КОМПРЕССОРНАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 2002 года по МПК F04B39/16 B01D53/26 

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в АГНКС.

Известна компрессорная станция, содержащая последовательно соединенные блок первичной обработки газа, компрессорный агрегат, блок осушки и регенерации линию подачи газа регенерации с последовательно установленными регулирующими дросселями и рекуперативным теплообменником, находящимся между ними, с теплообменником подогрева газа, с обратным клапаном, после которого расположены две параллельные линии с обратными клапанами, линию охлаждения газа с запорным вентилем и регулируемым дросселем, расположенной параллельно указанной выше линии подачи газа регенерации, запорную и регулирующую аппаратуру, выполненную в виде шаровых кранов с пневмоприводами, связанных с блоком управления [1].

Данная компрессорная станция имеет ряд недостатков. В блоке осушки и регенерации согласно схеме применена осушка с длительным циклом (4 часа и более) и высокотемпературной регенерации (не менее 180^oС) с применением подогревателя газа. Применение подогревателя в линии подачи газа регенерации необходимо для высокотемпературной десорбции адсорбента. Процесс нагрева и последующего охлаждения адсорбента инерционен и требует достаточно длительного времени. При этом на высокотемпературную десорбцию адсорбента расходуется большое количество энергии. Вследствие вышеперечисленного блок осушки и регенерации имеет большие габариты (объем адсорберов зависит от длительности цикла осушки) и повышенные энергозатраты. Кроме того, использование в качестве запорной и регулирующей аппаратуры пневмоприводных шаровых кранов с блоком управления снижает надежность и усложняет конструкцию станции.

Задачей данного изобретения является упрощение конструкции станции, повышение ее надежности и снижение энергозатрат.

Это достигается тем, что в известной компрессорной станции, содержащей последовательно соединенные блок первичной обработки газа, компрессорный агрегат, блок осушки и регенерации, состоящий из линии подачи газа регенерации, линии входа газа регенерации в адсорберы, линии входа газа в блок осушки и регенерации, линии подачи и отвода газа из адсорберов и линии сброса газа регенерации, при этом линия подачи газа регенерации, состоящая из последовательно установленных регулирующих дросселей и рекуперативного теплообменника, находящегося между ними, согласно изобретению линия подачи газа регенерации, линия входа газа регенерации в адсорберы, линия входа газа в блок осушки и регенерации, линии подачи и отвода газа из адсорберов и линия сброса газа peгенерации соединены с двухпозиционным пневмораспределителем, к тому же в линии сброса газа регенерации установлены последовательно регулирующий и обратный клапаны, при этом рекуперативный теплообменник соединен с компрессорным агрегатом линией подвода тепла, а на линиях подачи и отвода газа из адсорберов установлены параллельно обратный и peгулирующий клапаны.

Существенные признаки заявляемого технического решения необходимы и достаточны для достижения технического результата, а именно:
- линия подачи газа регенерации, линия входа газа регенерации в адсорберы, линия входа газа в блок осушки и регенерации, линии подачи и отвода газа из адсорберов, линия сброса газа регенерации соединены с двухпозиционным пневмораспределителем это обеспечивает автоматическое поочередное переключение адсорберов с режима осушки в режим регенерации, заменены шесть пневмоприводных шаровых кранов на один двухпозиционный пневмораспределитель, что повышает надежность работы станции, упрощает управление блоком осушки и регенерации и снижает габариты и вес блока;
- на линии сброса газа регенерации последовательно установлены регулирующий и обратный клапаны - это позволит осуществлять плавное снижение давления в адсорбере при переходе его из режима осушки в режим регенерации и не допустит обратного перетока газа, что значительно увеличит срок службы адсорбента и улучшит эксплуатационные показатели компрессорной станции;
- рекуперативный теплообменник соединен с компрессорной станцией линией подвода тепла - это позволит использовать тепло от компрессорной установки, что приводит к экономии энергозатрат;
- на линиях подачи и отвода газа из адсорберов установлены параллельно обратный и регулирующий клапаны - это позволит осуществлять плавный подъем через регулирующий клапан давления в адсорбере при переходе его из режима регенерации в режим осушки газа, при этом обратный клапан на параллельной линии перекрывает проход газа, что значительно увеличивает срок службы адсорбента и улучшает эксплуатационные показатели компрессорной станции.

Применение вышеперечисленных признаков заявляемого технического решения позволяет осуществить процесс короткоцикловой осушки с безнагревной регенерацией, при которой десорбция адсорбента производится газом при температуре 20...30^oС.

Использование короткоцикловой осушки газа (20...40 мин) с безнагревной регенерацией позволит применить при той же производительности компрессорного агрегата адсорберы гораздо меньшего объема, чем при длинноцикловой, при этом не требуется установки подогревателя газа регенерации, что в свою очередь, не только снижает вес и габариты блока осушки и регенерации, но и устраняет дополнительные энергозатраты на разогрев газа регенерации до температуры, достаточной для эффективной десорбции влаги. Температуру газа регенерации, который охлаждается при дросселировании, достаточно поддерживать путем использования в рекуперативном теплообменнике тепла, выделяемого при сжатии газа в компрессорном агрегате.

В этом случае процесс осушки и регенерации значительно упрощается: цикл регенерации равен циклу осушки, а не разбивается на отдельные операции, как при высокотемпературной регенерации (осушка, сброс давления, регенерация, охлаждение, набор давления), при этом такие операции, как нагрев и охлаждение, вообще отсутствуют. Это существенно при частых запусках и остановках компрессорного агрегата, т.к. блок осушки и регенерации функционирует только при работающем компрессоре. Управление процессом переключения потоков газа на осушку или на регенерацию производится при помощи двухпозиционного пневмораспределителя. Использование пневмораспределителя вместо шаровых кранов, простота в управлении, возможность продолжения процессов осушки и регенерации в любой момент включения компрессорного агрегата - все это позволяет повысить надежность работы компрессорной станции.

Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг. 1 и 2), где представлена компрессорная станция в разных положениях двухпозиционного пневмораспределителя. Компрессорная станция содержит блок первичной обработки газа 1, компрессорный aгрегат 2, блок осушки и регенерации 3, линию подачи газа регенерации 4 с регулирующими дросселями 5, 6 и рекуперативным теплообменником 7 между ними, при этом линия подачи газа peгенерации 4, линии 8, 9 входа газа peгенерации соответственно в адсорберы 10, 11, линия 12 входа газа в блок осушки и регенерации, линии 13, 14 подачи и отвода газа соответственно из адсорберов 10, 11, линия 15 сброса газа регенерации с регулирующим 16 и обратным 17 клапанами соединены с двухпозиционным пневмораспределителем 18, при этом линия 19 подвода тепла к рекуперативному теплообменнику 7 соединена с компрессорным агрегатом 2. На линиях 13, 14 подачи и отвода газа соответственно из адсорберов 10, 11 установлены параллельно обратные 20, 21 и регулирующие 22, 23 клапаны. Кроме этого, на линиях 24, 25 выхода газа из блока осушки и регенерации 3 установлены обратные клапаны 26, 27.

Компрессорная станция работает в автоматическом режиме, при этом адсорбер 11 вначале работает в режиме осушки, а адсорбер 10 - в режиме регенерации, затем по мере насыщения адсорбента влагой в адсорбере 11 его при помощи двухпозиционного пневмораспределителя 18 переводят в режим регенерации, а адсорбер 10 в режим осушки. Постоянный перевод адсорберов 11, 10, находящихся на параллельных линиях, из режима осушки в режим регенерации и наоборот при помощи двухпозиционного пневмораспределителя позволяет автоматизировать работу компрессорной станции.

Станция работает следующим образом. Газ поступает через блок первичной обработки газа 1 в компрессорный агрегат 2, где происходит процесс сжатия газа, в блок осушки и регенерации 3 и направляется потребителю. Процесс осушки газа происходит под высоким давлением, а процесс регенерации - под низким давлением. Когда адсорбер 11 находится в режиме осушки, а адсорбер 10 в режиме регенерации, двухпозиционный распределитель 18 находится в крайнем правом положении, тогда линия 12 входа газа в блок осушки и регенерации соединена посредством двухпозиционного пневмораспределителя 18 с линией 14 подачи и отвода газа из адсорбера 11, при этом газ в адсорбер 11 поступает через регулирующий клапан 23, который в данный момент полностью открыт. Осушенный газ после адсорбера 11 через обратный клапан 27 поступает в линию 25 выхода газа из блока осушки и регенерации к потребителю. Регенерация в адсорбере 10 происходит следующим образом: часть осушенного газа поступает также в линию 4 подачи газа регенерации, где на регулируемых дросселях 5, 6 происходит снижение давления до рабочего, при котором производится десорбция влаги из адсорбента, при этом газ регенерации охлаждается и для поддержания его температуры на уровне 20...30^oC между регулирующими дросселями 5, 6 установлен рекуперативный теплообменник 7, в котором используется тепло, выделяемое компрессорным агрегатом 2 в процессе сжатия газа. Для этого используется линия 19 подвода тепла. Далее газ регенерации через двухпозиционный пневмораспределитель 18 по линии 8 входа газа регенерации в адсорбер 10 поступает на десорбцию, при этом обратный клапан 26 закрыт высоким давлением в линии 24 выхода газа из блока осушки, а линия 9 входа газа peгенерации в адсорбер 11 перекрыта двухпозиционным пневмораспределителем 18. После десорбции газ регенерации через обратный клапан 20 попадает в линию 13 подачи и отвода газа из адсорбера 10, а затем посредством двухпозиционного пневмораспределителя 18 направляется в линию 15 сброса газа регенерации с регулирующим 16 и обратным 17 клапанами и попадает на вход станции, при этом регулирующий клапан 16 полностью открыт. После десорбции в адсорбере 10 и осушки газа в адсорбере 11, которые по времени одинаковы в пределах 20...40 мин, производится переключение двухпозиционного пневмораспределителя 18 из крайнего правого положения в крайнее левое положение, при этом автоматически адсорбер 11 переходит из режима осушки в режим регенерации, в адсорбер 10 переходит из режима регенерации в режим осушки (фиг. 2). В этом положении двухпозиционного пневмораспределителя 18 линия 12 входа газа в блок осушки и регенерации с высоким давлением соединена с линией 13 подачи и отвода газа из адсорбера 10, при этом регулирующий клапан 22 от большого перепада давления перекрывает полное сечение, тем самым обеспечивает плавный подъем давления в адсорбере 10, а обратный клапан 20 перекрыт под воздействием высокого давления.

При выравнивании перепада давления регулирующий клапан 22 полностью открыт и газ, поступая в адсорбер 10, осушается и через образный клапан 26 поступает в линию 24 выхода газа из блока осушки и регенерации к потребителю. Одновременно линия 14 подачи и отвода газа из адсорбера 11 с высоким давлением соединяется посредством двухпозиционного пневмораспределителя 18 с линией 15 сброса газа регенерации, находящегося под низким давлением. Под воздействием большого перепада давления регулирующий клапан 16 перекрывает полное сечение, тем самым обеспечивает через обратный клапан 21 и линию 14 подачи и отвода газа из адсорбера плавное снижение давления в адсорбере 11. При выравнивании перепада давления регулирующий клапан 16 полностью открывается и газ через обратный клапан 17 поступает на вход станции. Плавное снижение и подъем давления в адсорберах при переключении, как из режима осушки в режим регенерации и наоборот, позволит избежать резких толчков в слоях адсорбента, которые ускоряют изнашивание адсорбента.

В крайнем левом положении двухпозиционного пневмораспределителя 18 происходит также соединение линии 4 подачи газа регенерации с регулирующими дросселями 5, 6 и рекуперативным теплообменником 7 между ними с линией 9 входа газа регенерации в адсорбер 11, а линия 8 входа газа регенерации в адсорбер 10 перекрыта пневмораспределителем 18 и газ поступает на десорбцию в адсорбер 11, при этом обратный клапан 27 закрыт высоким давлением в линии 25 выхода газа из блока осушки и регенерации. После десорбции газ регенерации через обратный клапан 21 поступает в линию 14 подачи и отвода газа из адсорбера 11, а потом через двухпозиционный пневмораспределитель 18 направляется в линию 15 сброса газа регенерации с регулирующим 16 и обратным 17 клапанами и попадает на вход станции.

Таким образом, технический результат заявляемой компрессорной станции достигается путем изменения схемы обвязки блока осушки и регенерации, чем упрощается конструкция станции, повышается ее надежность, снижаются энергозатраты, улучшаются эксплуатационные показатели и значительно уменьшаются габариты блока осушки и регенерации.

Источник информации
1. SU 2133874 С1, кл. F 04 В 41/02, опубл. 27.07.1999 г.

Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано в автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях. Компрессорная станция содержит блок первичной обработки газа, компрессорный агрегат, блок осушки и регенерации, линию подачи газа регенерации с регулирующими дросселями и рекуперативным теплообменником между ними. Линия подачи газа регенерации, линия входа газа регенерации в адсорберы, линия входа газа в блок осушки и регенерации, линии подачи и отвода газа из адсорберов, линия сброса газа регенерации с регулирующим и обратным клапанами соединены с двухпозиционным пневмораспределителем. Линия подвода тепла к рекуперативному теплообменнику соединена с компрессорным агрегатом. На линиях подачи и отвода газа из адсорберов установлены параллельно обратные и регулирующие клапаны. На линиях выхода газа из блока осушки и регенерации установлены обратные клапаны. Предложенная станция проста, надежна и позволяет осуществить процесс короткоцикловой осушки с безнагревной регенерацией. 2 ил.

Компрессорная станция, содержащая последовательно соединенные блок первичной обработки газа, компрессорный агрегат, блок осушки и регенерации, состоящий из линии подачи газа регенерации, линии входа газа регенерации в адсорберы, линии входа газа в блок осушки и регенерации, линии подачи и отвода газа из адсорберов и линии сброса газа регенерации, при этом линия подачи газа регенерации состоит из последовательно установленных регулирующих дросселей и рекуперативного теплообменника, находящегося между ними, отличающаяся тем, что линия подачи газа регенерации, линия входа газа регенерации в адсорберы, линия входа газа в блок осушки и регенерации, линии подачи и отвода газа из адсорберов и линия сброса газа регенерации соединены с двухпозиционным пневмораспределителем, к тому же в линии сброса газа регенерации установлены последовательно регулирующий и обратный клапаны, при этом рекуперативный теплообменник соединен с компрессорным агрегатом линией подвода тепла, а на линиях подачи и отвода газа из адсорберов установлены параллельно обратный и регулирующий клапаны.