用于壓縮工藝氣體的氣體系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于壓縮工藝氣體（18）的氣體系統（10），所述氣體系統具有第一壓縮機級（20）和在第一壓縮機級（20）之外的密封氣體（17）以用于防止工藝氣體（18）從第一處理機級（20）的泄漏部中逸出，其中第一壓縮機級（20）包括抽吸側（20a）和壓力側；所述氣體系統具有至少一個第一管路（12）以用于將從氣體系統（10）的位于第一壓縮機級（20）下游的泄漏部中逸出的工藝氣體（18）引回到第一壓縮機級（20）的抽吸側（20a）。此外，氣體系統（10）具有至少一個第二管路（13）以用于引出從氣體系統（10）中逸出的、至少由工藝氣體（18）和密封氣體（17）組成的氣體混合物，其中至少一個第二管路（13）構成用于將逸出的氣體混合物引回到第一壓縮機級（20）的抽吸側（20a）和/或引回到氣體系統（10）中的在第一壓縮機級（20）上游的部位。
【專利說明】用于壓縮工藝氣體的氣體系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氣體系統、尤其是一種根據獨立權利要求1的前序部分所述的用于壓縮工藝氣體的氣體系統。
【背景技術】
[0002]用于壓縮工藝氣體的氣體系統多樣化地使用在工業中。在此，例如在從燃燒過程的廢氣中分離CO2時，一個接一個地設有多個壓縮機或者壓縮機級，其中相繼的壓縮機級的抽吸側分別與在前的壓縮機級的壓力側連接。由此，能夠實現與用僅一個壓縮機級相比更高的壓縮。在各個壓縮機級之間，能夠將冷卻設備，例如換熱器設置在氣體系統中，以便將在壓縮之后具有提高的溫度的氣體流在下個壓縮機級上游再進行冷卻。當然，高度壓縮的工藝氣體也提出對氣體系統的氣密性的高要求?？赡艿男孤┰词巧厦婀潭ㄓ袎嚎s機葉輪的軸穿過包圍葉輪的承載壓力的殼體的穿透部。從所述泄漏源中逸出的工藝氣體被收集并且再輸送給氣體系統中的氣流。在此，必須要注意的是，從泄漏部中收集的工藝氣體的壓力大于在氣體系統的部位上的工藝氣體的壓力，在所述部位上，被收集的工藝氣體再次輸送給氣體系統。為了進一步最小化在所述區域中的泄漏，圍繞軸穿透部的外腔通過另一殼體包圍，在所述殼體中存在密封氣體。在此，例如N2或空氣能夠用作密封氣體。所述密封氣體處于高的壓力下使得禁止工藝氣體通過軸穿透部流出。然而，不完全地阻止工藝氣體在軸穿透部上泄漏能夠是有利的。已知的是，由密封氣體和工藝氣體組成的混合物被收集。此夕卜，然后將收集的混合物釋放到環境中，或在例如工藝和/或密封氣體是有毒的和/或可燃的情況下，以特殊的方法將其清除。在此，包含在氣體混合物中的工藝氣體消失。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是提出一種氣體系統，其中減少工藝氣體的損失，尤其不產生損失，并且所述氣體系統由此具有更高的效率，并且所述氣體系統的特征在于少量的環境污染或不存在環境污染。
[0004]根據本發明，所述目的通過具有根據獨立權利要求1所述的特征的氣體系統實現。本發明的其他特征和細節從從屬權利要求、說明書和附圖中得出。
[0005]根據本發明，所述目的通過一種具有第一壓縮機級的用于壓縮工藝氣體的氣體系統實現。氣體系統的第一壓縮機級在此具有抽吸側和壓力側。此外，在根據本發明的氣體系統中，設有在第一壓縮機級之外的密封氣體以用于阻止工藝氣體從第一壓縮機級的泄漏部中逸出。在此，密封氣體存在于包圍第一壓縮機級的軸穿透部的殼體中。根據本發明的氣體系統也具有第二管路以用于引出從氣體系統逸出的至少由工藝氣體和密封氣體組成的氣體混合物，其中至少一個第二管路構造為用于將逸出的氣體混合物引回到第一壓縮機級的抽吸側和/或引回到氣體系統中的在第一壓縮機級上游的部位。為了收集由至少密封氣體和工藝氣體組成的混合物，設備例如能夠設有一個或多個收集系統。
[0006]在此，根據本發明的氣體系統具有的優點是，能夠將由至少工藝氣體和密封氣體組成的氣體混合物再輸送到氣體系統中。由此，存在于氣體混合物中的工藝氣體沒有消失，因此能夠提高氣體系統的效率。通過將氣體混合物引回，還避免了環境污染或例如在工藝氣體有毒的情況下能夠避免由于分開地保管由工藝氣體和密封氣體組成的氣體混合物而產生的附加耗費進而節約成本。
[0007]此外，根據本發明的一個優選改進方案，在根據本發明的氣體系統中能夠設有至少一個第一管路，以用于將從氣體系統的位于第一壓縮機級的下游的泄漏部中逸出的工藝氣體引回到第一壓縮機級的抽吸側。在此，這種氣體系統具有的優點是，通過泄漏部離開具有第一壓縮機級的氣體系統的所有的工藝氣體通過第一管路被引回，并且尤其至少由工藝氣體或密封氣體組成的氣體混合物也同樣再引回到氣體系統中。由此,工藝氣體沒有消失，以至于能夠進一步提聞氣體系統的效率。
[0008]在本發明的一個尤其優選的改進方案中能夠提出，設有與第一壓縮機級串聯設置的至少一個第二壓縮機級，其中每個壓縮機級包括抽吸側和壓力側，并且在每個壓縮機級之外的密封氣體設置用于防止工藝氣體從壓縮機級的泄漏部中逸出。此外，能夠提出，至少一個第二管路能夠構造為，用于將從氣體系統中逸出的氣體混合物引回到壓縮機級的抽吸偵U。尤其，能夠提出，至少一個第二管路構造為，用于將從氣體系統中逸出的氣體混合物引回到第一壓縮機級的抽吸側和/或引回到氣體系統中的在第一壓縮機級上游的部位。通過使用多個、相繼連接的壓縮機級，尤其兩個或更多壓縮機級，能夠達到更高的工藝氣體壓縮率。
[0009]附加地，在根據本發明的氣體系統中能夠提出，第一管路設置用于將從氣體系統的位于每個壓縮機級下游的泄漏部中逸出的工藝氣體引回到至少一個壓縮機級的抽吸側。
[0010]在這樣構成的氣體系統中，能夠收集純的工藝氣體并且借助于第一管路將所述工藝氣體引回到至少一個壓縮機級的抽吸側。在此，所有第一管路能夠鋪設到第一壓縮機級的抽吸側，但是替選地，也鋪設到一個壓縮機級或多個另外的壓縮機級的抽吸側。在此，在設計氣體系統時確保，第一管路在此總是從壓縮機級下游的泄漏部引向壓縮機級的位于所述泄漏部上游的氣流中的抽吸側。此外，至少由工藝氣體和密封氣體組成的氣體混合物能夠在所有壓縮機級上被收集并且導向壓縮機級的、尤其第一壓縮機級的抽吸側。因此，能夠避免工藝氣體的損耗進而提高氣體系統的效率。
[0011]替選地，能夠將氣體混合物通過至少一個第二管路安排到氣體系統中的第一壓縮機級上游的部位。尤其，在工業工廠中的CO2吸收器中，例如能夠在那再饋入氣體混合物，工藝氣體(CO2)在吸收器中由密封氣體清潔并且再輸送給氣體系統以用于壓縮。由此，實現了效率提高連同保護環境。
[0012]此外，在根據本發明的氣體系統中能夠提出，第一壓縮機級和/或至少一個第二壓縮機級中的至少一個是齒輪傳動潤輪壓縮機(Turbogetriebeverdichter)。在齒輪傳動渦輪壓縮機中，多個單獨的小壓縮機級在殼體中編組，使得各個小壓縮機具有平行的軸，所述軸由至少一個大的驅動齒輪、傳動裝置來驅動。因此，齒輪傳動渦輪壓縮機能夠實現根據本發明的氣體系統的特別緊湊的進而節約空間的結構。
[0013]此外，在根據本發明的氣體系統中能夠提出，氣體系統中的在第一壓縮機級上游的部位是吸收器、尤其是CO2吸收器。根據本發明的氣體系統的所述設計方案例如允許將根據本發明的氣體系統用于從工業設備的廢氣中分離co2。尤其，在此重要的是，沒有工藝氣體、尤其CO2釋放到環境中。為了在氣體系統的端部上得到盡可能純的CO2作為高度壓縮的工藝氣體，在根據本發明的氣體系統的所述實施形式中將由工藝氣體和密封氣體組成的混合物直接饋入到在CO2吸收器中的CO2分離工藝中。由此，工藝氣體、尤其CO2與密封氣體分離并且再輸送給氣體系統以用于壓縮。由此，達到特別高的工藝氣體純度進而達到特別良好的氣體系統效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]接下來，借助于附圖詳細闡述本發明及其改進方案以及其優點。示意地分別示出:
[0015]圖1示出依照根據本發明的結構原理構成的、具有八個壓縮機級的氣體系統的示例的設計方案的視圖；以及
[0016]圖2示出依照根據本發明的結構原理構成的、具有一個壓縮機級的氣體系統的示例的設計方案的視圖。
【具體實施方式】
[0017]具有相同功能和作用方式的元件在圖1和2中分別設有相同的附圖標記。
[0018]圖1示出根據本發明的氣體系統10的示例的設計方案的示意圖，其中氣體系統10具有八個壓縮機級20-27。每個壓縮機級20至27各具有抽吸級(20a至27a)和壓力級(20b至27b)，在所述說明中所提及的壓縮機級在圖1中標明。在此，壓縮機級20-27依次連接，并且通過氣體管路14連接，其中僅示出到第一壓縮機級20的氣體管路14。壓力側20b-26b分別與抽吸側21a-27a連接。因此，通過箭頭指明的、其中僅標記第一箭頭的氣流方向15引導穿過整個氣體系統10，其中工藝氣體18總被進一步壓縮。在所示出的實施例中，兩個壓縮機級(20和21，22和23，24和25，26和27)分別通過各一個共同的傳動軸11在共同的傳動裝置殼體16中被驅動。此外，每個壓縮機級20至27具有示例性地在壓縮機級20上標明的壓縮機殼體28和軸密封殼體29。處理機級22、23和24下游的工藝氣體18的泄漏通過第一管路12導向壓縮機級20的壓力側20b進而導向壓縮機級21的抽吸側21a。在壓縮機級25、26和27下游的工藝氣體18的泄漏通過管路12a導向到壓縮機級23的壓力側23b上進而導向到壓縮機級24的抽吸側24a上。在此，所述管路設計已經考慮到工藝氣體18在氣流方向15上構建在下游的壓縮機級中的已經提高的壓力。可選地將兩個第一壓縮機級20和21的泄漏或逸出的工藝氣體18導向到第一壓縮機級20的抽吸側20a上的管路未被示出。四個傳動軸11中的每個設置在傳動裝置殼體16中。在一個替選的實施形式中，所述傳動軸也能夠設置在共同的傳動裝置殼體16中。穿過傳動裝置殼體16且穿過包圍葉輪的壓縮機殼體28的軸穿透部用軸密封殼體29包圍，所述軸密封殼體用處于升高的壓力下的密封氣體17填充。軸密封殼體29的泄漏被收集并且通過第二管路13引回到氣體系統10中的處于第一壓縮機級20上游的CO2吸收器30，其中由工藝氣體18和密封氣體17組成的氣體混合物從所述軸密封殼體中流出。在CO2吸收器30中，工藝氣體、尤其CO2由密封氣體17清潔并且再經由氣體管路14輸送給第一壓縮機級20。通過所述密封設計工藝氣體18沒有消失并且由此提高整個氣體系統的效率。
[0019]在圖2中示出依照根據本發明的結構原理構成的、具有一個壓縮機級20的氣體系統10的示例的設計方案的視圖。在此，所描述的壓縮機級20也能夠是多個壓縮機級中的第一個。壓縮機級20經由處于傳動裝置殼體16中的傳動軸11驅動。傳動裝置殼體16與壓縮機殼體28通過軸密封殼體29連接，所述軸密封殼體包含用于影響壓力和工藝氣體18、密封氣體17及其混合物的體積流的元件32。在壓縮機級20的上游和下游存在氣體管路14，氣流方向15通過箭頭表示。在壓縮機級20下游從泄漏部逸出的工藝氣體18被收集并且通過第一管路12導向到壓縮機級20的抽吸側20a。為了盡可能地避免工藝氣體18通過在穿過壓縮機殼體28的軸19的穿透部上的泄漏部流出，在軸密封殼體29中存在密封氣體17。所述密封氣體17處于與壓縮機級20中的工藝氣體18的壓力相匹配的壓力水平。能夠將密封氣體17引入軸密封殼體中的可能的輸入管路未被一起示出。逸出的工藝氣體18在軸密封殼體29中與密封氣體17進行混合。由密封氣體17和工藝氣體18組成的混合物被收集并且經由第二管路13同樣輸送給氣體系統10、例如吸收器30。通過所述密封設計，沒有工藝氣體18到達環境中或必須被耗費地清除。
【權利要求】
1.一種用于壓縮工藝氣體(18)的氣體系統(10)，所述氣體系統(10)具有的第一壓縮機級(20)和在所述第一壓縮機級(20)之外的密封氣體(17)以用于防止工藝氣體(18)從所述第一壓縮機級(20)的泄漏部中逸出，其中所述第一壓縮機級(20)包括抽吸側(20a)和壓力側(20b);所述氣體系統(10)具有至少一個第二管路(13)以用于引出從所述氣體系統(10)中逸出的至少由工藝氣體(18)和密封氣體(17)組成的氣體混合物， 其特征在于，所述至少一個第二管路(13)構成用于將逸出的所述氣體混合物引回到所述第一壓縮機級(20)的抽吸側(20a)和/或引回到所述氣體系統(10)中的在所述第一壓縮機級(20)上游的部位。
2.根據權利要求1所述的氣體系統(10)， 其特征在于， 設有至少一個第一管路(12)用于將從所述氣體系統(10)的位于所述第一壓縮機級(20)下游的泄漏部中逸出的工藝氣體(18)引回到所述第一壓縮機級(20)的所述抽吸側(20a)。
3.根據權利要求1或2所述的氣體系統(10)， 其特征在于， 設有與所述第一壓縮機級(20)串聯設置的至少一個第二壓縮機級(21-27)，其中每個壓縮機級(20-27)包括抽吸側(20a-27a)和壓力側(20b_27b)，在每個壓縮機級(21_27)之外的密封氣體(17)設置用于防止工藝氣體(18)從所述壓縮機級(21-27)的泄漏部中逸出，所述至少一個第二管路(13)構成用于將從所述氣體系統(10)中逸出的所述氣體混合物引回到壓縮機級(21-27)的、尤其所述第一壓縮機級(20)的所述抽吸側(20a-27a)，和/或引回到所述氣體系統(10)中的在所述第一壓縮機級(20)上游的部位。
4.根據權利要求3所述的氣體系統(10)， 其特征在于， 第一管路(12，12a)設置用于將從所述氣體系統(10)的位于每個壓縮機級(21-27)下游的泄漏部中逸出的工藝氣體(18)引回到至少一個壓縮機級(21-27)的所述抽吸側(20a_27a)。
5.根據上述權利要求中至少一項所述的氣體系統(10)， 其特征在于， 所述第一壓縮機級(20)和/或所述至少一個第二壓縮機級(21-27)中的至少一個是齒輪傳動渦輪壓縮機。
6.根據上述權利要求中的至少一項所述的氣體系統(10)， 其特征在于， 所述氣體系統(10)中的在所述第一壓縮機級(20)上游的所述部位是吸收器、尤其CO2吸收器(30)。
【文檔編號】F16J15/16GK103764256SQ201280006721
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年1月26日 優先權日:2011年1月26日
【發明者】盧德格爾·阿爾費斯, 克勞斯·艾西爾, 托馬斯·門克, 馬庫斯·萊因霍爾德, 阿克塞爾·斯帕內爾 申請人:西門子公司