甲烷回收系統(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)儲(chǔ)罐內(nèi)，用專用船或油罐車運(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]目前在LNG船舶、槽車運(yùn)輸過(guò)程以及LNG加注、卸載過(guò)程中，由于環(huán)境溫度和低溫LNG之間的巨大溫差產(chǎn)生的熱量傳遞，加氣站系統(tǒng)的預(yù)冷以及其它原因，低溫的LNG會(huì)不斷受熱產(chǎn)生蒸發(fā)氣體(簡(jiǎn)稱B0G)。雖然存儲(chǔ)LNG的低溫容器具有絕熱層，但仍然無(wú)法避免外熱的影響，導(dǎo)致產(chǎn)生BOG，而B(niǎo)OG的增加使得系統(tǒng)的壓力上升，一旦壓力超過(guò)存儲(chǔ)罐允許的工作壓力，需要啟動(dòng)安全保護(hù)裝置釋放BOG從而對(duì)存儲(chǔ)罐減壓。
[0004]現(xiàn)有的甲烷氣體回收方式包括把氣化出來(lái)的甲烷氣體經(jīng)與空氣換熱后進(jìn)入城市管網(wǎng)或者使用壓縮機(jī)把這些甲烷氣體變成CNG(壓力大于20MPa的甲烷氣體產(chǎn)品)。進(jìn)入城市管網(wǎng)方案需要LNG加注站靠近城市管網(wǎng)，對(duì)普通的LNG加注站并不適用;做成CNG產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)值較低，且儲(chǔ)運(yùn)復(fù)雜、壓縮耗能較高、設(shè)備占地較大。也有利用液氮等冷源對(duì)甲烷進(jìn)行冷卻，重新變?yōu)榈蜏丶淄橐后w回用，但是該方法需單獨(dú)設(shè)置冷量產(chǎn)生裝置，投資和運(yùn)行功耗較高，流程復(fù)雜且占地較大，回收的甲烷的成本較高，且回收率低，一定程度上導(dǎo)致能源的浪費(fèi)。另外，由于LNG加注站甲烷氣體釋放點(diǎn)較多，每個(gè)釋放點(diǎn)的釋放頻率和每次釋放的氣量及壓力受多種條件制約，因此大多采取人工控制方法，不但增加了人力成本而且工作效率低，存在安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]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)單的的甲烷的回收系統(tǒng)以及回收方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所述的一種甲烷回收系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括接收甲烷氣的換熱裝置，所述換熱裝置包括至少兩個(gè)通道，其中第一通道的入口用于接收甲烷氣，第一通道的出口與壓縮裝置的入口相連，第二通道的入口與所述壓縮裝置的出口相連，第二通道的出口通過(guò)節(jié)流裝置與氣液分離裝置相連，所述氣液分離裝置的出氣口設(shè)有排氣閥，所述排氣閥與所述換熱裝置的第一通道入口相連，所述氣液分離裝置的出液口設(shè)有排液閥，所述排液閥與甲烷儲(chǔ)罐相連，且所述排氣閥的開(kāi)度控制所述排液閥的啟閉。
[0007]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述換熱裝置的第一通道入口與所述甲烷儲(chǔ)罐或者栗池相連。
[0008]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述換熱裝置的第二通道出口通過(guò)切斷閥與所述節(jié)流裝置相連。
[0009]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述換熱裝置第一通道的出口通過(guò)氣化器與所述壓縮裝置的入口相連。
[0010]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述氣液分離裝置設(shè)有液位檢測(cè)裝置，所述液位檢測(cè)裝置控制所述排氣閥以及所述排液閥的開(kāi)度。
[0011]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述氣液分離裝置的液位達(dá)到預(yù)定范圍時(shí)，逐漸調(diào)小所述排氣閥，當(dāng)所述氣液分離裝置的出液壓力與所述甲烷儲(chǔ)罐的進(jìn)液壓差上升到設(shè)定范圍時(shí)，逐漸開(kāi)啟所述排液閥開(kāi)始排液;所述氣液分離裝置的液位小于預(yù)定范圍時(shí)，逐漸調(diào)大所述排氣閥，當(dāng)所述氣液分離裝置的出液壓力與甲烷儲(chǔ)罐進(jìn)液壓差不在設(shè)定范圍時(shí)，逐漸關(guān)小至完全關(guān)閉排液閥，停止排液。
[0012]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述氣液分離裝置的出氣口設(shè)有第一手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，所述第一手動(dòng)調(diào)節(jié)閥與所述排氣閥并聯(lián);所述氣液分離裝置的出液口設(shè)有第二手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，所述第二手動(dòng)調(diào)節(jié)閥與所述排液閥并聯(lián)。
[0013]本發(fā)明還提供了一種甲烷回收方法，包括如下步驟:步驟S1:將待回收的甲烷氣體進(jìn)行換熱升溫后進(jìn)入壓縮處理形成高壓甲烷氣；步驟S2:將所述高壓甲烷氣進(jìn)行換熱降溫形成高壓低溫甲烷氣；步驟S3:對(duì)所述高壓低溫甲烷氣進(jìn)行降壓處理形成降壓低溫甲烷氣和甲烷液的混合物，對(duì)所述混合物進(jìn)行分離形成甲烷氣和甲烷液，其中所述甲烷氣通過(guò)排氣閥返回步驟SI進(jìn)行循環(huán)處理，通過(guò)所述排液閥回收甲烷液，且回收甲烷液時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)所述排氣閥的開(kāi)度控制所述排液閥的啟閉。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟SI中，對(duì)回收的甲烷氣體進(jìn)行壓力監(jiān)測(cè)決定是否進(jìn)入壓縮處理步驟，若壓力在設(shè)定范圍內(nèi)，則對(duì)換熱后的甲烷氣進(jìn)行壓縮處理，若壓力不在設(shè)定范圍內(nèi)，則停止對(duì)換熱后的甲烷氣進(jìn)行壓縮處理。
[0015]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟S3中，回收甲烷液時(shí)，若甲烷液的液位在指定范圍內(nèi)，且出液壓力與待收集的進(jìn)液壓差也在設(shè)定范圍時(shí)，回收甲烷液。
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)明所述的甲烷回收系統(tǒng)以及回收方法，利用BOG的冷能為壓縮裝置出口氣體降溫，有效利用了冷源，并通過(guò)壓力差來(lái)輸送LNG液體，使能量得到了充分回收利用的同時(shí)還節(jié)省了栗輸送時(shí)產(chǎn)生的電耗以及栗預(yù)冷能量，同時(shí)通過(guò)控制手段實(shí)現(xiàn)了工藝的安全和回收效率。
【附圖說(shuō)明】
[0016]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)施例一所述甲烷回收系統(tǒng)的示意圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例二所述甲烷回收系統(tǒng)的示意圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例三所述甲烷回收系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例一:
如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種甲烷回收系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括接收甲烷氣的換熱裝置11，所述換熱裝置11包括至少兩個(gè)通道，其中第一通道的入口用于接收甲烷氣，第一通道的出口與壓縮裝置12的入口相連，第二通道的入口與所述壓縮裝置12的出口相連，第二通道的出口通過(guò)節(jié)流裝置13與氣液分離裝置14相連，所述氣液分離裝置14的出氣口設(shè)有排氣閥18，所述排氣閥18與所述換熱裝置11的第一通道入口相連，所述氣液分離裝置14的出液口設(shè)有排液閥19，所述排液閥19與甲烷儲(chǔ)罐15相連，且所述排氣閥18的開(kāi)度控制所述排液閥19的啟閉。
[0018]上述是本發(fā)明所述的核心技術(shù)方案，本發(fā)明所述的甲烷回收系統(tǒng)包括換熱裝置U、壓縮裝置12、節(jié)流裝置13以及氣液分離裝置14，其中所述換熱裝置11包括至少兩個(gè)通道，其中第一通道的入口用于接收甲烷氣，第一通道的出口與壓縮裝置12的入口相連，使接收到的低溫低壓甲烷氣經(jīng)過(guò)換熱升溫流入所述壓縮裝置12內(nèi)，通過(guò)所述壓縮裝置12的壓縮形成升溫高壓甲烷氣，第二通道的入口與所述壓縮裝置12的出口相連，升溫高壓甲烷氣經(jīng)過(guò)第二通道時(shí)與所述第一通道排出的低壓低溫甲烷氣換熱形成降溫高壓甲烷氣，由于利用了 BOG的冷能為所述壓縮裝置12出口氣體降溫，因此能量得到了充分的回收利用，第二通道的出口通過(guò)節(jié)流裝置13與氣液分離裝置14相連，所述降溫高壓甲烷氣經(jīng)過(guò)所述節(jié)流裝置13的節(jié)流作用降壓降溫，轉(zhuǎn)變?yōu)榻祲旱蜏丶淄闅夂图淄橐旱幕旌衔?，所述混合物在所述氣液分離裝置14內(nèi)被分離為甲烷氣和甲烷液;所述氣液分離裝置14的出氣口設(shè)有排氣閥18，所述排氣閥18與所述換熱裝置11的第一通道入口相連，通過(guò)所述排氣閥18可以控制所述甲烷氣流入所述換熱裝置11的第一通道內(nèi)，有利于繼續(xù)回收利用，提高回收率;所述氣液分離裝置14的出液口設(shè)有排液閥19，所述排液閥19與所述甲烷儲(chǔ)罐15相連，且所述排氣閥18的開(kāi)度控制所述排液閥19的啟閉，從而可以避免通過(guò)液栗來(lái)回收甲烷液，不但使能量得到了充分的回收利用，提高回收效率，還節(jié)省了栗輸送時(shí)產(chǎn)生的電耗以及栗預(yù)冷能量。
[0019]所述換熱裝置11的第一通道入口與所述甲烷儲(chǔ)罐15或者栗池16相連，使來(lái)自所述甲烷儲(chǔ)罐15和所述栗池16來(lái)的新鮮BOG氣體均可以流入所述換熱裝置11的第一通道內(nèi)，由于利用了 BOG的冷能為所述壓縮裝置12出口氣體降溫，因此能量得到了充分的回收利用。另夕卜，所述甲烷儲(chǔ)罐15來(lái)的新鮮BOG氣上設(shè)有壓力監(jiān)測(cè)裝置，該壓力監(jiān)測(cè)裝置控制所述壓縮裝置12的啟閉。當(dāng)儲(chǔ)罐來(lái)的BOG壓力達(dá)到0.7MPa-l.2MPa時(shí)，聯(lián)鎖開(kāi)啟所述壓縮裝置12，當(dāng)儲(chǔ)罐來(lái)的BOG壓力降低到0.3MPa-0.7MPa時(shí)，聯(lián)鎖關(guān)閉所述壓縮裝置12，由此通過(guò)控制手段實(shí)現(xiàn)了工藝的安全。
[0020]所述換熱裝置11的第一通道出口設(shè)有溫度監(jiān)測(cè)裝置，所述溫度監(jiān)測(cè)裝置自動(dòng)聯(lián)鎖控制所述壓縮裝置12的啟閉。當(dāng)換熱裝置11的第一通道出口溫度達(dá)到零下10°C-35°C時(shí)，聯(lián)鎖可以開(kāi)啟所述壓縮裝置12，當(dāng)?shù)谝煌ǖ莱隹跍囟冗_(dá)到零下10°C--零下20°C時(shí)，聯(lián)鎖停止所述壓縮裝置12，由此通過(guò)控制手段實(shí)現(xiàn)了工藝的安全。
[0021]所述換熱裝置11的第二通道出口通過(guò)切斷閥17與所述節(jié)流裝置13相連，所述切斷閥17與所述壓縮裝置12的啟閉相關(guān)聯(lián)。所述氣液分離裝置14設(shè)有壓力監(jiān)測(cè)裝置，所述壓力監(jiān)測(cè)裝置控制所述壓縮裝置12的開(kāi)啟或者關(guān)閉。具體地，所述壓力監(jiān)測(cè)裝置控制所述壓縮裝置12的啟閉和換熱裝置11第二通道出口緊急切斷閥17的關(guān)閉。當(dāng)氣液分離裝置14的壓力達(dá)到儲(chǔ)罐的高限1.0—1.6MPa時(shí)，聯(lián)鎖停止壓縮裝置12并關(guān)閉換熱裝置11第二通道出口上的切斷閥17，當(dāng)壓力降低到1.0—1.6MPa后，聯(lián)鎖可以開(kāi)啟壓縮裝置12并打開(kāi)緊急切斷閥17。
[0022]所述氣液分離裝置14設(shè)有液位檢測(cè)裝置，所述液位檢測(cè)裝置控制所述排氣閥18以及所述排液閥19的開(kāi)度。具體地，當(dāng)所述氣液分離裝置14的液位達(dá)到50%-99%時(shí)，逐漸關(guān)小氣液分離裝置14出口氣體排氣閥18，當(dāng)氣液分離裝置14的出液壓力與所述甲烷儲(chǔ)罐15進(jìn)液壓差上升到0.05—0.25MPa時(shí)，逐漸開(kāi)啟所述氣液分離裝置14的排液閥19開(kāi)始排液；當(dāng)所述氣液分離裝置14的液位達(dá)到1%—49%時(shí)，逐漸開(kāi)大所述氣液分離裝置14出口氣體排氣閥18，當(dāng)所述氣液分離裝置14出液壓力與甲烷儲(chǔ)罐15進(jìn)液壓差下降到0.05—0.25MPa時(shí)，逐漸關(guān)小至完全關(guān)閉排液