一种超临界二氧化碳增压设备
技术领域
本实用新型涉及超临界二氧化碳增压技术领域，具体来说，涉及一种超临界二氧化碳增压设备。
背景技术
当前，二氧化碳的超临界态输送注入流程是先使用压缩机进行预增压，使捕集分离得到的高纯度二氧化碳增压至低于临界点压力下的某一压力（因二氧化碳在临界点压力附近相态表现活跃），再通过深冷液化后使用特种泵增压，使最终压力达到超临界状态。此技术的缺点在于：在现场环境温度较高时，设备投入成本较大，且使用能耗较高。
实用新型内容
针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种超临界二氧化碳增压设备，能够克服现有技术的上述不足。
为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种超临界二氧化碳增压设备，该设备包括一级入口缓冲单元，所述一级入口缓冲单元与跨临界相态增压单元连接，所述跨临界相态增压单元与热风内循环冷却单元连接，所述热风内循环冷却单元与末级入口缓冲单元连接，所述末级入口缓冲单元与超临界相态增压单元连接，所述超临界相态增压单元与出口冷却单元连接；
所述跨临界相态增压单元、超临界相态增压单元均为往复活塞压缩机；所述一级入口缓冲单元、末级入口缓冲单元均为立式缓冲分液罐，所述立式缓冲分液罐内设有隔板和阻尼管，所述阻尼管穿过所述隔板；所述出口冷却单元为鼓风式空冷换热器；
所述热风内循环冷却单元包括空冷式换热器，所述空冷式换热器的侧面设有热风内循环通道，所述空冷式换热器的换热管束下方设有风扇，所述风扇与变频电机连接，所述变频电机与变频控制器连接；所述空冷式换热器的换热管束的两端分别设有热侧介质入口、冷侧介质出口，所述空冷式换热器的换热管束下方设有侧面进风口，所述空冷式换热器的换热管束的上方和下方均设有侧面内循环风口，所述空冷式换热器的换热管束的上方设有顶部出风口，所述侧面进风口设有手动控制百叶窗，所述侧面内循环风口以及顶部出风口设有自动控制百叶窗，所述冷侧介质出口设有温度变送器，所述温度变送器与温度控制器信号连接。
进一步的，所述侧面内循环风口的百叶窗的拉杆、顶部出风口的百叶窗的拉杆均与气动执行器铰接，所述温度控制器信号与所述气动执行器连接。
进一步的，所述隔板水平设置，将立式缓冲分液罐分隔为容积相等的两个腔体。
进一步的，所述阻尼管的内径小于所述立式缓冲分液罐罐体进出口内径。
进一步的，跨临界增压回流管线从热风内循环冷却单元的出口支管连接至一级入口缓冲单元的入口支管；超临界增压回流管线从超临界相态增压单元的出口支管连接至热风内循环冷却单元的入口支管。
进一步的，所述末级入口缓冲单元的底部通过排污管线连接至所述一级入口缓冲单元底部。
进一步的，放空管线连接自超临界相态增压单元的出口支管。
本实用新型的有益效果：通过使用热风内循环冷却单元、末级入口缓冲单元及超临界相态增压单元替代现有的深冷液化工艺及特种泵增压工艺，实现压缩机超临界增压的功能，即仅使用压缩机进行多级增压，使得最终压力达到超临界状态，可降低设备投入成本，减少使用能耗。通过百叶窗自动控制及变频电机变转速控制，实现对冷却介质的温度控制；通过使用温度控制器控制百叶窗的开闭，实现对冷侧出口温度的精确控制。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本实用新型实施例所述的超临界二氧化碳增压设备的结构示意图；
图2是根据本实用新型实施例所述的热风内循环冷却单元的结构示意图；
图3是根据本发明实施例所述的立式缓冲分液罐的结构示意图；
图中：1、一级入口缓冲单元，2、跨临界相态增压单元，3、热风内循环冷却单元，4、末级入口缓冲单元，5、超临界相态增压单元，6、出口冷却单元，7、隔板，8、阻尼管，9、空冷式换热器，10、热风内循环通道，11、风扇，12、变频电机，13、变频控制器，14、热侧介质入口，15、冷侧介质出口，16、侧面进风口，17、侧面内循环风口，18、顶部出风口，19、温度变送器，20、温度控制器，21、气动执行器，22、跨临界增压回流管线，23、超临界增压回流管线，24、排污管线，25、放空管线。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-3所示，根据本实用新型实施例所述的超临界二氧化碳增压设备，包括一级入口缓冲单元1，所述一级入口缓冲单元1与跨临界相态增压单元2连接，所述跨临界相态增压单元2与热风内循环冷却单元3连接，所述热风内循环冷却单元3与末级入口缓冲单元4连接，所述末级入口缓冲单元4与超临界相态增压单元5连接，所述超临界相态增压单元5与出口冷却单元6连接。
所述跨临界相态增压单元2、超临界相态增压单元5均为适用于二氧化碳介质的往复活塞压缩机；所述一级入口缓冲单元1、末级入口缓冲单元4均为立式缓冲分液罐，所述一级入口缓冲单元1的入口管道上设有切断阀，所述立式缓冲分液罐内设有隔板7和阻尼管8，所述阻尼管8穿过所述隔板7，形成一个低通滤波器，用以削弱通过罐体的气流脉冲。所述隔板7水平设置，将立式缓冲分液罐分隔为容积相等的两个腔体，立式缓冲分液罐罐体的进口设在下部腔体的侧壁，立式缓冲分液罐罐体的出口设在上部腔体的侧壁，进入下部腔体的气流经气液分离及缓冲后，气体部分通过阻尼管8进入上部腔体，进一步得到缓冲。所述阻尼管8的内径小于所述立式缓冲分液罐罐体进出口内径，对气流形成阻尼效果，且气流经过阻尼管8的压力损失不超过0.5%；所述阻尼管8的长度应避开0.8~1.2倍的气流脉冲引起的共振管道长度。所述出口冷却单元6为鼓风式空冷换热器，所述出口冷却单元6的出口管道上设有切断阀。
所述热风内循环冷却单元3包括空冷式换热器9，所述空冷式换热器9的侧面设有热风内循环通道10，所述空冷式换热器9的换热管束下方设有风扇11，所述风扇11与变频电机12连接，所述变频电机12与变频控制器13连接；所述空冷式换热器9的换热管束上下部分为封闭结构，所述空冷式换热器9的换热管束的两端分别设有热侧介质入口14、冷侧介质出口15，所述空冷式换热器9的换热管束的下方设有侧面进风口16，所述空冷式换热器9的换热管束的上方和下方均设有侧面内循环风口17，所述空冷式换热器9的换热管束的上方设有顶部出风口18，所述侧面进风口16设有手动百叶窗，所述侧面内循环风口17以及顶部出风口18设有自动控制百叶窗，所述冷侧介质出口15设有温度变送器19，所述温度变送器19与温度控制器20信号连接。
所述温度控制器20与所述气动执行器21信号连接，所述侧面内循环风口17的百叶窗的拉杆、顶部出风口18的百叶窗的拉杆均与气动执行器21铰接，确保在温度控制器20失效时，顶部出风口百叶窗关闭，而热风内循环通道百叶窗打开。
跨临界增压回流管线22从热风内循环冷却单元3的出口支管连接至一级入口缓冲单元1的入口支管；超临界增压回流管线23从超临界相态增压单元5的出口支管连接至热风内循环冷却单元3的入口支管。所述末级入口缓冲单元4的底部通过排污管线24连接至所述一级入口缓冲单元1底部。所述放空管线25连接自超临界相态增压单元5的出口支管。
在具体使用时,高纯度二氧化碳介质经一级入口缓冲单元1进入跨临界相态增压单元2，二氧化碳介质经过一级或两级增压，由低压气态压缩为超临界相态；压缩后的高温二氧化碳介质进入热风内循环冷却单元3进行冷却，热风内循环冷却单元使用空冷式换热器及温度控制器，将冷却后的二氧化碳介质温度控制在45~65℃,防止在环境温度较低时，介质因过冷而被液化；冷却后的超临界相态二氧化碳经过末级入口缓冲单元4进入超临界相态增压单元5，增压后的二氧化碳介质经出口冷却单元6冷却至需要的温度后排出。
热风内循环冷却单元3，用于在环境温度介于-40~50℃之间时，将冷却后的二氧化碳介质温度控制在45~65℃（安装在冷侧介质出口的温度变送器可执行高低温联锁控制）,防止在环境温度较低时，介质因过冷而被液化,从而实现压缩机超临界增压的功能。
在调节设备流量时，二氧化碳跨临界增压后部分介质从热风内循环冷却单元下游支管经跨临界增压回流管线22及跨临界增压回流管线22上安装的流量调节阀回流至一级入口缓冲单元上游，超临界增压后部分介质从出口冷却单元6上游支管经超临界增压回流管线23及超临界增压回流管线23上安装的流量调节阀回流至热风内循环冷却单元3上游。
在执行设备放空指令时，超临界相态二氧化碳从出口冷却单元上游支管经放空管线25及放空管线25上安装的放空阀放空。
末级入口缓冲单元4在执行排污指令时，相应立式缓冲分液罐底部的排污阀打开，排污至一级入口缓冲单元1；一级入口缓冲单元1由排污管线24及排污管线24上安装的排污阀直接排污。
综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过使用热风内循环冷却单元、末级入口缓冲单元及超临界相态增压单元替代现有的深冷液化工艺及特种泵增压工艺，实现压缩机超临界增压的功能，即仅使用压缩机进行多级增压，使得最终压力达到超临界状态，可降低设备投入成本，减少使用能耗。通过百叶窗自动控制及变频电机变转速控制，实现对冷却介质的温度控制；通过使用温度控制器控制百叶窗的开闭，实现对冷侧出口温度的精确控制。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
