[实用新型]压缩机布置

说明书

技术领域

本实用新型涉及适于在例如大型低温空气分离单元的需要高空气流率的地方使用的压缩机布置，该压缩机布置适于由例如蒸汽涡轮或电动机驱动。

背景技术

在低温空气分离单元中，空气在两个操作中被典型地压缩。进给空气穿过主空气压缩机(MAC)以达到期望的压力。进给空气随后被冷却，并且，水蒸气和诸如二氧化碳的其他气态杂质被移除。进给空气流的一部分或全部可以随后被传递至增压空气压缩机(BAC)以在被压缩的空气流被传递至ASU的用于分离的低温部分之前达到期望的压力。MAC和BAC通常各包括多于一个的压缩级。

高流率处理设备的压缩机典型地包括离心(即，径向)压缩级。离心压缩级的必要特征包括安装在被称为蜗壳(volute)或涡壳(scroll)的成形壳体内以进行旋转的叶轮。压缩级还包括用于被压缩的流体的入口和出口。叶轮可以布置在多个轴上或单个轴上。在使用多个轴的地方，大直径的大齿轮(bull gear)驱动啮合的小齿轮(pinions(即pinion gears))，压缩叶轮安装于该小齿轮的端。位于自身相应的壳体内的多个叶轮提供所期望的若干压缩级。大齿轮及其啮合的小齿轮通常被包含在普通的壳体内。因此，这样的压缩机被称为整合齿轮压缩机。啮合的小齿轮可以具有不同的直径以最佳地匹配其驱动的压缩叶轮的速度需求。任意两级之间的被压缩的空气可以被管输送至中间冷却器，在该中间冷却器中，被压缩的空气被冷却，由此，提供更高效的压缩处理。

已知在单个压缩机提供两个或更多的压缩任务。例如，美国专利5901579公开了一种压缩机，其中，主要的空气压缩任务是在一个机器与分享从MAC离开的空气的两个压缩轮联合并且压缩那些流来供给空气分离设备。

图1描绘了用于空气分离单元的典型的已知的压缩布置。该布置已经因高达550000m³/h的MAC吸入流率而被应用。增压级的数目被限制为四。从蒸汽涡轮20通过驱动轴30、45和中间传动箱40驱动压缩布置10的压缩机大齿轮46。从该大齿轮46驱动MAC级11和BAC级12的这两者。存在着三个MAC级(MAC1、MAC2以及MAC3)，从第一小齿轮50驱动MAC1和MAC2，且从第二小齿轮60驱动MAC3。还存在着四个BAC级(BAC1、BAC2、BAC3以及BAC4)，从第三小齿轮70驱动BAC1和BAC2，且从第四小齿轮80驱动BAC3和BAC4。MAC级和BAC级的编号反映了待压缩的流体将穿过级的顺序(即，例如，流体将顺利地穿过MAC1、MAC2以及MAC3)。为了改善压缩机的整体效率，中间冷却器90、100、110、120以及130设于级之间以从被压缩的流体移除热。后续冷却器140设于BAC4的出口以将被压缩的流体冷却至流体进入空气分离单元的所期望的温度。

在使用中，待分离的空气穿过入口150而被供给至第一MAC压缩级MAC1中，被典型地压缩至约0.2MPa(完全的2bar或“bara”)并穿过管道160而离开MAC1，在进入第二压缩级MAC2以进一步压缩之前穿过中间冷却器90。典型地处于约0.35MPa(3.5bara)的被压缩的空气随后穿过管道170而离开MAC2，并在进入第三压缩级MAC3之前穿过中间冷却器100。典型地处于约0.6MPa(6bara)的被压缩的空气随后经由出口180而被传递至ASU以进行冷却并移除水蒸气和诸如二氧化碳的其他气态杂质。

在穿过ASU之后，空气被传递至增压压缩布置12，通过入口190进入第一增压级BAC1，并典型地处于约1.1MPa(11bara)而穿过管道200离开。被压缩的空气随后被穿过中间冷却器110以降低温度，并进入第二增压压缩级BAC2。空气顺利地穿过BAC2出口管道210，并典型地处于约2MPa(20bara)而穿过中间冷却器120、第三压缩级BAC3、BAC3出口管道220，并典型地处于约3.5MPa(35bara)而穿过中间冷却器130和第四增压压缩级BAC4。典型地处于约5.5MPa(55bara)的被压缩的空气随后经由管道230而穿过后续冷却器140以达到所期望的温度，并进入ASU以进行分离。