[发明专利]一种基于热电机组全热回收的压缩空气制备系统

说明书

本发明涉及一种基于热电机组全热回收的压缩空气制备系统，包括压缩空气制备系统、热电机组汽水系统、热电机组汽轮机发电系统和空压机驱动系统；热电机组汽轮机发电系统包括发电汽轮机和同轴相连的发电机；空压机驱动系统包括齿轮箱和空压机驱动汽轮机。本发明的有益效果是：与分散式压缩空气制备系统相比，本发明提供的基于热电机组全热回收的压缩空气制备系统采用热电机组的汽轮机驱动空压机，排汽全通过热电机组汽水系统实现余热的全回收或者直接对外供热，避免了常规机组冷凝器的冷端损失，提高了整体能源效率，较常规背压机压缩空气系统具有更高的灵活性，为压缩空气制备系统提供了节能方案。

技术领域

本发明涉及热电机组和压缩空气制备，具体涉及一种基于热电机组全热回收的压缩空气制备系统。

背景技术

空气由于具有良好的可压缩性，是储存压力能的良好介质，压力稳定，且由于压缩空气既容易获得，又便于贮存和输送，是一种重要的动力源，广泛应用于包括空分、冶金、化工、电力、制药、机械等基本全部工业生产行业中。

同样由于压缩空气易于获得的特点，大部分压缩空气用户均选择自备压缩空气制备系统，因单个用户的压缩空气用量较小，空压机规模小，单机制气效率较低。虽然近年来高效螺杆空压机的推广，压缩空气制取的能耗有一定程度的降低，但由于需配套预处理、干化、后处理、贮存等装置，能源、人力、材料等费用仍占据一定比例。对于部分单机压缩空气用量较大的工艺，虽然设置了汽动离心式空压机，但汽轮机采用了抽凝或纯凝的形式，有大量热量被冷端损失带走，能效水平具有较大提升空间。

我国的工业企业按规划大多按产业集聚成工业园区，在园区内基本有配套热电机组通过热电联产的方式为园区提供热力蒸汽。利用热电机组为园区提供集中压缩空气供应成为一种趋势。汽轮机拖动空压机集中供应压缩空气，与热电联产一样，能源综合利用效率高、折标煤耗下降、污染物也相应减少，并有利于集中处理和采用先进的处理技术。通过集中供应压缩空气，可有效替代区域内现有的分散小空压机，降低区域能耗总量，改善区域投资环境。

但是，由于工业企业压缩空气负荷波动，而大型汽动空压机的调节范围较小，在难以调节的情况下仍需配置电备用空压机，系统灵活性较差。我国大部分的电能基本由大型燃煤机组通过汽轮机拖动发电机发电，凝汽式汽轮机运行遵循朗肯循环原理，朗肯循环系统由水泵、锅炉、汽轮机和冷凝器等主要设备组成，排汽潜热在凝汽器内被循环冷却水带走，经冷却塔冷却后有一半以上的能量以冷端损失的形式而被浪费掉。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于热电机组全热回收的压缩空气制备系统，通过汽轮机驱动空压机，并通过对热电机组的优化设计实现余热的全热回收，减少冷端损失，提高压缩空气制备系统灵活性。

这种基于热电机组全热回收的压缩空气制备系统，包括压缩空气制备系统、热电机组汽水系统、热电机组汽轮机发电系统和空压机驱动系统；压缩空气制备系统包括空气过滤器、空压机和干燥纯化装置；热电机组汽水系统包括补水泵、补水加热器、除氧器、给水泵、高压加热器和锅炉；热电机组汽轮机发电系统包括发电汽轮机和同轴相连的发电机；空压机驱动系统包括齿轮箱和空压机驱动汽轮机；空压机驱动汽轮机进口与发电汽轮机出口相连，空压机驱动汽轮机出口与补水加热器相连；齿轮箱两端通过轴承分别与空压机和空压机驱动汽轮机相连；发电汽轮机进口连接锅炉出口，发电汽轮机出口分别连接空压机驱动汽轮机、高压加热器和除氧器，发电汽轮机还连接发电机。

作为优选：空气过滤器、空压机和干燥纯化装置依次连接。

作为优选：空压机驱动汽轮机的出口排汽为乏汽或低压蒸汽，空压机驱动汽轮机连接低压蒸汽供热联箱。

作为优选：当空压机驱动汽轮机的出口排汽为乏汽时，则空压机驱动汽轮机中间级设置抽汽口和管道并与低压蒸汽供热联箱连接；当空压机驱动汽轮机的出口排汽为低压蒸汽时，则空压机驱动汽轮机出口与低压蒸汽供热联箱相连。

作为优选：发电汽轮机出口设置中压蒸汽供热联箱。