СПОСОБ ОЧИСТКИ КОМПРЕССОРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СУХОГО ЛЬДА Российский патент 2019 года по МПК B24C1/00 B24C1/08 B24C3/32 B24C5/00 F01D25/00 F25B1/10 F25B9/00 

Изобретение относится к способу очистки компрессора согласно преамбуле п.1 формулы изобретения.

Из практики, уже известной является очистка компрессора, содержащего, по меньшей мере, одну ступень компрессора, и служащего для сжатия рабочей среды, при которой для очистки, в соответствии с практикой, промывная жидкость вводится, по меньшей мере, в одну ступень компрессора для ее очистки, например, с помощью распылительных форсунок. Когда это происходит во время операции сжатия, большое количество промывочной жидкости также вводится в процесс сжатия, которую затем необходимо снова отделить от рабочей среды. Это является дорогостоящим. Кроме того, нерастворимые загрязнения не могут быть удалены. Существует необходимость в способе очистки компрессора, с помощью которого можно избежать вышеуказанных недостатков, то есть, с помощью которого удаление промывочной жидкости из рабочей среды становится излишним, и с помощью которого даже нерастворимые загрязнения могут быть удалены.

Исходя из этого, настоящее изобретение основано на задаче создания нового типа способа очистки компрессора.

Эта задача решается с помощью способа очистки компрессора по п.1 формулы изобретения. Согласно изобретению, сухой лед, то есть твердый CO₂, используется, по меньшей мере, в одной ступени компрессора во время операции сжатия рабочей среды для абразивной очистки узлов соответствующей ступени компрессора, которая должна быть очищена.

Изобретение использует сухой лед, то есть твердый CO₂, для очистки соответствующей ступени компрессора, компрессора. Благодаря абразивному воздействию сухого льда сильные загрязнения, даже нерастворимые загрязнители могут быть надежно удалены. Поскольку сухой лед впоследствии возгоняется, нет необходимости удалять промывную жидкость из сжатой рабочей среды посредством процесса разделения.

Сухой лед, предпочтительно, вводится в соответствующую ступень компрессора для очистки посредством газа-носителя, причем сухой лед посредством газа-носителя направляется в соответствующую ступень компрессора, которая должна быть очищена. Жидкий CO₂ также может быть введен в соответствующую ступень компрессора с давлением, которое является выше технологического давления в соответствующей ступени компрессора, который через изоэнтальпическое расширение преобразуется в сухой лед и газ-носитель в соответствующей ступени компрессора, при этом сухой лед для абразивной очистки направляется посредством газа-носителя к узлам соответствующей ступени компрессора, которая должна быть очищена.

Согласно предпочтительной дополнительной разработке изобретения, сухой лед, извлеченный из рабочей среды внутри или во время операции сжатия компрессора, используется для очистки, по меньшей мере, одной ступени компрессора и газ-носитель, извлеченный внутри или во время операции сжатия компрессора из рабочей среды, используется для очистки соответствующей ступени компрессора. Эта дополнительная разработка изобретения используется, в частности, когда компрессор служит для сжатия CO₂. В этом случае сухой лед и газ-носитель для введения сухого льда в очищаемую ступень компрессора могут быть полностью извлечены внутри, так что не требуется никакого внешнего сухого льда или внешнего газа-носителя.

Согласно второй предпочтительной дополнительной разработке изобретения, сухой лед, полученный извне или вне операции сжатия компрессора не из рабочей среды, используется для очистки, по меньшей мере, одной ступени компрессора, и/или газ-носитель, полученный извне или вне операции сжатия компрессора не из рабочей среды, предпочтительно, извне полученный сухой лед, и газ-носитель, внутренне извлеченный из сжатой рабочей среды, или, альтернативно, извне полученный сухой лед и извне полученный газ-носитель используется для очистки соответствующей ступени компрессора. Эта дополнительная разработка изобретения, в которой полученный извне сухой лед и/или извне полученный газ-носитель используется для очистки соответствующей ступени компрессора, позволяет эффективно очищать каждую компрессорную ступень компрессора независимо от условий давления рабочей среды.

Предпочтительные дополнительные разработки изобретения получены из подзадач и последующего описания. Примеры осуществления изобретения объясняются более подробно посредством чертежей без ограничения этим. На них представлены:

Фиг.1 - блок-схема для иллюстрации первой версии способа очистки компрессора согласно изобретению;

Фиг.2 - блок-схема для иллюстрации второй версии способа очистки компрессора согласно изобретению;

Фиг.3 - блок-схема для иллюстрации третьей версии способа очистки компрессора согласно изобретению;

Фиг.4 - блок-схема для иллюстрации четвертой версии способа очистки компрессора согласно изобретению;

Фиг.5 - блок-схема для иллюстрации пятой версии способа очистки компрессора согласно изобретению.

Фиг.1 представляет пример осуществления компрессора 10 с тремя ступенями 11, 12 и 13, компрессора, где в ступенях 11, 12 и 13 компрессора постепенно сжимается рабочая среда 14. Ниже по потоку относительно каждой ступени 11, 12, 13 компрессора расположен охладитель 15, 16, 17 для охлаждения рабочей среды 14, которая была частично сжата на соответствующей передней по ходу ступени 11, 12, 13 компрессора.

На фиг.1 передняя компрессорная ступень 11 компрессора 10 очищается во время операции сжатия рабочей среды 14, а именно, сухим льдом, то есть твердым CO₂, который вводится посредством газа-носителя в ступень 11 компрессора. Посредством газа-носителя сухой лед направляется на узлы ступени 11 компрессора, которые должны быть очищены, для их абразивной очистки.

В примере осуществления по фиг.1, сухой лед, извлеченный внутренне и газ-носитель, извлеченный внутренне, используется для очистки ступени 11 компрессора. Здесь, компрессор 10 по фиг.1 служит для сжатия рабочей среды в виде СО₂, в котором ниже по потоку относительно самой последней или крайней ступени 13 компрессора присутствует сверхкритически сжатый СО₂. Этот сверхкритически сжатый CO₂ охлаждается в охладителе 17, где ниже по потоку относительно охладителя 17 присутствует СО₂, который может быть жидким, а также сверхкритическим. Из рабочей среды 14 часть проводится по линии 18 рециркуляции, в которой расположен расширительный клапан 19. В расширительном клапане 19 происходит расширение СО₂ для дополнительного его охлаждения. В случае необходимости, CO₂ уже до сих пор изоэнтальпически расширяется в области расширительного клапана 19 или альтернативно, только ниже по потоку относительно расширительного клапана 19 в области ступени 11 компрессора для превращения жидкого CO₂ в твердый СО₂, то есть сухой лед, и газообразный СО₂, т.е. газ-носитель. Соответственно, из сжатой рабочей среды 14 часть ответвляется, для того, чтобы получить из нее посредством охлаждения и расширения, с одной стороны, газообразный CO₂ в качестве внутренне извлеченного газа-носителя, а с другой стороны твердый CO₂ в качестве внутренне извлеченного сухого льда для использования его для очистки ступени 11 компрессора.

Дополнительная разработка примера осуществления по фиг.1 представлена на фиг.2, на которой в примере осуществления по фиг.2 жидкий CO₂, отведенный в линию 18 рециркуляции, разделен на два потока 18a, 18b. Часть 18а потока преобразуется путем охлаждения и расширения в твердый CO₂ и газообразный CO₂ для обеспечения внутренне извлеченного сухого льда и внутренне извлеченного газа-носителя. Вторая часть 18b потока проводится через дополнительный расширительный клапан 20 для его расширения и охлаждения для дополнительного охлаждения первой части 18a потока посредством этой второй части 18b потока использованием охладителя 21, расположенного перед расширительным клапаном 19, до превращения в твердый CO₂ и газообразный CO₂. В соответствии с этим, по сравнению с фиг.1, образование внутренне извлеченного сухого льда может быть улучшено. Вторая часть 18b потока, используемая для охлаждения первой части 18а потока согласно фиг.2, рециркулируется в или смешивается с рабочей средой 14 перед первой ступенью 11 компрессора.

Как уже объяснялось, примеры осуществления по фигурам 1 и 2, в частности, используются с компрессором, который сжимает CO₂ в качестве рабочей среды.

На фигурах 1 и 2 сухой лед, извлеченный внутренне или во время операции сжатия компрессора из рабочей среды, сжатой на более высокой или на стороне высокого давления ступени компрессора, и газ-носитель, извлеченный внутренне или во время сжатия компрессора из рабочей среды, сжатой на более высокой или на стороне высокого давления ступени компрессора, используется в каждом случае для очистки более низкой или стороны низкого давления ступени компрессора. В зависимости от процесса сжатия в компрессорных ступенях компрессора, только часть величины ступени компрессора может быть очищена сухим льдом, извлеченным внутренне или во время операции сжатия компрессора в версиях по фигурам 1 и 2.

Фигуры 3-5 представляют дополнительные конфигурации изобретения, снова на примере компрессора 10 с тремя ступенями 11, 12 и 13 компрессора и охладителями 15-17, соединенными ниже по потоку относительно ступеней 11-13 компрессора. В версиях по фигурам 3 и 5, все ступени компрессора могут быть очищены внешне полученным сухим льдом.

Фиг.3 представляет форму изобретения, в которой узлы каждой из ступеней 11, 12, 13 компрессора абразивно очищаются с помощью сухого льда, где сухой лед вводится в соответствующую ступень 11, 12, 13 компрессора посредством газа-носителя. На фиг.3 используется газ-носитель, получаемый извне или вне операции сжатия компрессора, а не газ-носитель, извлеченный из рабочей среды, сжатой компрессором, и сухой лед, получаемый извне или вне операции сжатия компрессора, а не извлеченный из рабочей среды, сжатой компрессором. Соответственно, на фиг.3, линия 22, 23, 24, в которую встроен клапан 25, 26 и 27, соответственно, в каждом случае ведет к каждой из ступеней 11, 12, 13 компрессора, которая должна быть очищена. В зависимости от положения открытия клапана 25, 26, 27, сухой лед, поддерживаемый готовым внешне, может быть проведен через соответствующую линию 22, 23, 24 посредством газа-носителя, поддерживаемого готовым внешне, может быть проведен в направлении соответствующей ступени компрессора 11, 12, 13, которая должна быть очищена. В качестве газа-носителя может быть использован газ, например, который соответствует сжатой рабочей среде 14 (но не обязательно).

Дополнительная конфигурация изобретения представлена на фиг.4, где в варианте по фиг.4 сухой лед, полученный извне или вне операции сжатия компрессора, а не извлеченный из рабочей среды, сжатой компрессором, а газ-носитель, извлеченный внутри или во время операции сжатия компрессора из сжатой рабочей среды, подается в ступень 11 компрессора для очистки. Для обеспечения внутренне выделяемого газа-носителя часть отводится от сжатой рабочей среды 14 через линию 18 рециркуляции и расширяется в расширительном клапане 19.

Эта расширенная рабочая среда, которая обеспечивает внутренне извлеченный газ-носитель, смешивается по фиг.4 с сухим льдом, получаемым извне или вне операции сжатия компрессора, а не извлеченный из рабочей среды сжатой в компрессоре, который обеспечивается через линию 28 в зависимости от положения открытия клапана 29, встроенного в линию 28. Внутренне извлеченный газ-носитель смешивается с внешним сухим льдом и затем проводится для очистки ступени 11 компрессора.

Дополнительная конфигурация изобретения представлена на фиг.5. На фиг.5 каждая ступень 11, 12, 13 компрессора снова очищается. Необходимый для этой цели газ-носитель отделяется от соответствующей рабочей среды, которая должна быть сжата посредством линий 30, 31, 32 рециркуляции и извлекается посредством его расширения в области расширительного клапана 33, 34 и 35, соответственно, предназначенного для соответствующей линии 30, 31, 32 рециркуляции. Соответственно, газ-носитель, необходимый в ступени 11 компрессора, ответвляется ниже по потоку относительно охладителя 15 и проводится через линию рециркуляции 30 и расширительный клапан 33, предназначенный для линии 30 рециркуляции. Газ-носитель, который необходим в области ступени 12 компрессора, ответвляется в области линии 31 рециркуляции ниже по потоку относительно охладителя 16, соединенным ниже по потоку относительно ступени 12 компрессора, и в области расширительного клапана 34 превращается в газ-носитель. Газ-носитель, который необходим для очистки ступени 13 компрессора, ответвляется посредством линии 32 рециркуляции ниже по потоку относительно охладителя 17, соединенным ниже потоку относительно упомянутой ступени 13 компрессора, и в области расширительного клапана 35, предназначенного для этой линии 32 рециркуляции 32, превращается в газ-носитель. Соответственно, в области каждой ступени 11, 12, 13 компрессора используется внутренне извлеченный газ-носитель, который извлечен посредством расширения рабочей среды, частично сжимаемой в соответствующей ступени 11 компрессора, которая должна быть очищена в области соответствующего расширительного клапана 33, 34 и 35, соответственно. Соответствующий газ-носитель смешивается с сухим льдом, обеспечиваемым снаружи, который может быть проведен по линиям 36, 37, 38 и клапанам 39, 40, 41, предназначенным для этих линий 36, 37, 38 в направлении соответствующей ступени 11, 12, 13 компрессора. Соответствующий сухой лед смешивается с соответствующим газом-носителем, а затем проводится к соответствующей ступени 11, 12 и 13 компрессора для ее очистки.

Соответственно, согласно изобретению, сухой лед, твердый CO2 используется для очистки компрессорной ступени компрессора 10, который, предпочтительно, вводится в соответствующую ступень компрессора посредством газа-носителя. Сухой лед может быть внутренне извлеченным сухим льдом или обеспечиваемым извне сухим льдом. Аналогично, газ-носитель может быть внутренне извлеченным газом-носителем или извне обеспечиваемым газом-носителем.

В случае компрессоров, которые служат для сжатия CO₂, как газ-носитель, так и сухой лед могут быть извлечены посредством изоэнтальпического расширения жидкого CO₂ от высокого давления до низкого давления. Доля извлеченного твердого СО₂, то есть доля извлеченного сухого льда в этом случае зависит от давления и температуры жидкого СО₂, где путем охлаждения жидкого СО₂ до его расширения доля извлекаемого сухого льда может быть увеличена (см. выше вариант фиг.2).

Твердые частицы сухого льда перемещаются вместе с газом-носителем и направляются на узлы соответствующей ступени компрессора для очистки с высокой скоростью. При этом твердые частицы сухого льда захватывают загрязнения в области узлов соответствующей ступени компрессора и отделяют их абразивным действием. Во время дальнейшей технологической операции, сухой лед испаряется или возгоняется, так что никакая промывочная среда не должна отделяться.

Изобретение может быть использовано для всех типов компрессоров, например радиальных компрессоров и осевых компрессоров. В соответствии с изобретением, в частности, возможна предпочтительная и эффективная очистка компрессора.

Список ссылочных позиций

10 компрессор

11 ступень компрессора

12 ступень компрессора

13 ступень компрессора

14 рабочее тело

15 охладитель

16 охладитель

17 охладитель

18 линия рециркуляции

18а часть потока

18b часть потока

19 расширительный клапан

20 расширительный клапан

21 охладитель

22 линия

23 линия

24 линия

25 клапан

26 клапан

27 клапан

28 линия

29 клапан

30 линия рециркуляции

31 линия рециркуляции

32 линия рециркуляции

33 расширительный клапан

34 расширительный клапан

35 расширительный клапан

36 линия

37 линия

38 линия

39 клапан

40 клапан

41 клапан

Изобретение относится к очистке компрессора, который содержит ступень компрессора и который предназначен для сжатия рабочей среды. В ступени компрессора во время операции сжатия рабочей среды используют сухой лед для абразивной очистки узлов ступени компрессора. В ступень компрессора вводят жидкий CO₂, который посредством изоэнтальпического расширения преобразуется в сухой лед и газ-носитель. Сухой лед направляют посредством газа-носителя на узлы ступени компрессора для ее абразивной очистки. В результате обеспечивается удаление нерастворимых загрязнений. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ очистки компрессора (10), который содержит по меньшей мере одну ступень (11, 12, 13) компрессора и который предназначен для сжатия рабочей среды (14), отличающийся тем, что по меньшей мере в одной ступени (11, 12, 13) компрессора (10) во время операции сжатия рабочей среды (14) используют сухой лед в виде твердого CO₂, для абразивной очистки узлов соответствующей ступени (11, 12, 13) компрессора, которая должна быть очищена, при этом в соответствующую ступень (11, 12, 13) компрессора вводят жидкий CO₂, который посредством изоэнтальпического расширения преобразуется в сухой лед и газ-носитель, при этом сухой лед направляют посредством газа-носителя на узлы соответствующей ступени (11, 12, 13) компрессора, которая должна быть очищена, для ее абразивной очистки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сухой лед вводят в соответствующую ступень (11, 12, 13) компрессора посредством газа-носителя, при этом сухой лед направляют посредством газа-носителя на узлы соответствующей ступени (11, 12, 13) компрессора, которая должна быть очищена, для ее абразивной очистки.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для очистки по меньшей мере одной ступени (11, 12, 13) компрессора используют сухой лед, извлеченный внутри компрессора, и газ-носитель, извлеченный внутри компрессора, для очистки соответствующей ступени (11, 12, 13) компрессора.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что компрессор (10) служит для сжатия CO₂, причем ниже по потоку относительно стороны высокого давления ступени компрессора, предпочтительно ниже по потоку относительно последней ступени компрессора, сверхкритически сжатый CO₂ первоначально сжижают, а затем превращают в твердый CO₂ и газообразный CO₂, при этом газообразный CO₂, извлеченный в процессе, используют в качестве газа-носителя, а твердый CO₂, извлеченный в процессе, используют в качестве сухого льда для очистки стороны низкого давления ступени компрессора.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что жидкий CO₂ разделяют на две части потока, причем первая часть (18а) потока превращается в твердый CO₂ и газообразный CO₂, а вторую часть (18b) потока охлаждают посредством расширения для дополнительного охлаждения первой части потока перед преобразованием в твердый CO₂ и газообразный CO₂.

6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для очистки по меньшей мере одной ступени (11, 12, 13) компрессора используют сухой лед, полученный вне компрессора, и/или газ-носитель, полученный вне компрессора, для очистки соответствующей ступени (11, 12, 13) компрессора.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что для очистки по меньшей мере одной ступени (11, 12, 13) компрессора используют сухой лед, полученный вне компрессора, и газ-носитель, полученный вне компрессора, для очистки соответствующей ступени (11, 12, 13) компрессора.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что для очистки по меньшей мере одной ступени (11, 12, 13) компрессора используют сухой лед, полученный вне компрессора, и газ-носитель, извлеченный из сжатой рабочей среды внутри компрессора, для очистки соответствующей ступени (11, 12, 13) компрессора.