[发明专利]具有热屏蔽的压缩机及其操作方法

说明书

技术领域

在本发明中公开的主题涉及气体压缩机，尤其涉及多级气体压缩机，例如，离心多 级气体压缩机。

背景技术

气体压缩机被应用在多个工业应用中使用以用于增加气体的压力，例如，在石油 和燃气工业中，在二氧化碳回收装置中，在压缩空气能量存贮系统等，用于管道应用。

由压缩机处理的气体以入口压力吸入，然后以较高的出口压力输送，该压力增加 通过将机械能转化为存贮在气流中的压力势能获得。该过程引起被压缩气体的温度升高， 在一些应用中，气体温度可升高到数百摄氏度。

其中通过处理的气体实现高压和高温值的典型的应用为涉及在在所谓的CAES系 统中的压缩空气能量存贮的应用。通过利用在电力分配网络中可用的剩余的电能，例如，在 夜间时段，这些系统被用于在空气存贮腔中以压能的形式存贮能量。典型地，多级气体压缩 机被用于CAES系统中，以获取所需的输出空气压力。

图1示出了现有技术的多级离心压缩机100的纵向剖视图。压缩机包括外部外壳 101，转子103被容纳于其中。转子103由轴105和多个叶轮107组成。在图1所示的实例中，多 级离心压缩机100包括五个叶轮，其被连续地布置在从压缩机入口109到压缩机出口111的 气流方向上。轴105由轴承113、115支撑。

每个叶轮组成相对应的压缩机级的部分，所述压缩机级包括入口通道117和返回 通道119。由每个叶轮107处理的气体在入口117处进入叶轮，并通过返回通道119朝向下一 个叶轮的入口117返回。各种压缩机级的返回通道由一个或者更多个隔板121形成，该隔板 121被固定地罩在外壳101中。从最后的叶轮，即，从最下游的叶轮排出的气体由集气环123 收集，压缩气体由该集气环传送到气体出口111。

外壳101可以由柱体101B和两个端部101C组成，从而形成转子103被旋转地布置且 隔板121被固定地容纳于其中的闭合的壳体。

机械功率被用于旋转叶轮107，然后被转换为气体压力，所述压力在气流动穿过连 续地布置的叶轮时逐渐增大。压缩过程产生热，使得气体温度从入口温度升高到出口温度。 热从气体传递到隔板121，然后从该隔板121传递到外壳101。因此，外壳101被加热到最大的 稳态温度，这取决于压缩机100的压缩比，取决于压缩机效率和环境温度。

发明内容

根据一些实施例，提供了一种气体压缩机，其包括压缩机外壳和配置在所述压缩 机外壳中的压缩机捆束(bundle)。热屏蔽被配置在压缩机外壳和压缩机捆束之间。热屏蔽 配置降低或者减慢了从压缩机捆束朝向压缩机外壳的热量传递。在自然的或者强制通风的 情况下，在压缩机持续的运行条件下，这导致了外壳的更缓慢的加热，并且还减小了由外部 外壳实现的稳态温度。因此，外壳遭受减少的热机械应力，同时，防止或延迟了粘塑性变形 (或蠕变)。

压缩机捆束可包括转子，该转子包括至少一个被安装在其上的叶轮，和至少一个 固定地配置在压缩机外壳中的隔板。在多级压缩机中，捆束包括转子，该转子带有多个叶 轮，以及在随后的叶轮之间形成返回通道的隔板或多个隔板。集气环可固定地配置在外壳 中，以用于收集来自于最后的压缩机级的压缩气体，并且朝向压缩机的气体出口传送压缩 气体。

根据一些实施例，压缩机可在运转时间间隔运行，在冷却间隔分离，在该冷却间隔 期间，压缩机是不运转的，并且被允许冷却。热屏蔽配置减缓了在压缩机捆束和外壳之间的 热传递速率，并因此增加了可允许的运转时间间隔的持续时间。

压缩机捆束可包括压缩机转子和一个或更多个隔板。在优选的实施例中，压缩机 是离心压缩机。在一些实施例中，压缩机是多级压缩机，其包括多个被安装用于绕一个或者 多个隔板旋转的叶轮，所述隔板固定地被配置在外壳中。

热屏蔽的布置可包括连续的或者不连续的、被配置在(多个)隔板和外部外壳的内 表面之间的热屏蔽。在一些实施例中，热屏蔽布置可包括沿着集气环配置的热屏蔽，该集气 环从压缩机末级收集压缩气体，然后从该集气环将压缩气体朝向压缩机出口运送。

压缩机出口可以包括出口导管，其形成了外部外壳的部分，或者被连接至外壳。在 一些实施例中，内部热屏蔽在气体通路和出口导管的内表面之间提供。所述热屏蔽限制了 从气流到气体出口导管的热传递。热屏蔽可包括热覆层和内衬，热覆层被配置在出口导管 的内表面和气流路径之间，使得防止了在覆层和气体之间的直接接触。