[發明專利]一種基于熱電機組全熱回收的壓縮空氣制備系統

在審

• 申請號: 201911119420.0
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110735675A
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 呂洪炳;王靜毅;張東明;陳理帥;嚴秋雨;包偉龍;李艾;沈子祁
• 申請（專利權）人: 浙江浙能興源節能科技有限公司
• 主分類號: F01K11/02
• 分類號: F01K11/02;F01K7/16;F01K17/02;F01D15/08;F01D15/10;F22D1/50
• 代理公司: 33101 杭州九洲專利事務所有限公司
• 代理人: 張羽振

本發明涉及一種基于熱電機組全熱回收的壓縮空氣制備系統，包括壓縮空氣制備系統、熱電機組汽水系統、熱電機組汽輪機發電系統和空壓機驅動系統；熱電機組汽輪機發電系統包括發電汽輪機和同軸相連的發電機；空壓機驅動系統包括齒輪箱和空壓機驅動汽輪機。本發明的有益效果是：與分散式壓縮空氣制備系統相比，本發明提供的基于熱電機組全熱回收的壓縮空氣制備系統采用熱電機組的汽輪機驅動空壓機，排汽全通過熱電機組汽水系統實現余熱的全回收或者直接對外供熱，避免了常規機組冷凝器的冷端損失，提高了整體能源效率，較常規背壓機壓縮空氣系統具有更高的靈活性，為壓縮空氣制備系統提供了節能方案。

技術領域

本發明涉及熱電機組和壓縮空氣制備，具體涉及一種基于熱電機組全熱回收的壓縮空氣制備系統。

背景技術

空氣由于具有良好的可壓縮性，是儲存壓力能的良好介質，壓力穩定，且由于壓縮空氣既容易獲得，又便于貯存和輸送，是一種重要的動力源，廣泛應用于包括空分、冶金、化工、電力、制藥、機械等基本全部工業生產行業中。

同樣由于壓縮空氣易于獲得的特點，大部分壓縮空氣用戶均選擇自備壓縮空氣制備系統，因單個用戶的壓縮空氣用量較小，空壓機規模小，單機制氣效率較低。雖然近年來高效螺桿空壓機的推廣，壓縮空氣制取的能耗有一定程度的降低，但由于需配套預處理、干化、后處理、貯存等裝置，能源、人力、材料等費用仍占據一定比例。對于部分單機壓縮空氣用量較大的工藝，雖然設置了汽動離心式空壓機，但汽輪機采用了抽凝或純凝的形式，有大量熱量被冷端損失帶走，能效水平具有較大提升空間。

我國的工業企業按規劃大多按產業集聚成工業園區，在園區內基本有配套熱電機組通過熱電聯產的方式為園區提供熱力蒸汽。利用熱電機組為園區提供集中壓縮空氣供應成為一種趨勢。汽輪機拖動空壓機集中供應壓縮空氣，與熱電聯產一樣，能源綜合利用效率高、折標煤耗下降、污染物也相應減少，并有利于集中處理和采用先進的處理技術。通過集中供應壓縮空氣，可有效替代區域內現有的分散小空壓機，降低區域能耗總量，改善區域投資環境。

但是，由于工業企業壓縮空氣負荷波動，而大型汽動空壓機的調節范圍較小，在難以調節的情況下仍需配置電備用空壓機，系統靈活性較差。我國大部分的電能基本由大型燃煤機組通過汽輪機拖動發電機發電，凝汽式汽輪機運行遵循朗肯循環原理，朗肯循環系統由水泵、鍋爐、汽輪機和冷凝器等主要設備組成，排汽潛熱在凝汽器內被循環冷卻水帶走，經冷卻塔冷卻后有一半以上的能量以冷端損失的形式而被浪費掉。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種基于熱電機組全熱回收的壓縮空氣制備系統，通過汽輪機驅動空壓機，并通過對熱電機組的優化設計實現余熱的全熱回收，減少冷端損失，提高壓縮空氣制備系統靈活性。

這種基于熱電機組全熱回收的壓縮空氣制備系統，包括壓縮空氣制備系統、熱電機組汽水系統、熱電機組汽輪機發電系統和空壓機驅動系統；壓縮空氣制備系統包括空氣過濾器、空壓機和干燥純化裝置；熱電機組汽水系統包括補水泵、補水加熱器、除氧器、給水泵、高壓加熱器和鍋爐；熱電機組汽輪機發電系統包括發電汽輪機和同軸相連的發電機；空壓機驅動系統包括齒輪箱和空壓機驅動汽輪機；空壓機驅動汽輪機進口與發電汽輪機出口相連，空壓機驅動汽輪機出口與補水加熱器相連；齒輪箱兩端通過軸承分別與空壓機和空壓機驅動汽輪機相連；發電汽輪機進口連接鍋爐出口，發電汽輪機出口分別連接空壓機驅動汽輪機、高壓加熱器和除氧器，發電汽輪機還連接發電機。

作為優選：空氣過濾器、空壓機和干燥純化裝置依次連接。

作為優選：空壓機驅動汽輪機的出口排汽為乏汽或低壓蒸汽，空壓機驅動汽輪機連接低壓蒸汽供熱聯箱。

作為優選：當空壓機驅動汽輪機的出口排汽為乏汽時，則空壓機驅動汽輪機中間級設置抽汽口和管道并與低壓蒸汽供熱聯箱連接；當空壓機驅動汽輪機的出口排汽為低壓蒸汽時，則空壓機驅動汽輪機出口與低壓蒸汽供熱聯箱相連。

作為優選：發電汽輪機出口設置中壓蒸汽供熱聯箱。