[发明专利]多级压缩机、包括这种压缩机的空气分离装置及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种多级压缩机、包括这种压缩机的空气分离装置及设备。

背景技术

在使用气化炉(gazéifieur)中的氧的IGCC发电方法中，能够使用燃 气轮机压缩机中压缩的部分空气以供给空气分离装置(ASU)，该空气分 离装置向气化炉中供应氧。

这种布置用于适应燃气轮机的运行，所述燃气轮机通常设计成燃烧热 值比气化炉产生的燃气更高的燃气。

来自燃气轮机的空气的压力通常高于ASU中正常使用的空气压力。为 了避免任何功率损失，此空气以可用的压力在ASU中使用是有利的。当此 空气仅形成对ASU的供应的一部分时，其余所需的空气必须在独立的压缩 机中进行压缩。这样是优选的：将第二空气流率压缩到与来自燃气轮机压 缩机的空气流率相同的压力，使得所述方法不依赖于取自燃气轮机的空气 比例，此比例可能随时改变。

然后就会出现IGCC中常常碰到的问题。即，如何减小空气的加载量， 这需要能够降低到额定加载量的50％，同时减少燃气轮机中压缩空气的压 力，减少量也是大约50％。

因此供应ASU的独立空气压缩机的流率会减少，减少量可高达50％ 或60％(如果提取的空气比例的增加被补充到ASU的流率的减少中)。 此外，独立压缩机中压缩空气的压力需要减小大约50％。

常规的方法是用内部调节机构，例如在各级的进口侧上的动叶片将压 缩机的流率减少到一定程度。为了实现流率的显著减少，可设想使用所有 级的进口侧上的动叶片。那样可期望能将流率减少到额定流率的70％而不 减少传输侧的压力。效率的损失将是5％到10％，然后空气的压力必须减 小到期望的压力。即使假设叶轮的效率相对于额定效率没有减少，功率消 耗仍然是额定功率的70％，即使仅有50％的额定流率需要压缩到非常低的 压力也是如此。如果要求减小每一级的传输侧的压力，那么压缩机叶轮的 特征使得这将导致流率的增加，这意味着动叶片需要有更大的作用(plus loin dans l’action)，导致甚至更大的效率损失。在根据本发明的方案中， 额定流率的20％被排到外部环境中，压缩空气被节流以将其压力减小到要 求的压力。

发明内容

本发明的一个方面是提供一种包括安装在公共轴线上的第一级和第二 级的压缩机，该压缩机具有用于向第一级供应待压缩的气体的装置、用于 将压缩的气体从第一级的传输侧传递到第二级的进口侧的装置、以及用于 在第二级的传输侧上产生加压气体的装置，其特征在于，该压缩机包括位 于第一级的传输侧下游和第二级的进口侧上游的用于减小压缩气体的压力 的节流阀、用于将压缩的气体从第一级的传输侧通过所述节流阀传递到第 二级的进口侧的装置、以及用于将在第一级中压缩的气体的一部分排到外 部的装置。

可选地：

-所述压缩机包括第三级，用于将加压气体从第二级的传输侧传 递到第三级的进口侧的装置，位于第二级的传输侧下游和第三 级的进口侧上游的用于减小压缩气体的压力的节流阀，以及用 于将在第二级中压缩的气体的一部分排到外部的装置。

-第一级具有流量调节动叶片。

-所述压缩机在第三级的下游包括至少一级，但是在第三级的传 输侧和第三级下游的所述(至少一)级之间没有减压装置。

-节流阀位于压缩机的一个级的上游和一冷却器的上游或下游， 所述冷却器设计成冷却用于那一级的空气。

本发明的另一方面是提供一种采用低温蒸馏的空气分离装置，该空气 分离装置包括至少一个如上所述的压缩机。

本发明的另一方面是提供一种设备，该设备包括第一空气压缩机、燃 烧室、燃气轮机、用于将空气从第一空气压缩机传送到燃烧室的装置、用 于将燃烧气体(gaz de combustion)传送到燃气轮机的装置、空气分离装 置、用于将空气从第一空气压缩机传送到空气分离装置的装置、第二空气 压缩机和用于将空气从第二空气压缩机传送到空气分离装置的装置，其特 征在于，该第二空气压缩机是上文描述的压缩机。