一种透平二氧化碳离心压缩机组的工作系统及其开车方法与流程

1.本发明属于化工设备技术领域，涉及一种透平二氧化碳离心压缩机组的工作系统及其开车方法。


背景技术：

2.在大型煤化工企业中，透平二氧化碳离心压缩机组作为核心动力设备，主要为气化装置提供所需要的气量与压力；在装置正常运行时，将多余的二氧化碳气体送往液体二氧化碳装置生产食品级液体二氧化碳，系统无放空损失。而在气化装置开车前期向气化提供所需要的二氧化碳气量是由二氧化碳往复机承担的，由于二氧化碳往复机是电机带动耗电偏高且压缩出口的气体中携带少量的润滑油不利于气化装置安全稳定运行和液体二氧化碳装置生产食品级液体二氧化碳，仅仅作为气化装置置换开车或作为备机使用；在正常生产时，需要将二氧化碳往复机切换成透平二氧化碳离心压缩机组。透平二氧化碳离心机组包括汽轮机和离心压缩机，现有二氧化碳离心压缩机开车方法在开车时，它的工艺系统需要用二氧化碳气体置换，二氧化碳往复压缩机进行降负荷，同时在机组启动后由于暖机时间过长，系统置换和暖机时的二氧化碳气体排入大气中，不利于资源的回收循环利用。所以，需要优化透平二氧化碳离心压缩机组开车方法，减少开车过程中二氧化碳放空时间与放空量。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种透平二氧化碳离心压缩机组的工作系统及开车方法，实现透平二氧化碳离心压缩机由过临界前引入二氧化碳气体置换改为过临界后二氧化碳气体置换，实现了二氧化碳往复机与透平二氧化碳离心压缩机默契衔接切换，大大缩短了二氧化碳放空时间和减少放空量。
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明提供一种透平二氧化碳离心压缩机组的工作系统，包括二氧化碳离心压缩机组、压缩机入口分离器、一段冷却器、二段冷却器、三段冷却器和四段冷却器，所述二氧化碳离心压缩机组为由高压缸和低压缸组成的两缸四段离心式压缩机；所述一段冷却器位于低压缸的一段压缩出口至二段压缩入口管线上，所述二段冷却器位于低压缸的二段压缩出口至高压缸的三段压缩入口管线上，所述三段冷却器位于高压缸的三段压缩出口至四段压缩入口管线上，所述四段冷却器位于高压缸的四段压缩出口至四段压缩入口管线上；压缩机入口分离器入口管线分别连接二氧化碳气和低低氮气，压缩机入口分离器出口与低压缸的一段压缩入口相连的管线上设置一段入口阀，低压缸的二段压缩出口管线上设置二段放空阀，高压缸的四段压缩出口管线分为两路并分别设置四段出口阀和四段出口压力调节阀，高压缸的三段压缩出口管线分为三路并分别设置三段放空阀、三段出口压力调节阀和去干气密封阀门；二段冷却器的气体出口与一段入口阀出口之间通过管线连通并设置一段防喘振
阀形成一段防喘振回路，三段冷却器的气体出口与高压缸的三段压缩入口之间通过管线连通并设置三段防喘振阀形成三段防喘振回路，高压缸的四段压缩出口至四段压缩入口通过管线连通并设置四段防喘振阀形成四段防喘振回路。
5.在一个技术方案中，所述三段出口压力调节阀之后管线分为两路，一路去气化装置，另一路通过去液体二氧化碳装置阀去液体二氧化碳装置。
6.本发明还提供基于上述的透平二氧化碳离心压缩机组的工作系统的开车方法，包括以下步骤：a、开车前，关闭三段放空阀、三段出口压力调节阀、四段出口阀，打开一段入口阀、一段防喘振阀、三段防喘振阀、四段防喘振阀、四段出口压力调节阀；b、投用干气密封的密封气、后置隔离气，打开压缩机入口分离器入口管线上的低低氮气阀门，工艺气路系统用低低氮气置换直至工艺气路系统中可燃气体含量≤0.5％，分析合格后工艺气路系统压力保持在20~35kpa，用四段出口阀控制工艺气路系统压力；c、启动透平二氧化碳离心压缩机组进入低速暖机阶段，在低速暖机过程中，工艺气路系统压力保持在20~35kpa，一段防喘振阀、三段防喘振阀、四段防喘振阀全开；d、低速暖机结束，机组转速顺利通过临界转速带后，二氧化碳往复压缩机降负荷，打开压缩机入口分离器入口管线上的二氧化碳气体阀门补入二氧化碳气体，同时缓慢关闭低低氮气将低低氮气退出，打开四段出口压力调节阀开度进行系统调控；e、机组的转速达到调速器可控最小转速后，通过手动输入数值将其转速升速至正常运行转速；在升速过程中，根据机组防喘振控制系统画面中的防喘振曲线、喘振线、给定点、实际工作点以及各段压力与温度对一段防喘振阀、三段防喘振阀、四段防喘振阀、四段出口阀的开度进行调整，使压缩机组的一段、三段、四段的入口流量分别保持在33000~40000nm3/h、33000~40000nm3/h、20000~25000nm3/h，监控好三段出口压力以及四段出口压力；待三段出口压力与高压缸干气密封平衡管之间的压差≥0.35mpa，将干气密封气源切至工艺气体；f、待机组转速达到正常运行转速，且三段出口压力以及四段出口提至正常压力后，缓慢打开三段出口压力调节阀向气化装置送气；当四段出口阀阀门的旁路阀与管网压力一致时，打开四段出口阀；待机组运行压力稳定后，打开三段出口管线上的去液体二氧化碳装置阀向液体二氧化碳装置送气，回收多余的二氧化碳气体，透平二氧化碳离心压缩机组开车完成。
7.在一个技术方案中，步骤b中所述干气密封的密封气采用压力7.0~8.0mpa、温度为25~35℃的高压氮气，后置隔离气采用0.35~0.55mpa、温度为25~35℃的低压氮气。
8.在一个技术方案中，步骤c中所述低速暖机阶段时间持续45min。
9.在一个技术方案中，所述低低氮气压力为20~50kpa、温度为25~35℃。
10.相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明将原有的二氧化碳往复机在透平二氧化碳离心压缩机过临界前降负荷改为过临界后降负荷，实现透平二氧化碳离心压缩机由过临界前引入二氧化碳气体置换改为过临界后二氧化碳气体置换，实现了二氧化碳往复机与透平二氧化碳离心压缩机默契衔接切换，大大缩短了二氧化碳放空时间和减少放空量，把剩余的二氧化碳气体送至液体二氧化碳装置，能够有效避免透平二氧化碳离心压缩机组开车对碳排放量大的压力，节约了生
产成本，提高了经济效益。
附图说明
11.图1为本发明透平二氧化碳离心压缩机的工作系统。
12.其中，1为压缩机入口分离器，2为一段入口阀，3为一段冷却器，4为二段冷却器，5为一段防喘振阀，6为二段放空阀，7为三段冷却器，8为三段放空阀，9为三段出口压力调节阀，10为去液体二氧化碳装置阀，11为三段防喘振阀，12为去干气密封阀门，13为四段冷却器，14为四段防喘振阀，15为四段出口阀，16为四段出口压力调节阀。
具体实施方式
13.以下实施例用于说明本发明，但不用来限定本发明的保护范围。若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
14.实施例一如图1所示，本发明一种透平二氧化碳离心压缩机组的工作系统，包括二氧化碳离心压缩机组、压缩机入口分离器1、一段冷却器3、二段冷却器4、三段冷却器7和四段冷却器13，所述二氧化碳离心压缩机组为由高压缸和低压缸组成的两缸四段离心式压缩机；所述一段冷却器3位于低压缸的一段压缩出口至二段压缩入口管线上，所述二段冷却器4位于低压缸的二段压缩出口至高压缸的三段压缩入口管线上，所述三段冷却器7位于高压缸的三段压缩出口至四段压缩入口管线上，所述四段冷却器13位于高压缸的四段压缩出口至四段压缩入口管线上；压缩机入口分离器1入口管线分别连接二氧化碳气和低低氮气，压缩机入口分离器1出口与低压缸的一段压缩入口相连的管线上设置一段入口阀2，低压缸的二段压缩出口管线上设置二段放空阀6，高压缸的四段压缩出口管线分为两路并分别设置四段出口阀15和四段出口压力调节阀16，高压缸的三段压缩出口管线分为三路并分别设置三段放空阀8、三段出口压力调节阀9和去干气密封阀门12，三段出口压力调节阀9之后管线分为两路，一路去气化装置，另一路通过去液体二氧化碳装置阀10去液体二氧化碳装置；二段冷却器4的气体出口与一段入口阀2出口之间通过管线连通并设置一段防喘振阀5形成一段防喘振回路，三段冷却器7的气体出口与高压缸的三段压缩入口之间通过管线连通并设置三段防喘振阀11形成三段防喘振回路，高压缸的四段压缩出口至四段压缩入口通过管线连通并设置四段防喘振阀14形成四段防喘振回路。
15.来自空分的低低氮气（压力为20~50kpa、温度为25~35℃）或低温甲醇洗的二氧化碳，经压缩机入口分离器1后进入透平二氧化碳离心压缩机的低压缸，在低压缸经过压缩提压后依次经过一段冷却器3、二段冷却器4进行换热冷却降温，然后进入到透平二氧化碳离心压缩机的高压缸，经过三段压缩后，一部分通过三段出口压力调节阀9直接去气化装置、通过去液体二氧化碳装置阀10去液体二氧化碳装置，小部分通过干气密封阀门12去干气密封作为密封气用，剩余大部分气体经过三段冷却器7换热降温，然后进入到高压缸的四段压缩后送往气化装置。为了防喘振的需要，设置了3个防喘振回路，其中一条是二段出口气体经二段冷却器4后通过二段防喘振阀5回低压缸一段压缩入口的防喘振回路；一条是三段出口气体经三段冷却器7后通过三段防喘振阀11回三段压缩入口的防喘振回路；另外一条是
四段出口气体经四段冷却器13后通过四段防喘振阀14回四段压缩入口的防喘振回路。
16.依据上述透平二氧化碳离心压缩机组的工作系统的开车方法如下：开车前，关闭三段放空阀8、三段出口压力调节阀9、四段出口阀15，打开一段入口阀2、一段防喘振阀5、三段防喘振阀11、四段防喘振阀14、四段出口压力调节阀16；投用干气密封的密封气（采用压力7.5mpa、温度为25~35℃的高压氮气）、后置隔离气（采用0.35~0.55mpa、温度为25~35℃的低压氮气），打开压缩机入口分离器1入口管线上的低低氮气阀门，工艺气路系统用低低氮气置换直至工艺气路系统中可燃气体含量≤0.5％，分析合格后工艺气路系统压力保持在20~35kpa，用四段出口阀15控制工艺气路系统压力；10:05分启动透平二氧化碳离心压缩机组，机组冲转，10:09分进入低速暖机阶段（持续45min），在低速暖机过程中，工艺气路系统压力保持在20~35kpa，一段防喘振阀5、三段防喘振阀11、四段防喘振阀14全开；10:54分低速暖机结束，10:57分机组转速进入临界转速带，11:02分机组转速顺利通过临界转速带后，二氧化碳往复压缩机降负荷，打开压缩机入口分离器1入口管线上的二氧化碳气体阀门补入二氧化碳气体，同时缓慢关闭低低氮气将低低氮气退出，打开四段出口压力调节阀16开度进行系统调控；11:12分机组的转速达到调速器可控最小转速后，通过手动输入数值将其转速升速至正常运行转速；在升速过程中，根据机组防喘振控制系统画面中的防喘振曲线、喘振线、给定点、实际工作点以及各段压力与温度对一段防喘振阀5、三段防喘振阀11、四段防喘振阀14、四段出口阀15的开度进行调整，使压缩机组的一段、三段、四段的入口流量分别保持在33000~40000nm3/h、33000~40000nm3/h、20000~25000nm3/h，监控好三段出口压力以及四段出口压力；11:16分待三段出口压力与高压缸干气密封平衡管之间的压差≥0.35mpa，将干气密封气源切至工艺气体；11:25分待机组转速达到正常运行转速，且三段出口压力以及四段出口提至正常压力后，缓慢打开三段出口压力调节阀9向气化装置送气；当四段出口阀15阀门的旁路阀与管网压力一致时，打开四段出口阀15；待机组运行压力稳定后，打开三段出口管线上的去液体二氧化碳装置阀10向液体二氧化碳装置送气，回收多余的二氧化碳气体，透平二氧化碳离心压缩机组开车完成。
17.整个开车过程，二氧化碳往复机与透平二氧化碳离心压缩机默契衔接切换，大大缩短了二氧化碳放空时间，同时降低了放空量，及时把剩余的二氧化碳气体送至液体二氧化碳装置，能够有效避免透平二氧化碳离心压缩机组开车对碳排放量大的压力，节约了生产成本，提高了经济效益。
18.以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，仅仅用以解释本发明，并非限制本发明实施范围，对于本技术领域的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术内容，通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式，故凡在本发明的原理上所作的变化和改进等，均应包括于本发明申请专利范围内。