Холодильная установка Советский патент 1992 года по МПК F25B11/00 

Изобретение относится к низкотемпературным холодильным установкам применяемым для сжижения газа.

Известна холодильная установка, содержащая компрессор, теплообменники и расширительную машину.

Недостатком известного технического решения является недостаточный уровень получаемых температур.

Наиболее близкой к предложенной и принятой за прототип является холодильная установка, содержащая замкнутый циркуляционный контур и включенные в него первую турбину, холодильную камеру, первый компрессор, утилизационный теплообменник и линию топливного газа с последовательно включенными в нее второй турбиной, размещенной на одном валу с первыми турбиной и компрессором и охладитель.

Недостатком этой установки является низкая экономичность

Целью изобретения является повышение экономичности.

Поставленная цель достигается тем, что холодильная установка, содержащая замкнутый циркуляционный контур и включенные в него первую турбину, холодильную камеру, первый компрессор, утилизационный теплообменник и линию топливного газа с последовательно включенными в нее второй турбиной, размещенной на одном валу с первыми турбиной и компрессором и охладитель, дополнительно содержит включенные в замкнутый циркуляционный контур после первой турбины рекуперативный теплообменник и второй компрессор, размещенный на одном валуе первым компрессором и турбинами, дополнительный контур с регулируемым расходом, включенным между утилизационным теплообменником и охладителем, а также линию ожижения и одной полостью двухполостного теплообменника подключенной на входе к входу

СП

ел

ГО

второй турбины, а второй полостью - к выходу этой турбины

На чертеже подставлена принципиальная схема холодильной установки.

Предложенная установка содержит газопровод 1 с линией 2 топливного газа, турбину 3, линию 4 ожижения, линию 5 расширенного газа, регулирующий вентиль 6, охлади.оль 7, подключенный к газоперекачивающему агрегату 8, линию 9 с запорными вентилями 10 и 12, двухполостной теплообменник 11, сепаратор 13 и 15, теплообменник 14, 16, редуцирующий вентиль 17, сборник 18 жидкого газа, замкнутый циркуляционный контур и включенные в него турбину 19, рекуперативный теплообменник 20, компрессоры 21 и 23, утилизационный теплообменник 22, дополнительный контур 24 с насосом 25. байпасный вентиль 26.

Холодильная установка работает следующим образом.

Сжатый газ и газопровода 1 распределяют на два потока. Ожижаемый поток 4 пропускают последовательно через двухполостной теплообменник 11, где его охлаждают, сепарируют от жидкой фракции в сепараторе 13, охлаждают в теплообменнике 14 и ожижают в теплообменнике 16. В теплообменнике 14 поток отдает избыток холода прямому газовому потоку и нагревается. Далее после расширения через редуцирующий вентиль 17 поток доохлаждают, ожижают и собирают в сборник жидкого газа 18 с теплоизолированными стенками. Другой поток газа подают во вторую турбину 3, расширяют, меньшую часть расширившегося потока направляют прямо, а большую часть направляют в двухполостной теплообменник 11. Прямой поток газа и поток газа, выходящий из двухполостного теплообменника 11, смешивают, после чего смесь принимает среднюю температуру и нагревается до требуемой температуры в охладителе 7. Подогретый в охладитель 7 газ подают в технологическую линию, например в камеру сгорания газотурбинного двигателя газоперекачивающего агрегата 8.

Избыточная работа, производимая второй турбинной 3, позволяет установить второй компрессор 23 на одном валу с ней, что позволяет поднять давление в замкнутом контуре и вследствие этого использовать тепло холодильного рабочего агента цикла для нагрева газа, поступающего в технологическую линию. Одновременно холодильное рабочее тело цикла получает холод расширившегося во второй турбине 3 газа, что позволяет понизить температуру в замкнутом контуре, т.е связь между ним и дополнительным контуром 24, осуществляемая посредством промежуточного теплоносителя, циркулирующего между охладителем 7 и утилизационным теплообменником 22, позволяет более полно использовать тепло и холод холодильной установки, что повышает экономичность ее использования,

В замкнутом циркуляционном контуре

рабочее тело сжимают в компрессоре 21, далее от рабочего тела отнимают тепло в утилизационном теплообменнике 22 с помощью промежуточного теплоносителя, охлажденного газом, поступающим после его

смещения с газовым потоком из двухполостного теплообменника 11. В компрессоре 23 давление рабочего тела повышается до величины, достаточной для проталкивания его через рекуперативный теплообменник

20. Охлажденный в рекуперативном теплообменнике 20 поток рабочего тела отдает свой холод ожижаемому газу в теплообменнике 16. Далее поток рабочего тела подают в турбину 19, где рабочее тело еще охлаждают и направляют в рекуперативный теплообменник 20, из которого еще направляют в первый компрессор 21. Цикл замкнулся. Процессы подвода и отвода тепла осуществляют с падением давления.

В случае выхода из строя холодильной установки турбины 3 и охладитель 7 выключают из работы, а газ направляют в технологическую линию по байпасному трубопроводу через запорный вентиль 26 и

штатный дроссель (не показан). Краны 6, 10, 12 находятся в закрытом состоянии.

В рабочем состоянии с помощью кранов 6, 10 и 12 устанавливают расход холодного газа, поступающего на захолаживание по тока по линии 4, и поддерживают тепловой режим потока газа, поступающего в охладитель 7 и далее.

Формула изобретения Холодильная установка, содержащая замкнутый циркуляционный контур и включенные в него первую турбину, холодильную камеру, первый компрессор, утилизационный теплообменник и линию топливного га- за с последовательно включенными в нее второй турбиной, размещенной на одном валу с первыми турбиной и компрессором, и охладитель, отличающаяся тем, что с целью повышения экономичности, уста- новка дополнительно содержит включенные в замкнутый циркуляционный контур после первой турбины рекуперативный теплообменник и второй компрессор, размещенный на одном валу с первым компрессором и турбинами, дополнительный контур с регулируемым расходом, соединяющим утилизированный теплообменник и охладитель, а также линию ожижения с установленным на ней двухполостным

теплообменником, которая подключена на входе к второй турбины, причем двух- полостной теплообменник второй полостью подключен к выходу этой турбины.

Изобретение может быть использовано в газовой промышленности. Целью изобретения является повышение экономичности. Холодильная установка содержит включенные в замкнутый циркуляционный контур после первой турбины рекуперативный теплообменник и второй компрессор, размещенный на одном валу с первым компрессором и турбинами, дополнительный контур с регулируемым расходом, включенным между утилизационным теплообменником и охладителем, а также линию ожижения и одной полостью двухполостно- го теплообменника, подключенной на вход к входу второй турбины, а второй полостью - к выходу этой турбины. 1 ил.

JL/

.&L

VA