[發明專利]混合制冷劑壓縮機組余熱利用及循環制冷裝置

在審

• 申請號: 202010172750.2
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111322830A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 梁威;李忙剛;劉海軍;王斌;董博;程正剛;高旭俊;王小寧;劉曉梅;謝輝;趙姍姍;岳慶
• 申請（專利權）人: 西安陜鼓動力股份有限公司
• 主分類號: F25J1/02
• 分類號: F25J1/02;F25J3/08
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 王芳

本發明公開了一種混合制冷劑壓縮機組余熱利用及循環制冷裝置，包括高溫制冷劑冷卻模塊、熱能回收模塊、原料氣冷卻模塊和高壓制冷劑冷卻模塊；高溫制冷劑冷卻模塊用于通過中溫熱水將混合制冷劑進行冷卻，輸出常溫高壓制冷劑；熱能回收模塊用于回收熱量，輸出冷凍水和中溫熱水；原料氣冷卻模塊用于輸入原料氣和冷凍水并將原料氣進行換熱降溫；高壓制冷劑冷卻模塊用于將冷凍水與常溫高壓氣相制冷劑進行換熱降溫得到制冷后的高壓制冷劑，并進行冷量平衡輸出后液化天然氣。本發明通過有效的冷熱量轉化和匹配，能有效的回收工藝氣余熱中的高品位部分，大幅降低液化裝置的壓縮功耗和分子篩系統的吸附再生能耗，提高裝置的能源效率。

技術領域

本發明屬于天然氣液化和焦爐氣深冷分離領域，具體涉及一種混合制冷劑壓縮機組余熱利用及循環制冷裝置。

背景技術

近年來過高的煤炭消費量導致環境污染日益嚴重，使用天然氣等清潔能源逐步代替煤炭是改善環境質量的有力舉措之一。進入2017年之后，受到全國自上而下“煤改氣”政策的推動，國內天然氣消費量大幅增長，2018年更是達到了2803億m³。LNG(液化天然氣)作為天然氣的一種有效補充，在生產過程中需要將焦爐煤氣、煤層氣、天然氣等原料進行充分凈化、循環制冷分離制得LNG產品。

在LNG生產過程中，制冷液化所需的能量幾乎占了整個裝置的70％～85％，制冷劑壓縮過程中會產生大量的余熱被廢棄掉，這些熱量排放入空氣中不僅無法產生有效價值還需要額外花費能源(閉式循環水冷或空冷)進行降溫。當進入制冷劑壓縮機的氣體溫度越高，制冷壓縮機功耗也越大，排放出的氣體溫度也越高，這將對生產造成很大的影響。實際生產中，主要采用循環水冷卻，不僅消耗大量的循環水和動力，而且造成余熱能、水資源的大量浪費和對環境的污染，這是造成當前能源效率低下的一項重要原因。

發明內容

本發明的目的在于提供一種混合制冷劑壓縮機組余熱利用及循環制冷裝置，用以解決現有技術中的LNG生產過程中資源浪費且能量損失嚴重的問題。

為了實現上述任務，本發明采用以下技術方案：

一種混合制冷劑壓縮機組余熱利用及循環制冷裝置，包括高溫制冷劑冷卻模塊、熱能回收模塊、原料氣冷卻模塊和高壓制冷劑冷卻模塊；

所述高溫制冷劑冷卻模塊用于通過中溫熱水將混合制冷劑進行冷卻，輸出常溫高壓制冷劑，所述高溫制冷劑冷卻模塊內還包含氣液分離單元，所述氣液分離單元用于將高溫制冷劑冷卻模塊輸出的常溫高壓制冷劑分離為常溫高壓液相制冷劑和常溫高壓氣相制冷劑，所述混合制冷劑包括壓縮機壓縮后的高溫高壓制冷劑和高壓制冷劑冷卻模塊得到的低壓氣相制冷劑；

所述熱能回收模塊用于回收原料氣冷卻模塊換熱過后冷凍水的冷量、高壓制冷劑冷卻模塊換熱過后冷凍水的冷量和高溫制冷劑冷卻模塊中換熱過后高溫熱水的熱量，輸出冷凍水和中溫熱水；

所述原料氣冷卻模塊用于輸入原料氣并將熱能回收模塊產生的冷凍水和原料氣進行換熱降溫，得到制冷后的原料氣；

所述高壓制冷劑冷卻模塊用于將熱能回收模塊產生的冷凍水與高溫制冷劑冷卻模塊獲得的常溫高壓氣相制冷劑進行換熱降溫得到制冷后的高壓制冷劑，并將原料氣冷卻模塊產生的制冷后的原料氣和制冷后的高壓制冷劑進行冷量平衡，節流得到低壓氣相制冷劑和液化天然氣，輸出液化天然氣。

進一步的，所述高溫制冷劑冷卻模塊包括第一混合冷劑壓縮機和第二混合冷劑壓縮機，所述第一混合冷劑壓縮機的輸出端依次連接第一熱水換熱器和第一冷卻水換熱器，所述第二混合冷劑壓縮機的輸入端連接第一冷卻水換熱器，所述第二混合冷劑壓縮機的輸出端依次連接第二熱水換熱器和第二冷卻水換熱器。

更進一步的，所述氣液分離單元包括設置在第一冷卻水換熱器與第二混合冷劑壓縮機之間的第一氣液分離器，還包括設置在第二冷卻水換熱器與高壓制冷劑冷卻模塊之間的第二氣液分離器。