Lng加氣站bog壓縮液化回收系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及LNG加氣站中液化天然氣因熱損氣化而產(chǎn)生BOG的整站回收技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種LNG加氣站BOG壓縮液化回收系統(tǒng)，特別是包含了再液化系統(tǒng)中的優(yōu)化設(shè)計。采用絕熱膨脹機(jī)帶動一級壓縮機(jī)、真空絕熱三位一體換熱器，其具有投資省、運行費用低、工藝流程短、設(shè)備方便撬塊化等特點，非常適合在LNG加氣站進(jìn)行推廣。
【專利說明】
LNG加氣站BOG壓縮液化回收系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及LNG加氣站中產(chǎn)生的BOG回收技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用膨脹壓縮一體機(jī)、真空絕熱三位一體螺旋折流板列管式換熱器的LNG加氣站BOG壓縮液化回收系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著“后石油時代”的到來，全球能源重心正在向更加高效、更加環(huán)保的天然氣能源快速轉(zhuǎn)移。LNG汽車作為國家清潔能源用車，近年來得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，同時LNG加氣站也如雨后春筍般的進(jìn)行了大面積的建設(shè)。目前在LNG加氣站運行過程中，因儲存條件苛亥IJ、設(shè)計工藝不先進(jìn)等原因，幾乎所有加氣站都面臨著較為嚴(yán)重的能源浪費，其中最突出的是BOG再回收利用冋題。
[0003]在LNG加氣站生產(chǎn)運營過程中，由于LNG槽車運輸、儲罐蒸發(fā)、卸車、調(diào)壓、預(yù)冷、管道吸熱、儲罐閃蒸和栗工作外輸?shù)仍蚨紩a(chǎn)生大量的BOG氣體。BOG氣體不僅造成加氣站系統(tǒng)壓力升高，更帶來較大的安全隱患，最終這部分BOG氣體不得不進(jìn)行安全放散，造成巨大的能源浪費和經(jīng)濟(jì)損失。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本專利旨在提供一種在LNG加氣站中采用膨脹壓縮一體機(jī)、真空絕熱三位一體螺旋折流板列管式換熱器的BOG壓縮液化回收系統(tǒng)，解決目前LNG加氣站的安全隱患和BOG氣體放空處理造成的環(huán)境污染、資源浪費。
[0005]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實用新型采用以下的技術(shù)方案:
[0006]LNG加氣站BOG壓縮液化回收系統(tǒng)，包括用于儲存LNG液體的LNG儲罐和用于收集加氣站管道內(nèi)BOG氣體的BOG緩沖罐;LNG儲罐和所述BOG緩沖罐分別通過管道與真空絕熱三位一體換熱器的一級換熱區(qū)相連通;所述真空絕熱三位一體換熱器的一級換熱區(qū)與絕熱膨脹壓縮一體機(jī)的壓縮機(jī)相連通，所述絕熱膨脹壓縮一體機(jī)的壓縮機(jī)通過一級空溫式換熱器與二級壓縮機(jī)相連通，所述二級壓縮機(jī)通過二級空溫式換熱器與真空絕熱三位一體換熱器的一級換熱區(qū)相連通;所述真空絕熱三位一體換熱器的三級換熱區(qū)與絕熱膨脹壓縮一體機(jī)的絕熱膨脹機(jī)相連通;所述絕熱膨脹壓縮一體機(jī)的絕熱膨脹機(jī)連接氣液分離器，所述氣液分離器的氣相口通過管道和調(diào)節(jié)閥與所述真空絕熱三位一體換熱器的二級換熱區(qū)相連通，所述氣液分離器的液相口連接低溫栗，所述低溫栗與所述真空絕熱三位一體換熱器的三級換熱區(qū)及所述LNG儲罐相連通。
[0007]作為優(yōu)選，所述真空絕熱三位一體換熱器將三個管式換熱器集成在一個真空殼內(nèi)，殼內(nèi)采用螺旋折流板提高換熱效率，部分管路集成在殼內(nèi)，使設(shè)備小型化，投資省，配管簡單，工藝簡化。當(dāng)然，也可以采用其他形式的三個換熱器集成于一個真空殼內(nèi)，部分管路集成在殼內(nèi)。
[0008]作為優(yōu)選，所述膨脹壓縮一體機(jī)利用絕熱膨脹機(jī)進(jìn)行制冷的同時帶動壓縮機(jī)，對富熱后的BOG進(jìn)行一級壓縮，制冷效率高，設(shè)備小，投資省，工藝簡化，節(jié)能降耗。
[0009]作為優(yōu)選，所述BOG壓縮液化回收系統(tǒng)采用DCS對BOG回收壓縮液化撬進(jìn)行控制，通過調(diào)節(jié)閥分別與壓力變送器、溫度變送器和液位變送器相連鎖，安全可靠，操作簡單。
[0010]作為優(yōu)選，LNG槽車的氣相部分通過管道與所述BOG緩沖罐上部的管道相連通，管道上分別設(shè)置止回閥。所述BOG壓縮液化回收系統(tǒng)不僅對LNG儲罐內(nèi)的BOG進(jìn)行回收，而且對LNG槽車和管線內(nèi)的BOG氣體均可進(jìn)行回收，杜絕了加氣站內(nèi)的能源浪費。
[0011]作為優(yōu)選，所述一級壓縮機(jī)和二級壓縮機(jī)采用一級空溫式換熱器和二級空溫式換熱器進(jìn)行級間冷凝，從而提供BOG氣體液化所需冷能。
[0012]作為優(yōu)選，所述真空絕熱三位一體換熱器包括外殼和內(nèi)膽，所述外殼和內(nèi)膽之間形成真空殼，所述真空絕熱三位一體換熱器的若干換熱管集成設(shè)置于所述內(nèi)膽內(nèi)部而形成所述一級換熱區(qū)、二級換熱區(qū)及三級換熱區(qū)，各換熱區(qū)管式換熱器采用螺旋折流板提高傳熱效率。
[0013]作為進(jìn)一步優(yōu)選，所述真空絕熱三位一體換熱器的一級換熱區(qū)與二級換熱區(qū)之間、二級換熱區(qū)與三級換熱區(qū)之間的管程分別通過管程連接腔相連通;所述真空絕熱三位一體換熱器的一級換熱區(qū)與二級換熱區(qū)之間、二級換熱區(qū)與三級換熱區(qū)之間的殼程分別通過殼程連接管相連通。
[0014]本實用新型具有至少以下有益效果:采用低溫BOG絕熱膨脹制冷時產(chǎn)生的機(jī)械能帶動壓縮機(jī)，同時對富熱后的BOG進(jìn)行一級壓縮，降低能耗，提高制冷效率;采用真空絕熱三位一體換熱器實現(xiàn)BOG壓縮制冷液化各工段的冷能充分利用，增強(qiáng)傳熱效率，提高BOG回收的液化效率;采用DCS對BOG回收壓縮液化撬進(jìn)行控制，安全可靠，操作簡單，利于減小LNG加氣站的安全隱患，并能夠?qū)崿F(xiàn)BOG氣體高效回收，從而避免BOG氣體放空處理造成的環(huán)境污染和資源浪費。
【附圖說明】
[0015]以下附圖僅旨在于對本實用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實用新型的范圍。其中:
[0016]圖1是本實用新型實施例回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是三級管式換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是圖2中A處的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4是圖2中B處的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:1-LNG儲罐；11、21、81_管道；12、22、82_調(diào)節(jié)閥；13、23、83_壓力變送器；2-BOG緩沖罐;3-真空絕熱三位一體換熱器;31-—級換熱區(qū)；32-二級換熱區(qū)；33-三級換熱區(qū)；34-外殼;35-內(nèi)膽;351-螺旋折流板;36-真空殼;37-換熱管;38-殼程;381-殼程連接管;39-管程;391-管程連接腔;4-絕熱膨脹壓縮一體機(jī);41-壓縮機(jī);42-絕熱膨脹機(jī);5-—級空溫式換熱器;6-二級空溫式換熱器;7-二級壓縮機(jī);8-氣液分離器;9-低溫栗；10-LNG槽車；101-管道;24、102-止回閥。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例，進(jìn)一步闡述本實用新型。在下面的詳細(xì)描述中，只通過說明的方式描述了本實用新型的某些示范性實施例。毋庸置疑，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識至IJ，在不偏離本實用新型的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式對所描述的實施例進(jìn)行修正。因此，附圖和描述在本質(zhì)上是說明性的，而不是用于限制權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
[0022 ]如圖1至圖4所示，LNG加氣站BOG壓縮液化回收系統(tǒng)，包括用于儲存LNG液體的LNG儲罐I和用于收集加氣站管道內(nèi)BOG氣體的BOG緩沖罐2;所述LNG儲罐I和所述BOG緩沖罐2氣相部分分別通過管道11、21與真空絕熱三位一體換熱器3的一級換熱區(qū)31的殼程38相連通；所述真空絕熱三位一體換熱器3的一級換熱區(qū)31的殼程38與所述絕熱膨脹壓縮一體機(jī)4的壓縮機(jī)41相連通，所述絕熱膨脹壓縮一體機(jī)4的壓縮機(jī)41通過空溫式換熱器5與所述三級管式真空絕熱三位一體換熱器3的一級換熱區(qū)31的管程39相連通，所述二級壓縮機(jī)7通過二級空溫式換熱器6與真空絕熱三位一體換熱器3的一級換熱區(qū)31相連通;所述真空絕熱三位一體換熱器3的三級換熱區(qū)33的管程與膨脹壓縮一體機(jī)4的絕熱膨脹機(jī)42相連通，所述絕熱膨脹壓縮一體機(jī)4的絕熱膨脹機(jī)42連接氣液分離器8，所述氣液分離器8的氣相口通過管道81與所述真空絕熱三位一體換熱器3的二級換熱區(qū)32的殼程38相連通，所述氣液分離器8的液相口連接低溫栗9，所述低溫栗9通過調(diào)節(jié)閥和管道與所述真空絕熱三位一體換熱器3的三級換熱區(qū)33及所述LNG儲罐I相連通。
[0023]為了實現(xiàn)系統(tǒng)DCS控制，在BOG緩沖罐2的氣相出口管道21安裝調(diào)節(jié)閥22，LNG槽車10的氣相部分通過管道101與所述BOG緩沖罐2上部的管道21相連通，LNG槽車10的BOG氣相口也通過調(diào)節(jié)閥22連接壓縮液化回收系統(tǒng)(或稱壓縮回收撬)，所述LNG儲罐I上部的氣相管道11及氣液分離器8上部的氣相管道81上分別設(shè)置有調(diào)節(jié)閥12、82，所述調(diào)節(jié)閥12、22、82分別與壓縮回收系統(tǒng)的溫度變送器、壓力變送器13、23和83連鎖。待LNG儲罐1、緩沖罐2內(nèi)的壓力達(dá)到規(guī)定值或LNG槽車10卸車完成后，DCS將控制系統(tǒng)自動啟動壓縮回收撬，對LNG儲罐1、緩沖罐2和LNG槽車10內(nèi)的BOG氣體進(jìn)行回收。為了防止氣體逆向流動，所述管道101與所述BOG緩沖罐2上部的管道21上分別設(shè)置止回閥102、24。
[0024]參考圖2至圖4，所述真空絕熱三位一體換熱器3包括外殼34和內(nèi)膽35，所述外殼34和所述內(nèi)膽35之間形成有真空殼36，所述真空絕熱三位一體換熱器3的若干換熱管37集成設(shè)置于所述內(nèi)膽35內(nèi)部，形成一級換熱區(qū)31、二級換熱區(qū)32以及三級換熱區(qū)33。所述真空絕熱三位一體換熱器3的一級換熱區(qū)31與二級換熱區(qū)32之間、二級換熱區(qū)32與三級換熱區(qū)33之間的管程39分別通過管程連接腔391相連通;所述真空絕熱三位一體換熱器3的一級換熱區(qū)31與二級換熱區(qū)32之間、二級換熱區(qū)32與三級換熱區(qū)33之間的殼程38分別通過殼程連接管381相連通。另外，所述真空絕熱三位一體換熱器3的內(nèi)膽35中布設(shè)有螺旋折流板351，利于增強(qiáng)真空絕熱三位一體換熱器的換熱效果。
[0025]請再參考圖1，采用以上所述系統(tǒng)回收BOG的方法，包括如下步驟:
[0026]S1.將LNG加氣站管道內(nèi)BOG氣體收集至BOG緩沖罐2，待BOG緩沖罐2、LNG儲罐I中BOG壓力達(dá)到一定值時或槽車卸車完成后，將LNG儲罐1、LNG槽車10和BOG緩沖罐2中的低溫回收BOG通過調(diào)節(jié)閥調(diào)壓至合適壓力和流量后送入真空絕熱三位一體換熱器3的一級換熱區(qū)31換熱；
[0027]S2.在真空絕熱三位一體換熱器3中，低溫回收BOG與常溫的壓縮NG進(jìn)行一級換熱，使低溫回收BOG溫度升至20°C左右變成常溫NG(天然氣)，然后常溫NG送入膨脹壓縮一體機(jī)4的壓縮機(jī)41中進(jìn)行一級壓縮增壓；
[0028]S3.絕熱膨脹壓縮一體機(jī)4的第一級壓縮機(jī)41依靠絕熱膨脹機(jī)42的機(jī)械能帶動，對常溫NG進(jìn)行一級壓縮增壓，并用一級空溫式換熱器5對BOG氣體進(jìn)行降溫至常溫NG，將常溫NG送入二級壓縮機(jī)7進(jìn)行二級壓縮增壓至lOMPa，兩級壓縮采用級間空溫冷凝，使壓縮后的NG氣體溫度在30 °C左右，然后將壓縮NG送至真空絕熱三位一體換熱器3中進(jìn)行冷卻；
[0029]S4.壓縮NG在真空絕熱三位一體換熱器中分別與低溫回收B0G、氣液分離器NG及氣液分離器中部分LNG進(jìn)行三級換熱，使壓縮NG溫度降至-110°C左右，然后將NG送入膨脹壓縮一體機(jī)4的膨脹機(jī)42，使NG壓力降至400KPa，NG的溫度降至-160°C左右，大部分NG被液化成LNG ；
[0030]S5.將絕熱膨脹后的氣液混合物送入氣液分離器8，實現(xiàn)氣液分離，氣態(tài)低溫NG通過調(diào)節(jié)閥82調(diào)壓后送至真空絕熱三位一體換熱器3的二級換熱區(qū)32換熱，LNG—部分栗送至LNG儲罐I，另一部分送至真空絕熱三位一體換熱器3的三級換熱區(qū)33殼程與二三級之間(即二級換熱區(qū)與三級換熱區(qū)之間)管程連接腔391來的二級冷卻壓縮NG換熱，溫度升至-120 °C而氣化，LNG氣化后通過二三級之間殼程連接管381進(jìn)入二級換熱區(qū)32后與從氣液分離器8來的低溫NG氣體一起進(jìn)入三級管式換熱器3的二級換熱區(qū)32殼程冷卻壓縮NG，出二級換熱區(qū)32經(jīng)一二級(即一級換熱區(qū)與二級換熱區(qū)之間)之間的殼程連接管381進(jìn)入一級換熱區(qū)31殼程38并與低溫回收BOG—起對進(jìn)入一級換熱區(qū)31管程39的壓縮NG氣體進(jìn)行第一級換熱。
[0031]本實用新型采用低溫BOG絕熱膨脹制冷時產(chǎn)生的機(jī)械能帶動壓縮機(jī)，同時對富熱后的BOG進(jìn)行一級壓縮，降低能耗，提高制冷效率;采用真空絕熱三位一體螺旋折流板列管式換熱器實現(xiàn)BOG壓縮制冷液化各工段的冷能充分利用，增強(qiáng)傳熱效率，提高BOG回收的液化效率;采用DCS對BOG壓縮回收撬進(jìn)行控制，安全可靠，操作簡單，利于減小LNG加氣站的安全隱患，能夠?qū)崿F(xiàn)BOG氣體高效回收，從而避免BOG氣體放空處理造成的環(huán)境污染和資源浪費。
[0032]以上所述僅為本實用新型示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本實用新型的范圍。如真空絕熱三位一體螺旋折流板列管式換熱器也可以采用三級以上或其他形式多級換熱器結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項】
1.LNG加氣站BOG壓縮液化回收系統(tǒng)，包括用于儲存LNG液體的LNG儲罐(I)和用于收集加氣站管道內(nèi)BOG氣體的BOG緩沖罐(2);其特征在于:LNG儲罐(I)和所述BOG緩沖罐(2)分別通過管道(11、21)與真空絕熱三位一體換熱器(3)的一級換熱區(qū)(31)相連通;所述真空絕熱三位一體換熱器(3)的一級換熱區(qū)(31)與絕熱膨脹壓縮一體機(jī)(4)的壓縮機(jī)(41)相連通，所述絕熱膨脹壓縮一體機(jī)(4)的壓縮機(jī)(41)通過一級空溫式換熱器(5)與二級壓縮機(jī)(7)相連通，所述二級壓縮機(jī)(7)通過二級空溫式換熱器(6)與真空絕熱三位一體換熱器(3)的一級換熱區(qū)(31)相連通;所述真空絕熱三位一體換熱器(3)的三級換熱區(qū)(33)與絕熱膨脹壓縮一體機(jī)(4)的絕熱膨脹機(jī)(42)相連通;所述絕熱膨脹壓縮一體機(jī)(4)的絕熱膨脹機(jī)(42)連接氣液分離器(8)，所述氣液分離器(8)的氣相口通過管道(81)和調(diào)節(jié)閥(82)與所述真空絕熱三位一體換熱器(3)的二級換熱區(qū)(32)相連通，所述氣液分離器(8)的液相口連接低溫栗(9)，所述低溫栗(9)與所述真空絕熱三位一體換熱器(3)的三級換熱區(qū)(33)及所述LNG儲罐(I)相連通。2.如權(quán)利要求1所述的LNG加氣站BOG壓縮液化回收系統(tǒng)，其特征在于:所述真空絕熱三位一體換熱器(3)將三個管式換熱器集成在一個真空殼內(nèi)，真空殼內(nèi)設(shè)有螺旋折流板。3.如權(quán)利要求1所述的LNG加氣站BOG壓縮液化回收系統(tǒng)，其特征在于:所述絕熱膨脹壓縮一體機(jī)(4)采用絕熱膨脹機(jī)(42)進(jìn)行制冷的同時帶動壓縮機(jī)(41)工作。4.如權(quán)利要求1所述的LNG加氣站BOG壓縮液化回收系統(tǒng)，其特征在于:管道(11、21、81)上分別設(shè)置有調(diào)節(jié)閥(12、22、82)，所述調(diào)節(jié)閥(12、22、82)分別與壓力變送器、溫度變送器和液位變送器相連鎖。5.如權(quán)利要求1所述的LNG加氣站BOG壓縮液化回收系統(tǒng)，其特征在于:LNG槽車(10)的氣相部分通過管道(101)與所述BOG緩沖罐(2)上部的管道(21)相連通，管道(101、21)上分別設(shè)置止回閥(102、24)。6.如權(quán)利要求1所述的LNG加氣站BOG壓縮液化回收系統(tǒng)，其特征在于:所述真空絕熱三位一體換熱器(3)包括外殼(34)和內(nèi)膽(35)，所述外殼(34)和內(nèi)膽(35)之間形成真空殼(36)，所述真空絕熱三位一體換熱器(3)的若干換熱管(37)集成設(shè)置于所述內(nèi)膽(35)內(nèi)部而形成所述一級換熱區(qū)(31)、二級換熱區(qū)(32)及三級換熱區(qū)(33)，各換熱區(qū)管式換熱器內(nèi)設(shè)有螺旋折流板。7.如權(quán)利要求6所述的LNG加氣站BOG壓縮液化回收系統(tǒng)，其特征在于:所述真空絕熱三位一體換熱器(3)的一級換熱區(qū)(31)與二級換熱區(qū)(32)之間、二級換熱區(qū)(32)與三級換熱區(qū)(33)之間的管程(39)分別通過管程連接腔(391)相連通;所述真空絕熱三位一體換熱器(3)的一級換熱區(qū)(31)與二級換熱區(qū)(32)之間、二級換熱區(qū)(32)與三級換熱區(qū)(33)之間的殼程(38)分別通過殼程連接管(381)相連通。
【文檔編號】F17C13/00GK205448493SQ201620194788
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月14日
【發(fā)明人】李春生, 黃鵬, 黃莉, 付進(jìn)秋, 黃雪, 孟衛(wèi)強(qiáng), 翟繼軍
【申請人】江蘇德邦工程有限公司