体压力8.298MPaA，温度92.4℃，此时需采用低压蒸汽经换热器预热到120℃后送煤气化装置使用。经计算，正常工况下用于二氧化碳压缩机段间冷却二氧化碳气体的循环冷却水用量约为340t/h，压缩机出口用于预热二氧化碳气体的低压蒸汽消耗约为1t/h，能耗较大且提高了生产成本。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、节能降耗、运行成本低的二氧化碳压缩机的节能降耗方法。

本发明还提供一种用于上述方法的二氧化碳压缩机的节能降耗系统。

本发明系统包括二氧化碳压缩机，所述二氧化碳压缩机的二段出口经二段出口换热器与三段进口连接，还包括有预换热器，所述二段出口经预换热器、二段出口换热器与三段进口连接，所述二氧化碳压缩机的末段出口经所述预换热器与煤气化装置连接。

本发明工艺包括将低温低压二氧化碳送入二氧化碳压缩机，经二氧化碳压缩机的一段、二段压缩后送入预换热器与二氧化碳压缩机末段出来的高压二氧化碳进行预换热后，再经二段出口换热器进一步换热，换热冷却后的二氧化碳气体再进入二氧化碳压缩机的三段继续压缩，经预换热器加热升温后的高压二氧化碳送入煤气化装置。

经所述二氧化碳压缩机末段出来的高压二氧化碳气体经预换热器换热至100～200℃后，再送入煤气化装置；所述经二段压缩后的二氧化碳经预换热器与二氧化碳压缩机末段出来的高压二氧化碳进行换热，再经二段出口换热器与循环冷却水进一步换热至二氧化碳压缩机入口允许温度后送入二氧化碳压缩机的三段继续压缩。

经分析研究发现，二氧化碳压缩机二段出口温度远高于末段出口的二氧化碳温度，如背景技术示例中二氧化碳压缩机二段出口温度高达192.4℃，需要消耗约150t/h的循环冷却水对其冷却至40℃再进三段进行压缩，而压缩机末段出口温度只有92.4℃，却需要额外消耗1t/h低压蒸汽将其预热至120℃方能送入煤气化装置使用。对此申请人考虑取消二氧化碳压缩机末段出口处用于升温的换热器，将二氧化碳压缩机末段出口的二氧化碳气体回引至二段与三段段间的预热换器中与二段出口的二氧化碳气体进行预换热，使二段出口的二氧化碳气体被预冷的同时，也使二氧化碳压缩机末段出口的气体升温至期望的温度后直接用于煤气化装置，而经预冷的二氧化碳气体可根据需要在二段出口换热器中用循环冷却水进一步冷却至进入压缩机入口允许的温度要求后进入三段继续进行压缩。

本发明具体有益效果归纳如下：

1、本发明的方法减少了二氧化碳压缩机段间循环冷却水的消耗量，使得循环冷却水换热器尺寸相应减小，减少了换热器设备投资；

2、本发明的方法省去了预热二氧化碳压缩机末段出口二氧化碳气体的低压蒸汽消耗，取消了预热蒸汽管线，节省了蒸汽管线投资，优化了工艺流程配置，使得整个二氧化碳压缩流程更加简单紧凑。

3．本发明系统结构简单、运行成本低、节能降耗、安全可靠。

4. 本发明对二氧化碳压缩机最终出口的二氧化碳气体温度要求越高（低于压缩机压缩段出口的最高气体温度）的工程节能降耗效果越明显，对规模越大二氧化碳需求量越大的二氧化碳压缩机工程的节能降耗效果越好。

附图说明

图1为现有二氧化碳压缩工艺流程图；

图2为本发明工艺流程图暨系统图。

其中，1—二氧化碳压缩机、1.1—一段、1.2—二段、1.3—三段、1.4—四段、2—一段出口换热器、3—二段出口换热器、4—三段出口换热器、5—预换热器、6—升温换热器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步解释说明：

参照图2，本实施例中二氧化碳压缩机1为四个压缩段（具体压缩段的数量可根据实际压力需要进行设置，如三个压缩段或五个压缩段）分别为一段1.1、二段1.2、三段1.3和四段1.4，所述二氧化碳压缩机的一段1.1出口经一段出口换热器2与二段1.2进口，所述二段1.2出口经预换热器5、二段出口换热器3与三段1.3进口连接，三段1.3出口经三段出口换热器4与四段1.4进口连接，四段1.4出口经预换热器5与煤气化装置连接。

工艺方法：

来自低温甲醇洗的低温低压二氧化碳（压力0～0.2MPaA，温度为0～40℃）送入二氧化碳压缩机1，经二氧化碳压缩机1的一段1.1压缩后经一段出口换热器2与循环冷却水间接换热至15～50℃送入二段1.2压缩，经二段1.2压缩后送入预换热器5与二氧化碳压缩机1末段出来的140～220℃高压二氧化碳进行间接预换热至100～160℃，再经二段出口换热器3与循环冷却水进一步间接换热至15～50℃，换热后的二氧化碳气体再进入二氧化碳压缩机1的三段1.3继续压缩，然后再经三段出口换热器4与循环冷却水间接换热至15～50℃，最后经四段1.4压缩后排出高压二氧化碳（压力为8.0～9.0MPaA，温度为60～110℃），高压二氧化碳送入预换热器5与二段1.2出口的二氧化碳间接换热至100～200℃后送入煤气化装置使用。

经计算，通过本技术方案改造后，可减少二段1.2循环冷却水用量10～300t/h，减少率为10～100%，可完全省去预热压缩机出口的高压二氧化碳气体所需蒸汽用量。同时，由于循环冷却水用量减少，循环冷却水换热器尺寸相应变小，节省了部分设备投资；取消了预热蒸汽管线，减少了蒸汽消耗，节省蒸汽管线投资的同时，优化了工艺流程。

Claims (3)

1.一种二氧化碳压缩机的节能降耗系统，包括二氧化碳压缩机，所述二氧化碳压缩机的二段出口经二段出口换热器与三段进口连接，其特征在于，还包括有预换热器，所述二段出口经预换热器以及二段出口换热器与三段进口连接，所述二氧化碳压缩机的末段出口经所述预换热器与煤气化装置连接。

2.一种二氧化碳压缩机的节能降耗方法，其特征在于，包括将低温低压二氧化碳气体送入二氧化碳压缩机，经二氧化碳压缩机的一段以及二段压缩后的二氧化碳送入预换热器与二氧化碳压缩机末段出来的高压二氧化碳进行预换热后，再经二段出口换热器进一步换热，换热冷却后的二氧化碳气体再进入二氧化碳压缩机的三段继续压缩，经预换热器换热加热升温后的高压二氧化碳满足煤气化装置用气温度要求后送入煤气化装置使用。

3.如权利要求2所述的二氧化碳压缩机的节能降耗方法，其特征在于，经所述二氧化碳压缩机末段出来的高压二氧化碳经预换热器换热至100～200℃后，再送入煤气化装置；所述经二段压缩后的二氧化碳经预换热器与二氧化碳压缩机末段出来的高压二氧化碳进行预换热后，再经二段出口换热器与循环冷却水进一步换热至二氧化碳压缩机入口允许温度后送入二氧化碳压缩机的三段继续压缩。