本发明公开了一种冷却气体压缩机进口气体的系统和方法，所述的冷却气体压缩机进口气体的系统包括高压蒸发器，在高压蒸发器中进行换热，从而实现对压缩机出口气体的冷却；且通过高压蒸发器交换的热量推动ORC透平转动，ORC透平带动ORC压缩机运动，以对制冷剂气体进行压缩；压缩之后的制冷剂气体和ORC透平排气口排出的高压制冷剂气体经过冷凝器冷凝之后，液态制冷剂一方面经过加压泵被送入高压蒸发器，一方面经过减压阀被送入低压蒸发器，以实现对所述压缩机进口气体的冷却；在所述低压蒸发器中气化的液态制冷器被送回制冷压缩机，从而实现制冷剂的循环工作；可见本发明采用涡轮发动机对压缩机的级后余热进行利用，能源回收效率高。
1.一种冷却气体压缩机进口气体的系统，其特征在于，包括高压蒸发器、ORC透平、ORC压缩机、冷凝器、高压减压阀、低压减压阀、低压蒸发器、经济器和加压泵；
所述高压蒸发器、低压蒸发器和经济器均包括制冷剂入口、制冷剂出口、被冷却介质入口和被冷却介质出口；
所述冷凝器包括制冷剂入口、制冷剂出口、冷却介质入口和冷却介质出口；
所述高压蒸发器的被冷却介质入口连接于所述气体压缩机的排气口；
所述高压蒸发器的制冷剂出口连接于所述ORC透平的进气口；
所述ORC透平的排气口连接于所述冷凝器的制冷剂入口；
所述ORC压缩机的排气口连接于所述冷凝器的制冷剂入口；
所述冷凝器的制冷剂出口分别连接于所述高压减压阀的入口和加压泵的入口；
所述加压泵的出口连接于所述高压蒸发器的制冷剂入口；
所述高压减压阀的出口连接于所述经济器的制冷剂入口；
所述经济器的制冷剂出口连接于所述低压减压阀的入口；
所述经济器的制冷剂出口还连接于所述ORC压缩机的进气口；
所述低压减压阀的出口连接于所述低压蒸发器的制冷剂入口；
所述低压蒸发器的制冷剂出口连接于所述ORC压缩机的进气口；
所述经济器的被冷却介质出口连接于所述低压蒸发器的被冷却介质入口；
所述低压蒸发器的被冷却介质出口连接于所述气体压缩机的进气口。
2.根据权利要求1所述的冷却气体压缩机进口气体的系统，其特征在于，所述气体压缩机为多级气体压缩机，所述高压蒸发器的被冷却介质入口连接于多级压缩机的级出口，所述低压蒸发器的被冷却介质出口连接于所述多级气体压缩机的上一级的级进气口。
3.根据权利要求1所述的冷却气体压缩机进口气体的系统，其特征在于，所述ORC压缩机为双级ORC制冷压缩机，所述经济器的制冷剂出口连接于所述双级ORC制冷压缩机的第二级进气口，所述低压蒸发器的制冷剂出口连接于所述双级ORC制冷压缩机的第一级进气口。
4.根据权利要求3所述的冷却气体压缩机进口气体的系统，其特征在于，所述双级ORC制冷压缩机与所述ORC透平为一体结构，形成ORC透平制冷压缩一体机，所述ORC透平制冷压缩一体机包括中间体、主轴、涡轮蜗壳、一级蜗壳、二级蜗壳、涡轮叶轮、一级叶轮、二级叶轮、中间隔板、推力盘和密封件；
所述中间体的两端为具有凹槽的法兰，所述主轴通过轴承可转动地设置于所述中间体内；
所述涡轮蜗壳固定于所述中间体的左端，所述二级蜗壳固定于所述中间体的右端，所述一级蜗壳固定于所述二级蜗壳上；
所述涡轮叶轮固定于所述主轴的左端，且位于所述涡轮蜗壳内；所述二级叶轮固定于所述主轴的右端，且位于所述二级蜗壳内；所述一级叶轮固定于所述主轴的右端，且位于所述二级叶轮的右侧，并位于所述一级蜗壳内；
所述主轴的右端还设置有中间隔板，所述中间隔板位于所述一级叶轮和二级叶轮之间；
所述主轴的左端还套设有推力盘，所述推力盘上套设有密封件，且所述密封件固定于所述中间体的左端。
5.一种冷却多级压缩机进口气体的系统，其特征在于，包括高压蒸发器、ORC透平、ORC压缩机、冷凝器、高压减压阀、低压减压阀、低压蒸发器、经济器、加压泵和水冷却器；
所述高压蒸发器、低压蒸发器和经济器均包括制冷剂入口、制冷剂出口、被冷却介质入口和被冷却介质出口；
所述冷凝器包括制冷剂入口、制冷剂出口、冷却介质入口和冷却介质出口；
所述水冷却器包括被冷却介质入口、被冷却介质出口、冷却介质入口和冷却介质出口；
所述高压蒸发器的被冷却介质入口连接于多级压缩机的级出口；
所述高压蒸发器的被冷却介质出口连接于所述水冷却器被冷却介质的入口；
所述高压蒸发器的制冷剂出口连接于所述ORC透平的进气口；
所述ORC透平的排气口连接于所述冷凝器的制冷剂入口；
所述ORC压缩机的排气口连接于所述冷凝器的制冷剂入口；
所述冷凝器的制冷剂出口分别连接于所述高压减压阀的入口和加压泵的入口；
所述加压泵的出口连接于所述高压蒸发器的制冷剂入口；
所述高压减压阀的出口连接于所述经济器的制冷剂入口；
所述经济器的制冷剂出口连接于所述低压减压阀的入口；
所述经济器的制冷剂出口还连接于所述ORC压缩机的进气口；
所述低压减压阀的出口连接于所述低压蒸发器的制冷剂入口；
所述低压蒸发器的制冷剂出口连接于所述ORC压缩机的进气口；
所述经济器的被冷却介质入口连接于所述水冷却器的被冷却介质出口；
所述经济器的被冷却介质出口连接于所述低压蒸发器的被冷却介质入口；
所述低压蒸发器的被冷却介质出口连接于所述多级压缩机的下一级的级进口。
6.根据权利要求5所述的冷却多级压缩机进口气体的系统，其特征在于，所述ORC压缩机为双级ORC制冷压缩机，所述经济器的制冷剂出口连接于所述双级ORC制冷压缩机的第二级进气口，所述低压蒸发器的制冷剂出口连接于所述双级ORC制冷压缩机的第一级进气口。
7.根据权利要求6所述的冷却多级压缩机进口气体的系统，其特征在于，所述双级ORC制冷压缩机与所述ORC透平为一体结构，形成ORC透平制冷压缩一体机，所述ORC透平制冷压缩一体机包括中间体、主轴、涡轮蜗壳、一级蜗壳、二级蜗壳、涡轮叶轮、一级叶轮、二级叶轮、中间隔板、推力盘和密封件；
所述中间体的两端为具有凹槽的法兰，所述主轴通过轴承可转动地设置于所述中间体内；
所述涡轮蜗壳固定于所述中间体的左端，所述二级蜗壳固定于所述中间体的右端，所述一级蜗壳固定于所述二级蜗壳上；
所述涡轮叶轮固定于所述主轴的左端，且位于所述涡轮蜗壳内；所述二级叶轮固定于所述主轴的右端，且位于所述二级蜗壳内；所述一级叶轮固定于所述主轴的右端，且位于所述二级叶轮的右侧，并位于所述一级蜗壳内；
所述主轴的右端还设置有中间隔板，所述中间隔板位于所述一级叶轮和二级叶轮之间；
所述主轴的左端还套设有推力盘，所述推力盘上套设有密封件，且所述密封件固定于所述中间体的左端。
8.一种冷却气体压缩机进口气体的方法，其特征在于，包括：S10、气体压缩机所排出的气体经高压蒸发器冷却后排出，且其通过高压蒸发器所释放的热量用于加热制冷剂液体，所述制冷剂液体在所述高压蒸发器中气化，形成制冷剂气体；
S20、所述制冷剂气体驱动ORC透平转动，所述ORC透平带动双级ORC制冷压缩机转动；并将所述ORC透平排出的制冷剂气体输送至冷凝器；
S30、所述制冷剂气体经所述冷凝器冷凝后成制冷剂液体，所述制冷剂液体一部分通过加压泵输送至高压蒸发器，一部分通过高压减压阀输送至经济器；
S40、所述经济器对进入所述气体压缩机的气体进行冷却，且其排出的制冷剂气体被输送至双级ORC制冷压缩机的第二级，经所述双级ORC制冷压缩机的第二级压缩后，输送至所述冷凝器；余下的制冷剂液体经过低压减压阀输送至低压蒸发器；
S50、所述低压蒸发器对所述经济器排出的进入所述气体压缩机的气体进行冷却，并将进入所述气体压缩机的气体输送至所述气体压缩机；
S60、所述低压蒸发器所排出的制冷剂气体输送至双级ORC制冷压缩机的第一级，并经所述双级ORC制冷压缩机压缩后，输送至所述冷凝器。
9.一种冷却多级气体压缩机进口气体的方法，其特征在于，包括：S10、所述多级气体压缩机本级所排出的气体经高压蒸发器冷却后，输送至水冷却器，并通过所述水冷却器冷却后，输送至经济器；且所述多级气体压缩机所排出的气体经过高压蒸发器时所释放的热量用于加热制冷剂液体，所述制冷剂液体在所述高压蒸发器中气化，形成制冷剂气体；
S20、所述制冷剂气体驱动ORC透平转动，所述ORC透平带动双级ORC制冷压缩机转动；将所述ORC透平排出的制冷剂气体输送至冷凝器；
S30、所述制冷剂气体经所述冷凝器冷凝后成制冷剂液体，所述制冷剂液体一部分通过加压泵输送至高压蒸发器，一部分通过高压减压阀输送至经济器；
S40、所述经济器对S10步骤中经过水冷却器冷却后的气体进行进一步冷却，且其排出的制冷剂气体被输送至双级ORC制冷压缩机的第二级，经所述双级ORC制冷压缩机的第二级压缩后，输送至所述冷凝器；余下的制冷剂液体经过低压减压阀输送至低压蒸发器；
S50、所述低压蒸发器对所述经济器排出的进入所述多级气体压缩机的气体进行冷却，并将进入所述多级气体压缩机的气体输送至所述多级气体压缩机的下一级；
S60、所述低压蒸发器所排出的制冷剂气体输送至双级ORC制冷压缩机的第一级，并经所述双级ORC制冷压缩机压缩后，输送至所述冷凝器。
冷却气体压缩机进口气体的系统和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种压缩机的辅助设备，尤其涉及一种冷却气体压缩机进口气体的系统和方法。
背景技术
[0002] 空气或其它工质的压缩机每一级的功耗在压比一定的情况下与进口绝对温度成正比；如进口温度降低10％，则能耗降低10％。这是任何气动设计改进、压缩机驱动系统优化都难以实现的。常用多级工业压缩机级后排气温度一般为100℃左右，为了降低下一级的能耗一般采用级间冷却系统。现有冷却系统采用环境水将上一级排气温度降低到环境温度，然后冷却后的气体进入到下一级，被进一步压缩。
[0003] 现有级后余热一般被排放到大气中，不仅造成能源浪费，而且造成热污染。采用ORC余热发电是当前利用超低温余热(余热温度在90～110℃之间)的一种方法，但发电效率极低，一次性投入成本极高(约为15000元/kW)。发出的电由于不稳定，难以并入大电网，常被称为垃圾电。
[0004] 降低压缩机进口气体温度的一种可选方法是利用电机驱动的制冷设备来实现，但由于制冷压缩机需要在高速运行，需要增速齿轮箱将工频电机的转速提高后才能驱动压缩机。这种方式造成了两个问题，一是齿轮箱的机械传动损失及高速齿轮旋转引起润滑油旋转的鼓风损失；二是润滑油进入制冷剂引起换热器性能降低，还需要额外的设备进行制冷剂和润滑油的分离。
[0005] 利用余热的另一种方法是溴化锂吸收式制冷。吸收式制冷的COP很低，在上述温度条件下COP难以达到1.0(ARI工况下，离心水冷机组的COP已经超过7.0)。溴化锂属于盐类，对换热器有腐蚀作用，需要采用昂贵的材料，维修周期短。经常吸收式制冷机的寿命比压缩机还短。
[0006] 综上可以看出，现有技术中还不存在能对压缩机的级后余热进行有效利用的方法和系统。
发明内容
[0007] 本发明目的是提供一种冷却气体压缩机进口气体的系统和方法，其能降低气体压缩机各级进口气体温度，且能在不消耗额外动力的条件下把气体压缩机的各级进口温度降低到低压环境的温度，显著降低压缩机的功耗。
[0008] 本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种冷却气体压缩机进口气体的系统，包括高压蒸发器、ORC透平、ORC压缩机、冷凝器、高压减压阀、低压减压阀、低压蒸发器、经济器和加压泵；
[0009] 所述高压蒸发器、低压蒸发器和经济器均包括制冷剂入口、制冷剂出口、被冷却介质入口和被冷却介质出口；
[0010] 所述冷凝器包括制冷剂入口、制冷剂出口、冷却介质入口和冷却介质出口；
[0011] 所述高压蒸发器的被冷却介质入口连接于所述气体压缩机的排气口；
[0012] 所述高压蒸发器的制冷剂出口连接于所述ORC透平的进气口；
[0013] 所述ORC透平的排气口连接于所述冷凝器的制冷剂入口；
[0014] 所述ORC透平驱动所述ORC压缩机旋转；
[0015] 所述ORC压缩机的排气口连接于所述冷凝器的制冷剂入口；
[0016] 所述冷凝器的制冷剂出口分别连接于所述高压减压阀的入口和加压泵的入口；
[0017] 所述加压泵的出口连接于所述高压蒸发器的制冷剂入口；
[0018] 所述高压减压阀的出口连接于所述经济器的制冷剂入口；
[0019] 所述经济器的制冷剂出口连接于所述低压减压阀的入口；
[0020] 所述经济器的制冷剂出口还连接于所述ORC压缩机的进气口；
[0021] 所述低压减压阀的出口连接于所述低压蒸发器的制冷剂入口；
[0022] 所述低压蒸发器的制冷剂出口连接于所述ORC压缩机的进气口；
[0023] 所述经济器的被冷却介质出口连接于所述低压蒸发器的被冷却介质入口；
[0024] 所述低压蒸发器的被冷却介质出口连接于所述气体压缩机的进气口。
[0025] 本发明解决技术问题还采用如下技术方案：一种冷却多级压缩机进口气体的系统，包括高压蒸发器、ORC透平、ORC压缩机、冷凝器、高压减压阀、低压减压阀、低压蒸发器、经济器、加压泵和水冷却器；
[0026] 所述高压蒸发器、低压蒸发器和经济器均包括制冷剂入口、制冷剂出口、被冷却介质入口和被冷却介质出口；
[0027] 所述冷凝器包括制冷剂入口、制冷剂出口、冷却介质入口和冷却介质出口；
[0028] 所述水冷却器包括被冷却介质入口、被冷却介质出口、冷却介质入口和冷却介质出口；
[0029] 所述高压蒸发器的被冷却介质入口连接于多级压缩机的级出口；
[0030] 所述高压蒸发器的被冷却介质出口连接于所述水冷却器被冷却介质的入口；
[0031] 所述高压蒸发器的制冷剂出口连接于所述ORC透平的进气口；
[0032] 所述ORC透平的排气口连接于所述冷凝器的制冷剂入口；
[0033] 所述ORC透平驱动所述ORC压缩机旋转；
[0034] 所述ORC压缩机的排气口连接于所述冷凝器的制冷剂入口；
[0035] 所述冷凝器的制冷剂出口分别连接于所述高压减压阀的入口和加压泵的入口；
[0036] 所述加压泵的出口连接于所述高压蒸发器的制冷剂入口；
[0037] 所述高压减压阀的出口连接于所述经济器的制冷剂入口；
[0038] 所述经济器的制冷剂出口连接于所述低压减压阀的入口；
[0039] 所述经济器的制冷剂出口还连接于所述ORC压缩机的进气口；
[0040] 所述低压减压阀的出口连接于所述低压蒸发器的制冷剂入口；
[0041] 所述低压蒸发器的制冷剂出口连接于所述ORC压缩机的进气口；
[0042] 所述经济器的被冷却介质入口连接于所述水冷却器的被冷却介质出口；
[0043] 所述经济器的被冷却介质出口连接于所述低压蒸发器的被冷却介质入口；
[0044] 所述低压蒸发器的被冷却介质出口连接于所述多级压缩机的下一级的级进口。
[0045] 可选的，所述气体压缩机为多级气体压缩机，所述高压蒸发器的被冷却介质入口连接于多级压缩机的级出口，所述低压蒸发器的被冷却介质出口连接于所述多级气体压缩机的上一级的级进气口。
[0046] 可选的，所述ORC压缩机为双级ORC制冷压缩机，所述经济器的制冷剂出口连接于所述双级ORC制冷压缩机的第二级进气口，所述低压蒸发器的制冷剂出口连接于所述双级ORC制冷压缩机的第一级进气口。
[0047] 可选的，所述双级ORC制冷压缩机与所述ORC透平为一体结构，形成ORC透平制冷压缩一体机，所述ORC透平制冷压缩一体机包括中间体、主轴、涡轮蜗壳、一级蜗壳、二级蜗壳、涡轮叶轮、一级叶轮、二级叶轮、中间隔板、推力盘和密封件；
[0048] 所述中间体的两端为具有凹槽的法兰，所述主轴通过轴承可转动地设置于所述中间体内；
[0049] 所述涡轮蜗壳固定于所述中间体的左端，所述二级蜗壳固定于所述中间体的右端，所述一级蜗壳固定于所述二级蜗壳上；
[0050] 所述涡轮叶轮固定于所述主轴的左端，且位于所述涡轮蜗壳内；所述二级叶轮固定于所述主轴的右端，且位于所述二级蜗壳内；所述一级叶轮固定于所述主轴的右端，且位于所述二级叶轮的右侧，并位于所述一级蜗壳内；
[0051] 所述主轴的右端还设置有中间隔板，所述中间隔板位于所述一级叶轮和二级叶轮之间；
[0052] 所述主轴的左端还套设有推力盘，所述推力盘上套设有密封件，且所述密封件212固定于所述中间体的左端。
[0053] 本发明解决技术问题还采用如下技术方案：一种冷却气体压缩机进口气体的方法，包括：
[0054] S10、气体压缩机所排出的气体经高压蒸发器冷却后排出，且其通过高压蒸发器所释放的热量用于加热制冷剂液体，所述制冷剂液体在所述高压蒸发器中气化，形成制冷剂气体；
[0055] S20、所述制冷剂气体驱动ORC透平转动，所述ORC透平带动双级ORC制冷压缩机转动；并将所述ORC透平排出的制冷剂气体输送至冷凝器；
[0056] S30、所述制冷剂气体经所述冷凝器冷凝后成制冷剂液体，所述制冷剂液体一部分通过加压泵输送至高压蒸发器，一部分通过高压减压阀输送至经济器；
[0057] S40、所述经济器对进入所述气体压缩机的气体进行冷却，且其排出的制冷剂气体被输送至双级ORC制冷压缩机的第二级，经所述双级ORC制冷压缩机的第二级压缩后，输送至所述冷凝器；余下的制冷剂液体经过低压减压阀输送至所述低压蒸发器；
[0058] S50、所述低压蒸发器对所述经济器排出的进入所述气体压缩机的气体进行冷却，并将进入所述气体压缩机的气体输送至所述气体压缩机；
[0059] S60、所述低压蒸发器所排出的制冷剂气体输送至双级ORC制冷压缩机的第一级，并经所述双级ORC制冷压缩机压缩后，输送至所述冷凝器。
[0060] 本发明解决技术问题还采用如下技术方案：一种冷却多级气体压缩机进口气体的方法，包括：
[0061] S10、所述多级气体压缩机本级所排出的气体经高压蒸发器冷却后，输送至所述水冷却器，并通过所述水冷却器冷却后，输送至经济器；且所述多级气体压缩机所排出的气体经过高压蒸发器时所释放的热量用于加热制冷剂液体，所述制冷剂液体在所述高压蒸发器中气化，形成制冷剂气体；
[0062] S20、所述制冷剂气体驱动ORC透平转动，所述ORC透平带动双级ORC制冷压缩机转动；将所述ORC透平排出的制冷剂气体输送至冷凝器；
[0063] S30、所述制冷剂气体经所述冷凝器冷凝后成制冷剂液体，所述制冷剂液体一部分通过加压泵输送至高压蒸发器，一部分通过高压减压阀输送至经济器；
[0064] S40、所述经济器对S10步骤中经过水冷却器冷却后的气体进行进一步冷却，且其排出的制冷剂气体被输送至双级ORC制冷压缩机的第二级，经所述双级ORC制冷压缩机的第二级压缩后，输送至所述冷凝器；余下的制冷剂液体经过低压减压阀输送至所述低压蒸发器；
[0065] S50、所述低压蒸发器对所述经济器排出的进入所述多级气体压缩机的气体进行冷却，并将进入所述多级气体压缩机的气体输送至所述多级气体压缩机的下一级；
[0066] S60、所述低压蒸发器所排出的制冷剂气体输送至双级ORC制冷压缩机的第一级，并经所述双级ORC制冷压缩机压缩后，输送至所述冷凝器。
[0067] 本发明具有如下有益效果：所述冷却气体压缩机进口气体的系统的ORC循环包括高压蒸发器，在高压蒸发器中压缩机上级(对多级压缩机而言)排出的高温被冷却介质与制冷剂进行换热，制冷剂升温气化，被冷却介质温度降低；所述冷却气体压缩机进口气体的系统还可以包括水冷却器；来自所述高压蒸发器的被冷却介质在水冷却器中被第二次冷却，热量被水带走；所述冷却气体压缩机进口气体的系统的制冷循环包括经济器，在经济器中来自水冷却器的气体压缩机的工质(即被冷却介质，可以是空气)与制冷剂进行换热，制冷剂升温气化，被冷却介质被第三次冷却；所述冷却气体压缩机进口气体的系统的制冷循环还包括低压蒸发器，在低压蒸发器中来自经济器的被冷却介质与制冷剂进行换热，制冷剂升温气化，被冷却介质被第四次冷却，随后返回到多级压缩机，被继续压缩；所述冷却气体压缩机进口气体的系统的ORC循环还包括ORC透平，来自所述高压蒸发器的高温气态制冷剂在ORC透平中膨胀，驱动所述ORC透平转动；所述冷却气体压缩机进口气体的系统的制冷循环还包括双级ORC制冷压缩机，对气态制冷剂进行压缩；压缩之后的气态制冷剂和ORC透平排气口排出的气态制冷剂被送入冷凝器，冷凝之后的液态制冷剂一部分经过加压泵被送入高压蒸发器，其余部分经过减压阀被送入经济器；在所述经济器中部分液态制冷剂吸热气化，与进减压阀产生的气态制冷剂一起被双级ORC制冷压缩机的第二级吸入；经济器中其余液态制冷剂通过减压阀后进入低压蒸发器；在所述低压蒸发器中液态制冷剂吸热气化被双级ORC制冷压缩机吸入，从而实现制冷剂的循环工作；可见本发明采用ORC透平对气体压缩机的级后余热进行利用，与传统的溴化锂制冷相比，能够把气体压缩机排出气体降低到更低的温度。
附图说明
[0068] 图1为本发明的冷却气体压缩机进口气体的系统的结构示意图；
[0069] 图2为本发明的冷却多级气体压缩机进口气体的系统的结构示意图；
[0070] 图3为本发明的ORC透平制冷压缩一体机的结构示意图。
[0071] 图中标记示意为：101-高压蒸发器；102-ORC透平；103-ORC压缩机；104-冷凝器；105-高压减压阀；106-低压减压阀；107-低压蒸发器；108-经济器；109-加压泵；111-水冷却器；201-中间体；202-主轴；203-涡轮蜗壳；204-一级蜗壳；205-二级蜗壳；206-涡轮叶轮；
207-一级叶轮；208-二级叶轮；209-中间隔板；210-轴套；211-推力盘；212-密封件；213-锁母。
具体实施方式
[0072] 下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。图中所示的“→”表示进入所述气体压缩机所排出的气体(被冷却介质)流通线路， 表示制冷剂流通线路； 表示排放到环境中的热量。
[0073] 实施例1
[0074] 参考图1，本实施例提供了一种冷却气体压缩机进口气体的系统，包括高压蒸发器101、ORC透平102、ORC压缩机103、冷凝器104、高压减压阀105、低压减压阀106、低压蒸发器
107、经济器108和加压泵109；所述高压和低压意思是指通过所述蒸发器或者减压阀内部的流体压力或者对技术术语进行区分；
[0075] 所述高压蒸发器101、低压蒸发器107和经济器108均包括制冷剂入口、制冷剂出口、被冷却介质入口和被冷却介质出口；所述被冷却介质为所述气体压缩机的工质，可以为空气或者其他气体；
[0076] 所述冷凝器104包括制冷剂入口、制冷剂出口、冷却介质入口和冷却介质出口；所述冷却介质可以为环境水，以通过所述冷凝器104将热量排放至环境中；
[0077] 所述高压蒸发器101的被冷却介质入口连接于所述气体压缩机的排气口；当所述气体压缩机为单级气体压缩机时，所述高压蒸发器101的被冷却介质入口连接于所述单级气体压缩机的排气口；当所述气体压缩机为多级气体压缩机时，所述多级气体压缩机具有多个级出口，其中的一个级出口连接于所述高压蒸发器101的被冷却介质入口；
[0078] 所述高压蒸发器101的被冷却介质出口作为所述气体压缩机的排气口；即所述高压蒸发器的被冷却介质出口向外排出被压缩后的高压气体；
[0079] 所述高压蒸发器101的制冷剂出口连接于所述ORC透平102的进气口；
[0080] 所述ORC透平102的排气口连接于所述冷凝器104的制冷剂入口；
[0081] 所述ORC透平102驱动所述ORC压缩机103旋转；
[0082] 所述ORC压缩机103的排气口连接于所述冷凝器104的制冷剂入口；即所述ORC压缩机103的排气口所排出的具有压力的制冷剂与所述ORC透平102的排气口所排出的具有压力的制冷剂汇合后，输入至所述冷凝器104的制冷剂入口；
[0083] 所述冷凝器104的制冷剂出口分别连接于所述高压减压阀105的入口和加压泵109的入口；
[0084] 所述加压泵109的出口连接于所述高压蒸发器101的制冷剂入口；
[0085] 所述高压减压阀105的出口连接于所述经济器108的制冷剂入口；
[0086] 所述经济器108的制冷剂出口连接于所述低压减压阀106的入口；
[0087] 所述经济器108的制冷剂出口还连接于所述ORC压缩机103的进气口；优选地，所述ORC压缩机103为双级ORC制冷压缩机，所述经济器的制冷剂出口还连接于所述双级ORC制冷压缩机的第二级进气口；
[0088] 所述低压减压阀106的出口连接于所述低压蒸发器107的制冷剂入口；
[0089] 所述低压蒸发器107的制冷剂出口连接于所述ORC压缩机103的进气口，所述ORC压缩机103可以为双级ORC制冷压缩机，所述低压蒸发器107的制冷剂出口连接于所述双级ORC制冷压缩机的进气口(第一级的进气口)；
[0090] 所述经济器108的被冷却介质入口作为所述气体压缩机的气体吸入口；
[0091] 所述经济器108的被冷却介质出口连接于所述低压蒸发器107的被冷却介质入口；
[0092] 所述低压蒸发器107的被冷却介质出口连接于所述气体压缩机的进气口，当所述气体压缩机为单级气体压缩机时，所述低压蒸发器107的被冷却介质出口连接于所述单级气体压缩机的进气口；当所述气体压缩机为多级气体压缩机时，所述低压蒸发器107的被冷却介质出口连接于所述多级气体压缩机的上一级(相对于所述多级气体压缩机的排气级)的级进气口。
[0093] 为解决由于所述经济器的制冷剂出口所排出的制冷剂的压力大于所述低压蒸发器的制冷剂出口所排出的制冷剂压力所带来的低压蒸发器效率低下的问题，本实施例中，所述ORC压缩机103为双级ORC制冷压缩机，其包括第一级进气口和第二级进气口，所述经济器108的制冷剂出口连接于所述双级ORC制冷压缩机的第二级进气口，所述低压蒸发器107的制冷剂出口连接于所述双级ORC制冷压缩机的第一级进气口，采用此连接方式，通过所述双级ORC制冷压缩机的第一级对所述低压蒸发器107所排出的制冷剂气体进行压缩后，与所述经济器108的制冷剂出口所排出的制冷剂气体进行汇合，输入至所述双级ORC制冷压缩机的第二级进行进一步压缩，提高了所述低压蒸发器的工作效率，且也提高了所述双级ORC制冷压缩机的工作效率。
[0094] 本实施例中，对多级气体压缩机而言，其各级之间的级间冷却器可以采用实施例2的系统。
[0095] 实施例2
[0096] 参考图2，本实施例提供了一种冷却多级气体压缩机进口气体的系统，包括高压蒸发器101、ORC透平102、ORC压缩机103、冷凝器104、高压减压阀105、低压减压阀106、低压蒸发器107、经济器108、加压泵109和水冷却器111；
[0097] 所述高压蒸发器101、低压蒸发器107和经济器108均包括制冷剂入口、制冷剂出口、被冷却介质入口和被冷却介质出口；
[0098] 所述冷凝器104包括制冷剂入口、制冷剂出口、冷却介质入口和冷却介质出口；
[0099] 所述水冷却器111包括被冷却介质入口、被冷却介质出口、冷却介质入口和冷却介质出口；
[0100] 所述高压蒸发器101的被冷却介质入口连接于多级气体压缩机的级出口；
[0101] 所述高压蒸发器101的被冷却介质出口连接于所述水冷却器111被冷却介质的入口；
[0102] 所述高压蒸发器101的制冷剂出口连接于所述ORC透平102的进气口；
[0103] 所述ORC透平102的排气口连接于所述冷凝器104的制冷剂入口；
[0104] 所述ORC透平102驱动所述ORC压缩机103旋转；
[0105] 所述ORC压缩机103的排气口连接于所述冷凝器104的制冷剂入口；
[0106] 所述冷凝器104的制冷剂出口分别连接于所述高压减压阀105的入口和加压泵109的入口；
[0107] 所述加压泵109的出口连接于所述高压蒸发器101的制冷剂入口；
[0108] 所述高压减压阀105的出口连接于所述经济器108的制冷剂入口；
[0109] 所述经济器108的制冷剂出口连接于所述低压减压阀106的入口；
[0110] 所述经济器108的制冷剂出口还连接于所述ORC压缩机103的进气口；
[0111] 所述低压减压阀106的出口连接于所述低压蒸发器107的制冷剂入口；
[0112] 所述低压蒸发器107的制冷剂出口连接于所述ORC压缩机103的进气口；
[0113] 所述经济器108的被冷却介质入口连接于所述水冷却器111的被冷却介质出口；
[0114] 所述经济器108的被冷却介质出口连接于所述低压蒸发器107的被冷却介质入口；
[0115] 所述低压蒸发器107的被冷却介质出口连接于所述多级压缩机的下一级的级进口。
[0116] 本实施例中，所述ORC压缩机103为双级ORC制冷压缩机，所述经济器108的制冷剂出口连接于所述双级ORC制冷压缩机的第二级进气口，所述低压蒸发器107的制冷剂出口连接于所述双级ORC制冷压缩机的第一级进气口。
[0117] 本实施例中，所述多级气体压缩机的第一级的进口气体可以采用如实施例1所述的冷却气体压缩机进口气体的系统进行冷却。
[0118] 实施例3
[0119] 参考图3，本实施例提供了一种ORC透平制冷压缩一体机，包括中间体201、主轴202、涡轮蜗壳203、一级蜗壳204、二级蜗壳205、涡轮叶轮206、一级叶轮207、二级叶轮208、中间隔板209、轴套210、推力盘211、密封件212和锁母213；
[0120] 所述中间体201的两端为具有凹槽的法兰，所述中间体201的上开设有通孔，所述通孔的轴线与所述中间体201的轴线重合，所述主轴202通过轴承可转动地设置于所述中间体201的通孔内；
[0121] 所述涡轮蜗壳203固定于所述中间体201的左端，所述二级蜗壳205固定于所述中间体201的右端，所述一级蜗壳204固定于所述二级蜗壳205上；所述一级蜗壳204与所述二级蜗壳205连通，所述一级蜗壳204包括进气口和排气口，且其排气口连通于所述二级蜗壳205的进气口；所述二级蜗壳205包括进气口和排气口；
[0122] 所述涡轮叶轮206固定于所述主轴202的左端，且位于所述涡轮蜗壳203内；所述二级叶轮208固定于所述主轴202的右端，且位于所述二级蜗壳205内；所述一级叶轮207固定于所述主轴202的右端，且位于所述二级叶轮208的右侧，并位于所述一级蜗壳204内；所述涡轮叶轮206带动所述主轴202转动，所述主轴202带动所述二级叶轮208和一级叶轮207转动；
[0123] 所述主轴202的右端还设置有中间隔板209，所述中间隔板209位于所述一级叶轮207和二级叶轮208之间，所述中间隔板209与所述一级叶轮207和二级叶轮208同步转动；本实施例中，优选地，所述中间隔板209通过轴套210设置于所述主轴202上；
[0124] 所述主轴202的左端还套设有推力盘211，所述推力盘211上套设有密封件212，且所述密封件212固定于所述中间体201的左端；
[0125] 所述中间体201上开设有多个通气口，所述轴承为气浮轴承，通过所述通气口可以向所述气浮轴承供气；
[0126] 所述主轴201的左右两端分别设置有锁母213，以将所述涡轮叶轮206固定于所述主轴202的左端，并将所述一级叶轮207和二级叶轮208固定于所述主轴202的右端。
[0127] 本实施例中，优选地，所述密封件212设置于所述中间体201的凹槽内。
[0128] 实施例4
[0129] 本实施例提供了一种冷却气体压缩机进口气体的方法，包括：
[0130] S10、气体压缩机所排出的气体经高压蒸发器冷却后排出，且其通过高压蒸发器所释放的热量用于加热制冷剂液体，所述制冷剂液体在所述高压蒸发器中气化，形成制冷剂气体；
[0131] S20、所述制冷剂气体驱动ORC透平转动，所述ORC透平带动双级ORC制冷压缩机转动；并将所述ORC透平排出的制冷剂气体输送至冷凝器；
[0132] S30、所述制冷剂气体经所述冷凝器冷凝后成制冷剂液体，所述制冷剂液体一部分通过加压泵输送至高压蒸发器，一部分通过高压减压阀输送至经济器；
[0133] S40、所述经济器对进入所述气体压缩机的气体进行冷却，且其排出的制冷剂气体被输送至双级ORC制冷压缩机的第二级，经所述双级ORC制冷压缩机的第二级压缩后，输送至所述冷凝器；余下的制冷剂液体经过低压减压阀输送至所述低压蒸发器；
[0134] S50、所述低压蒸发器对所述经济器排出的进入所述气体压缩机的气体进行冷却，并将进入所述气体压缩机的气体输送至所述气体压缩机；
[0135] S60、所述低压蒸发器所排出的制冷剂气体输送至双级ORC制冷压缩机的第一级，并经所述双级ORC制冷压缩机压缩后，输送至所述冷凝器。
[0136] 实施例5
[0137] 本实施例提供了一种冷却多级气体压缩机进口气体的方法，包括：
[0138] S10、所述多级气体压缩机本级所排出的气体经高压蒸发器冷却后，输送至所述水冷却器，并通过所述水冷却器冷却后，输送至经济器；且所述多级气体压缩机所排出的气体经过高压蒸发器时所释放的热量用于加热制冷剂液体，所述制冷剂液体在所述高压蒸发器中气化，形成制冷剂气体；
[0139] S20、所述制冷剂气体驱动ORC透平转动，所述ORC透平带动双级ORC制冷压缩机转动；将所述ORC透平排出的制冷剂气体输送至冷凝器；
[0140] S30、所述制冷剂气体经所述冷凝器冷凝后成制冷剂液体，所述制冷剂液体一部分通过加压泵输送至高压蒸发器，一部分通过高压减压阀输送至经济器；
[0141] S40、所述经济器对S10步骤中经过水冷却器冷却后的气体进行进一步冷却，且其排出的制冷剂气体被输送至双级ORC制冷压缩机的第二级，经所述双级ORC制冷压缩机的第二级压缩后，输送至所述冷凝器；余下的制冷剂液体经过低压减压阀输送至所述低压蒸发器；
[0142] S50、所述低压蒸发器对所述经济器排出的进入所述多级气体压缩机的气体进行冷却，并将进入所述多级气体压缩机的气体输送至所述多级气体压缩机的下一级；
[0143] S60、所述低压蒸发器所排出的制冷剂气体输送至双级ORC制冷压缩机的第一级，并经所述双级ORC制冷压缩机压缩后，输送至所述冷凝器。
[0144] 参见图1-3，本发明的基本原理是：利用气体压缩机(可以为多级气体压缩机)级后余热降低级的进口气体温度。针对于多级气体压缩机，其每一级可以单独使用自己的冷却系统，也可以共用一个冷却系统。气体压缩机的级后热空气在四个换热器(高压蒸发器、水冷却器、经济器和低压蒸发器)中逐步冷却。气体压缩机级后的热空气在高压蒸发器中加热并使制冷剂液体气化，高温高压的制冷剂气体在ORC透平中膨胀产生机械功，然后进入冷凝器被冷却液化，制冷剂液体被加压泵送回到高压蒸发器，完成一个朗肯循环。因为工作介质是高分子有机介质，这个过程也称为有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle)。ORC透平产生的机械功驱动ORC压缩机，它将低压蒸发器中的气态制冷剂吸入，压缩后送入冷凝器冷却并液化，制冷剂液体经减压阀后减压形成气体液体混合物进入低压蒸发器，制冷剂液体在低压蒸发器中吸收进入气体压缩机的进口气体的热量而气化，完成制冷循环。因此，在ORC循环中，气体压缩机出口气体的热量被吸收利用而冷却，而在制冷循环中，压缩机出口气体被进一步冷却，温度下降到低于大气环境的温度。
[0145] 参见图3，本发明的ORC透平制冷压缩一体机共享同一根主轴，将ORC透平产生的扭矩传输给双级ORC制冷压缩机上，自动实现了系统的动态平衡。具体平衡过程描述如下：
[0146] 1.当气体压缩机刚启动或压比较低时，级后排气温度较低。加压泵低速运行，使高压蒸发器处于较低的饱和压力，部分液态制冷剂气化，ORC透平开始转动。
[0147] 2.ORC透平驱动双级ORC制冷压缩机开始低速旋转，双级ORC制冷压缩机将低压蒸发器中的气态制冷剂吸入到制冷压缩机中，导致低压蒸发器中的饱和压力和温度的降低，更多的制冷剂液体被气化，同时气体压缩机的进口气体温度被降低。
[0148] 3.当气体压缩机进入到正常工作状态时，级后排气温度提高，加压泵提速进入正常运行状态。高压蒸发器饱和压力和温度提高，ORC透平加速产生更多的功，双级ORC制冷压缩机产生更多的制冷量，气体压缩机的进口气体温度被尽一步降低。
[0149] 4.本实施例的加压泵通过高压蒸发器中的制冷剂液体的液位的高低进行转速控制；具体为：所述加压泵的转速使得所述高压蒸发器中的制冷剂液体的液位的高度稳定，即其所泵送的液态制冷剂的量与所述高压蒸发器所蒸发的液态制冷剂的量相同。
[0150] 本发明的直接效果是把气体压缩机的进口气体温度降低到低于环境(制冷循环)的温度，现有水冷却系统最多只能将进口气体温度下降到环境温度。假定压缩机级后排气温度为110℃，经过水冷却器后的温度为35℃，如采用R134a作为制冷剂，在ORC透平和双级ORC制冷压缩机效率都为85％，高压和低压蒸发器接近温度都为5℃的情况下，如气体压缩机进口气体温度为25℃(第一级)，则本发明可把进口气体温度降低到12℃，本发明的级间冷却器可把气体温度下降到16℃，因此，多级压缩机的功耗可降低超过5％。
[0151] 本发明的间接效果是简化了大型离心气体压缩机的设计。决定离心气体压缩机尺寸的关键因素是进口体积流量，流量越大，叶轮进口直径越大。由于叶轮材料强度的限制，在一定的转速下进口直径不能超过上限值。由于这一限制，大型离心气体压缩机的第一级不得不采用高比转速设计而牺牲了性能。采用本发明后，进口气体温度的降低引起进口体积流量的减少，因而降低了比转速，提高了空气压缩机的性能。
[0152] 以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
[0153] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
