[发明专利]爆管工况下能紧急停机的多段串联压缩机系统及停机方法

说明书

本发明提供一种爆管工况下能紧急停机的多段串联压缩机系统及停机方法。本发明包括多段串联在一起的压缩机，每段压缩机之后串联油气换热器，每段所述油气换热器的导热油入口端连接冷油罐，导热油出口端连接热油罐，每段油气换热器与其后一段压缩机的连接管路上设置有空气泄放阀，每段油气换热器与其前一段压缩机连接的管路上设置有止回阀，相邻的两段压缩机与其后的油气换热器的连接管路上设置有防喘振管道，所述防喘振管道上设置有防喘振阀；每段油气换热器连接退油管路，每个退油管路上设置有快速泄油阀，所述退油管路通过退油总管连接退油罐。本发明可杜绝换热器内导热油泄漏导致爆燃的安全隐患。

技术领域

本发明涉及一种爆管工况下能紧急停机的多段串联压缩机系统及停机方法，属于能源与动力技术领域。

背景技术

非补燃压缩空气储能系统作为绿色零排放的大容量储能系统，在解决弃风、弃光问题上，具有得天独厚的优势。非补燃压缩空气储能系统一般可分为压缩储气系统、储换热系统和发电系统三大部分，其中，压缩储气系统和发电系统相对独立，而储换热系统则是与压缩储气系统和发电系统都有关联：在空气压缩时通过换热器将导热油与高温空气进行热交换，储存热能；在空气膨胀发电时给冷空气加热，释放热能。

在压缩储气时，导热油通过换热器与高压空气进行热交换，其温度将高达400℃左右，在正常情况下，一般会根据空气的最高温度选择合适的导热油的牌号，确保储换热系统的稳定运行。导热油作为石化产品，一旦与氧气接触，将被氧化分解成各种高沸物和低沸物，物性参数将发生改变。若是与空气接触的导热油达到一定数量，则需进行再生处理，去除变性的高沸物和低沸物，再生后的导热油会有部分损耗。而在再生处理前，这部分导热油不再能承受设计温度，存在燃烧、爆炸等安全风险；同时，高沸物会结焦，堆积在流道内，堵塞流道，损坏换热器。因此，应杜绝系统运行过程中空气和导热油的接触。

正常情况下，换热器在设计制造过程中，已通过选择合适的换热管的材质、壁厚、制造工艺等，充分考虑了导热油与空气换热的安全性，杜绝了两者接触的可能性。而在储能压缩系统流程设计时，也未充分考虑导热油与空气接触工况下的紧急处置措施。

如果换热器内的管侧有泄漏（简称“爆管”），造成油气混合，此时若不立即采取相应的紧急措施，一旦油气混合量积累到一定程度，大量的导热油变质报废的同时，也会给换热器带来堵塞和爆燃的风险。从安全性的角度看，虽然发生这种情况的概率极低，但是危害却极大，综合风险等级较高。因此，必须认真考虑爆管工况下紧急停车方法。

目前压缩空气储能系统压缩流程中，事故工况一般包括因系统内设备故障导致必须停机、因系统参数超限达到停机值或者因失电导致停机等，并未考虑爆管工况系统紧急停机的工况。而一般事故工况停机时，气侧压缩机组电机立即断电；防喘振阀快开，机组打回流的同时打开空气泄放阀对空排气，压缩机入口导叶调节装置关小至最小开度，随着压缩机出口压力和流量均下降至安全范围，压缩机可安全停机。在此期间，油侧的导热油泵实时匹配空气温度和流量保持变频运行，确保高温空气能得到降温，且温度保持在正常范围内。

这种停机方法存在以下缺陷：

一是一旦发生导热油泄漏，引起系统故障停机，按常规的故障停机流程，导热油系统保持联通，压缩空气系统分段打回流，停机时间较长，完成停机后已有大量空气和导热油掺混在一起，在导热油泵的作用下进入了热油罐，污染了大部分的储换热系统；

二是系统停机过程中，由于气侧对空排放，压力将逐渐降为常压，一旦气侧压力小于油侧压力，导热油将泄漏到气路中，随着压缩机打回流，进入压缩机本体及空气管道中，这将对压缩机本体造成极大的损伤，后期清理也很困难；

三是导热油和高温空气掺混，导热油分解变性，闪点降低，存在爆燃的风险。

发明内容