[发明专利]一种透平驱动气体压缩系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种透平驱动气体压缩系统，包括二氧化碳压缩机、低温回热器、高温回热器、加热器、透平、空气预热器、预冷器、间冷器和空压机。本发明可将空气经空压机增压后升温的热量加以回收，被超临界二氧化碳循环利用，减少了加热器的热功率，从而使空气压缩过程的热耗下降，节省了生产成本，在超临界二氧化碳循环中，若不计入所回收的压缩空气间冷的热量，则循环的热效率可达50％，而常规的蒸汽透平机组的热效率约为35％，但是本发明的空压机的功耗较高，比常规压缩过程增加了约10％，因此，总的空气压缩过程的热耗下降约20％。

技术领域

本发明涉及气体压缩技术领域，特别涉及到一种透平驱动气体压缩系统及其工作方法。

背景技术

在化工领域，需要使用到各种空压机和工艺气体压缩机，这些压缩机通常采用蒸汽透平或燃气透平驱动。由于气体压缩能耗高，对生产成本有重要影响，所以节能降耗任务长期以来受到化工企业的重视。随着透平技术的创新发展，新型的高效节能驱动方案呼之欲出。

近年来，以超临界二氧化碳为工质的动力循环发展很快，超临界二氧化碳透平将成为新一代的动力装置。二氧化碳的临界点为31℃/7.4MPa，在温度和压力超过临界点时的状态为超临界态。由于二氧化碳化学性质稳定、密度高、无毒性、低成本、循环系统简单、结构紧凑、起停快、效率高，超临界二氧化碳动力循环具有良好的应用前景。

根据化工厂中的气体压缩工艺，结合超临界二氧化碳循环，可组成新型的透平驱动气体压缩系统，有望进一步降低能耗。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明目的提供了一种设计合理、结构简单、可将空气经空压机增压后升温的热量加以回收，被超临界二氧化碳循环利用，减少了加热器的热功率，从而使空气压缩过程的热耗下降，节省了生产成本的透平驱动气体压缩系统及其工作方法。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案来实现的：

一种透平驱动气体压缩系统，其特征在于，包括

一用于对二氧化碳工质进行压缩的二氧化碳压缩机；

一用于对经过二氧化碳压缩机增压后的二氧化碳工质进行加热的低温回热器，所述低温回热器的低温侧进口与二氧化碳压缩机的出口相连通；

一用于对经过低温回热器加热的二氧化碳工质进行加热的高温回热器，所述高温回热器的低温侧进口与低温回热器的低温侧出口相连通，所述高温回热器的高温侧出口与低温回热器的高温侧进口相连通；

一用于对经过高温回热器加热的二氧化碳工质进行进一步加热的加热器，所述加热器的进口与高温回热器的低温侧出口相连通；

一用于提供推动动力的透平，所述透平的进口与加热器的出口相连通，所述透平的出口与高温回热器的高温侧进口相连通；

一用于对空气进行预热处理的空气预热器，所述空气预热器的二氧化碳侧进口与低温回热器的高温侧出口相连通，所述空气预热器的空气进口与外界大气相连通；

一用于对经过空气预热器冷却的二氧化碳工质进一步冷却的预冷器，所述预冷器的进口与空气预热器的二氧化碳侧出口相连通，所述预冷器的出口与二氧化碳压缩机的进口相连通；

一间冷器，所述间冷器的二氧化碳侧进口与二氧化碳压缩机的出口相连通，所述间冷器的二氧化碳侧出口与高温回热器的低温侧进口相连通；