壓縮甲烷氣回收系統(tǒng)以及回收方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體回收再利用的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指應(yīng)用在液化天然氣(LNG)存儲(chǔ)和運(yùn)輸過(guò)程中蒸發(fā)氣體(BOG)的回收。
【背景技術(shù)】
[0002]液化天然氣(LNG)主要成分是甲烷，被公認(rèn)是地球上最干凈的能源，無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒且無(wú)腐蝕性，其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/625，液化天然氣的重量?jī)H為同體積水的45%左右。液化天然氣是天然氣經(jīng)壓縮、冷卻至其沸點(diǎn)溫度后變成液體，通常液化天然氣儲(chǔ)存在零下161.5攝氏度、0.1MPa左右的低溫儲(chǔ)存罐內(nèi)，用專(zhuān)用船或油罐車(chē)運(yùn)輸，使用時(shí)重新氣化。液化天然氣燃燒后對(duì)空氣污染非常小，而且放出的熱量大，所以液化天然氣是一種比較先進(jìn)的能源。
[0003]現(xiàn)有LNG系統(tǒng)具有良好的絕熱措施，但在儲(chǔ)存和操作的過(guò)程中，因外界的熱量傳遞和系統(tǒng)的冷卻需要，其內(nèi)部會(huì)不可避免地產(chǎn)生一定數(shù)量的蒸發(fā)氣(Boiled Off Gas，簡(jiǎn)稱(chēng)BOG)。隨著B(niǎo)OG數(shù)量的不斷增加，LNG系統(tǒng)內(nèi)部的溫度和壓力會(huì)隨之升高，當(dāng)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)部壓力高于系統(tǒng)設(shè)定的安全泄放壓力時(shí)，LNG儲(chǔ)罐罐頂?shù)陌踩y門(mén)將開(kāi)啟，將BOG直接泄放到火炬系統(tǒng)燃燒，以穩(wěn)定系統(tǒng)內(nèi)部壓力。在LNG接收站投產(chǎn)初期，下游外輸管線或燃?xì)庥脩?hù)管網(wǎng)達(dá)不到接氣條件或者用氣需求較小，因此LNG接收站常會(huì)處于數(shù)周至數(shù)月較長(zhǎng)時(shí)間的零外輸工況或低流量外輸工況。在上述情況下，LNG存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)的LNG會(huì)不斷吸熱氣化成B0G，過(guò)多的BOG會(huì)被直接排放并燃燒，從而造成了高額的經(jīng)濟(jì)損失以及環(huán)境污染問(wèn)題。目前，常規(guī)的BOG零排放處理裝置都是利用BOG液化裝置對(duì)BOG直接液化，將其送回至LNG儲(chǔ)罐內(nèi)，而由于BOG的自然蒸發(fā)和產(chǎn)生并非一個(gè)穩(wěn)定的過(guò)程，需要反復(fù)啟閉BOG液化裝置，而B(niǎo)OG液化裝置從啟動(dòng)達(dá)到運(yùn)行往往需要3小時(shí)甚至5小時(shí)，直接導(dǎo)致在回收放散甲烷氣時(shí)回收效率大幅度降低，而且實(shí)際操作時(shí)較困難，容易造成系統(tǒng)壓力的失穩(wěn)，如LNG儲(chǔ)罐壓力過(guò)低、就需要額外補(bǔ)氣保壓等措施；另外，所述液化裝置一般均包括冷卻裝置、壓縮裝置等多種設(shè)備，因此導(dǎo)致甲烷氣的回收系統(tǒng)較復(fù)雜，且占地面積偏大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中回收放散甲烷時(shí)回收效率低的問(wèn)題從而提供一種不但可以提高回收率，而且回收設(shè)備簡(jiǎn)單的的壓縮甲烷氣的回收系統(tǒng)以及回收方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所述的一種壓縮甲烷氣回收系統(tǒng)，包括用于接收所述甲烷氣的換熱裝置以及與所述換熱裝置相連接的多級(jí)壓縮裝置，所述換熱裝置至少包括兩個(gè)通道，其中所述換熱裝置的第一通道入口與甲烷儲(chǔ)罐相連，所述換熱裝置的第一通道出口與第一級(jí)壓縮裝置的入口相連，所述第一級(jí)壓縮裝置的出口與所述換熱裝置的第二通道入口相連，所述換熱裝置的第二通道出口與第二級(jí)壓縮裝置的入口相連。
[0006]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述多級(jí)壓縮裝置分別為獨(dú)立的壓縮裝置。
[0007]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述多級(jí)壓縮裝置為同一壓縮裝置的多個(gè)壓縮段。
[0008]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述甲烷儲(chǔ)罐與所述換熱裝置之間設(shè)有控制所述甲烷儲(chǔ)罐內(nèi)的甲烷氣進(jìn)入所述換熱裝置的壓力控制聯(lián)鎖裝置以及所述換熱裝置和所述一級(jí)壓縮裝置的入口之間設(shè)有控制所述多級(jí)壓縮裝置啟閉的溫度控制聯(lián)鎖裝置。
[0009]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述壓力控制聯(lián)鎖裝置包括控制所述甲烷儲(chǔ)罐內(nèi)的甲烷氣進(jìn)入所述換熱裝置的切斷閥以及調(diào)節(jié)甲烷氣進(jìn)入所述換熱裝置流量的第一調(diào)節(jié)閥。
[0010]本發(fā)明還提供了一種利用上述任意一項(xiàng)所述壓縮甲烷氣回收系統(tǒng)回收甲烷的方法，包括如下步驟:步驟S1:將甲烷儲(chǔ)罐中的甲烷氣體進(jìn)行收集緩沖，判斷所述甲烷儲(chǔ)罐的出口壓力與預(yù)設(shè)壓力值的大小，當(dāng)所述甲烷儲(chǔ)罐的出口壓力高于第一預(yù)設(shè)值時(shí)，進(jìn)入步驟S2;當(dāng)所述甲烷儲(chǔ)罐的出口壓力低于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，繼續(xù)收集甲烷氣至所述甲烷儲(chǔ)罐的出口壓力高于第一預(yù)設(shè)值，進(jìn)入步驟S2 ;步驟S2:將甲烷氣換熱升溫形成升溫甲烷氣；步驟S3:將升溫甲烷氣加壓形成高溫高壓甲烷氣；步驟S4:將高溫高壓甲烷氣與所述步驟SI中的甲烷氣進(jìn)行換熱降溫形成降溫高壓甲烷氣；步驟S5:將降溫高壓甲烷氣再次加壓形成壓縮甲烷氣，回收所述壓縮甲烷氣。
[0011]本發(fā)明還提供了一種壓縮甲烷氣回收系統(tǒng)，包括接收甲烷氣的混合裝置以及與所述混合裝置相連接的多級(jí)壓縮裝置，其中所述混合裝置的入口與甲烷儲(chǔ)罐相連，所述混合裝置的出口與第一級(jí)壓縮裝置的入口相連，所述第一級(jí)壓縮裝置的出口通過(guò)第二調(diào)節(jié)閥與所述混合裝置的回流口相連，且所述第一級(jí)壓縮裝置的出口通過(guò)第三調(diào)節(jié)閥與第二級(jí)壓縮裝置的入口相連。
[0012]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述甲烷儲(chǔ)罐與所述混合裝置之間設(shè)有控制所述甲烷儲(chǔ)罐內(nèi)的甲烷氣進(jìn)入所述混合裝置的壓力控制聯(lián)鎖裝置，所述混合裝置和所述第一級(jí)壓縮裝置的入口之間設(shè)有控制所述多級(jí)壓縮裝置啟閉的溫度控制聯(lián)鎖裝置。
[0013]本發(fā)明還提供了一種壓縮甲烷氣回收方法，其步驟如下，包括:步驟S1:將甲烷儲(chǔ)罐中的甲烷氣體進(jìn)行收集緩沖，判斷所述甲烷儲(chǔ)罐的出口壓力與預(yù)設(shè)壓力值的大小，當(dāng)所述甲烷儲(chǔ)罐的出口壓力高于第一預(yù)設(shè)值時(shí)，進(jìn)入步驟S2;當(dāng)所述甲烷儲(chǔ)罐的出口壓力低于第二預(yù)設(shè)值時(shí)，繼續(xù)收集甲烷氣至所述甲烷儲(chǔ)罐的出口壓力高于第一預(yù)設(shè)值，進(jìn)入步驟S2;步驟S2:將甲烷氣換熱升溫形成升溫甲烷氣；步驟S3:將升溫甲烷氣加壓形成高溫高壓甲烷氣；步驟S4:將部分升溫高壓甲烷氣再次加壓形成壓縮甲烷氣，回收所述壓縮甲烷氣；同時(shí)，將部分升溫高壓甲烷氣與所述步驟S2中的甲烷氣進(jìn)行換熱形成升溫甲烷氣，從所述步驟S3開(kāi)始循環(huán)。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟S2中包括判斷所述升溫甲烷氣溫度的步驟，若升溫甲烷氣的溫度在設(shè)定范圍內(nèi)，進(jìn)入步驟S3;若升溫甲烷氣的溫度不在設(shè)定范圍內(nèi)，繼續(xù)對(duì)甲烷氣換熱升溫至升溫甲烷氣的溫度在設(shè)定范圍內(nèi)，進(jìn)入步驟S3。
本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明所述的甲烷氣回收系統(tǒng)以及回收方法，利用壓縮升溫后的氣體給原冷卻氣體進(jìn)行升溫，同時(shí)給壓縮后的氣體降溫，既省去了其它介質(zhì)的換熱，又提高了回收的效率；再者，利用所述甲烷儲(chǔ)罐即可以作為甲烷液的回收使用設(shè)備，又可以作為甲烷氣的輸出設(shè)備，有效減少了甲烷氣的回收設(shè)備，使成本降低。
【附圖說(shuō)明】
[0015]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中
圖1是本發(fā)明實(shí)施例一所述壓縮甲烷氣回收系統(tǒng)的示意圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例二所述壓縮甲烷氣回收系統(tǒng)的示意圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例三所述壓縮甲烷氣回收系統(tǒng)的示意圖；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例四所述壓縮甲烷氣回收控制系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例一:
如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種壓縮甲烷氣回收系統(tǒng)，包括用于接收所述甲烷氣的換熱裝置12以及與所述換熱裝置12相連接的多級(jí)壓縮裝置13，所述換熱裝置12至少包括兩個(gè)通道，其中所述換熱裝置12的第一通道入口與甲烷儲(chǔ)罐11相連，所述換熱裝置12的第一通道出口與第一級(jí)壓縮裝置131的入口相連，所述第一級(jí)壓縮裝置131的出口與所述換熱裝置12的第二通道入口相連，所述換熱裝置12的第二通道出口與第二級(jí)壓縮裝置132的入口相連。
[0017]上述是本發(fā)明所述的核心技術(shù)方案，本發(fā)明所述壓縮甲烷氣回收系統(tǒng)，包括用于接收所述甲烷氣的換熱裝置12以及與所述換熱裝置12相連接的多級(jí)壓縮裝置13，其中，所述換熱裝置12至少包括兩個(gè)通道，所述換熱裝置12的第一通道入口與甲烷儲(chǔ)罐11相連，所述甲烷儲(chǔ)罐11內(nèi)存儲(chǔ)有溫度大約在零下160°左右的低溫甲烷氣，所述換熱裝置12的第一通道出口通過(guò)管道與第一級(jí)壓縮裝置131的入口相連接，進(jìn)入所述換熱裝置12的第一通道內(nèi)的低溫甲