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一种槽车卸液后罐内余气回收装置及方法

2021-02-26 04:42:22

一种槽车卸液后罐内余气回收装置及方法

  技术领域

  本发明涉及天然气槽车余气回收技术领域,尤其是涉及一种槽车卸液后罐内余气回收装置及方法。

  背景技术

  液化天然气(Liquefied Natural Gas,简称LNG),主要成分是甲烷,被公认是地球上最干净的化石能源,无色、无味、无毒且无腐蚀性。液化天然气燃烧后对空气污染非常小,而且放出的热量大。液化天然气是天然气经压缩、冷却至其凝点(-161.5℃)温度后变成液体,通常液化天然气储存在-161.5摄氏度左右的低温储存罐内,用专用船或LNG罐车运输,使用时重新气化,可见液化天然气的储存是天然气较为方便的储存方式之一。在生态环境污染日益严重的形势面前,为了优化能源消费结构,改善大气环境,实现可持续发展的经济发展战略,世界各国都在推广使用天然气这种清洁、高效的生态型优质能源和燃料。我国的“西气东输”等大型天然气输配工程已经全线贯通,包括广东液化天然气站线项目工程等大型项目也正式启动,能够加快满足国内资源供应需求,不断优化我国能源结构。

  在这一不断发展的过程中,LNG储配站建设的数量越来越多,但是原有的旧LNG储配站的运行负荷也不断加大,如广州某储配站官网压力已提升至0.3MPa,同时其LNG储配站卸车数量逐年增加。由于管网压力的提升,卸液后槽车压力过高,车内残余低温天然气较多。为充分回收天然气,降低采购成本,必须制定相应的技术方案进行残气回收。

  如专利号为CN201820364791.X的中国专利公开了一种LNG运输槽车卸车增压及BOG残气回收装置,包括底盘、空温气化器、增压出液管、气相管、卸液管和BOG压缩机,所述空温气化器设置在所述底盘上端一侧;所述增压出液管连接所述空温气化器,增压出液管上设有增压出液管电磁阀;所述气相管连接所述增压出液管,气相管上设有气相管电磁阀;所述卸液管连接所述气相管,卸液管上设有卸液管电磁阀;所述BOG压缩机经旁通管连接所述气相管,所述旁通管上设有旁通管电磁阀。通过在卸车撬上设置BOG压缩机,通过现有控制系统,实现LNG槽车的卸车和BOG残余气体回收,通过对现有LNG卸车装置优化改进,使LNG槽车内残余气体压力降低至LNG槽车安全运行要求范围。

  再如专利号为CN201510265387.8的中国专利公开了一种天然气槽车余气回收装置,包括调压器、缓冲罐和压缩机,调压器、缓冲罐和压缩机依次通过管道连接构成回收气路,回收气路的始端与天然气槽车连接,回收气路的末端与储气井连接。采用这样的结构后,利用本天然气槽车余气回收装置可以将天然气槽车卸车后残余的天然气再次输出至储气井内,使天然气槽车内的压强降低最低0.1MPa,这样即提高了运输效率,又可降低运输成本。

  但是目前BOG(罐内余气)回收过程中仍存在诸如经济性、空间资源占用、施工成本以及环保性等问题需要得到进一步改善解决,为此本发明提供一种BOG回收装置及方法,不仅进一步提高经济性和满足环保要求,减少资源占用和降低施工成本,同时针对以往回收装置长期运行中发现的突出问题,即分离缓冲器性能不足导致分离得到的产品纯度得不到保证,提出进一步的改进以解决分离效果不彻底的问题。

  发明内容

  本发明的目的是针对以上问题,提供一种槽车卸液后罐内余气回收装置及方法,工艺流程主要为槽车内低温BOG经空温式气化器加热、经压缩机压缩,经调压计量后进入市政管网。回收装置选用BOG压缩机撬体装置通过管道直接与储配站内现有工艺管道连接,BOG压缩机撬体包括隔音防护箱体、压缩机主机、前置分离缓冲器、防爆电动机、传动部件、公共底座、气路系统、冷却系统、排污系统、操作仪表系统、PLC电气控制系统等组成,所有设备集成于撬块上,安装于隔音箱体内(PLC控制柜置于用户中控室)。隔音箱体设有天然气浓度监测探头、轴流风机、防爆照明灯、启停按钮、急停按钮、仪表显示盘等,控制齐全、安全可靠。压缩机的工艺管口接至底座外、并配好相关法兰/接头,且底座和箱体均设有起吊装置,方便现场安装。

  本发明采用的技术方案是:一种槽车卸液后罐内余气回收装置,包括BOG压缩机撬体,所述BOG压缩机撬体包括压缩机,压缩机设置在公共底座上,压缩机的工艺管口延伸接至公共底座外并配好法兰接头以便BOG压缩机撬体装置通过管道直接与储配站内现有工艺管道连接,所述压缩机前端连接有前置分离缓冲器,前置分离缓冲器前端连接有空温式汽化器,所述压缩机后端连接有冷却器,冷却器后接调压器,调压器后端管道连接市政管网;所述压缩机、前置分离缓冲器、空温式汽化器、冷却器、调压器以及防爆电动机和PLC电气控制系统各设备之间通过气路系统连接集成于撬块上,再安装于隔音箱体内;所述隔音箱体内设置有天然气浓度检测探头、轴流风机、防爆照明灯,且公共底座和隔音箱体均设置有起吊环装置方便现场安装;所述前置分离缓冲器内设一级分离装置、二级分离装置和三级分离装置。

  进一步的,所述前置分离装置包括箱体,箱体顶部设置有固定筒,固定筒上设置有进料口,固定筒内设置有一级分离装置,固定筒上端连接有出气管,出气管内设置有二级分离装置,所述箱体内设置有三级分离装置,箱体底部设置有第一排液管。

  进一步的,所述一级分离装置包括对冲件和防喷溅板,对冲件两侧连接在固定筒的内壁上,所述对冲件为两段式板状结构,其上段为竖板,下段为斜板,对冲件的一侧面与进料口相对;所述对冲件上段竖板连接有防喷溅板,防喷溅板水平设置连接在固定筒内壁上,防喷溅板上阵列开设有导气孔。

  进一步的,所述二级分离装置包括折流板,折流板为两段式板状结构,其上段连接在出气管内壁,且折流板上段开设有折流板出气孔,所述折流板下端与出气管之间形成通路,所述出气管为倾斜设置且由支撑件进行支撑,支撑件底部连接在箱体顶盖上,出气管底部连接有第二排液管,出气管尾端的出气口与输送管道连接将高纯度产品输送到压缩机。

  进一步的,所述三级分离装置包括转筒,转筒上端与固定筒相连通,转筒下端连接在箱体内的分隔板上,转筒由电机驱动进行旋转。

  进一步的,所述转筒上端与箱体顶盖上的第一密封轴承相连,转筒下端与分隔板上的第二密封轴承相连,转筒为上下相通的两段式筒体结构,转筒上段为漏斗状结构,下段为直筒结构,转筒下段套设有副传动件,副传动件与电机输出轴上的主传动件相配合。

  进一步的,所述主传动件包括主转盘,主转盘外圈环形阵列布置有固定齿,主转盘上设置有安装槽,安装槽内设置有附加转盘,附加转盘外圈环形阵列布置有附加齿,附加齿与固定齿相间布置与齿轮状的副传动件的外齿相啮合进行传动。

  进一步的,所述安装槽外圈环形阵列设置有凸台,各凸台之间形成梯形限位槽,限位槽将各个附加齿进行限位,所述凸台上开设有安装孔,安装孔配合螺栓将固定盖安装到凸台上将附加齿进行限位固定;所述安装槽内设置有限位柱,限位柱上开设有螺孔,限位柱与附加转盘上的通孔相配合将附加转盘进行限位,并通过螺栓拧紧将附加转盘固定安装。

  另外,本发明还公布了一种槽车卸液后罐内余气回收的方法,包括以下步骤:

  A、加热:槽车内低温BOG经空温式气化器加热;

  B、分离:采用前置缓冲分离器进行分离得到纯度高的产品;

  C、压缩:将前置缓冲分离器分离得到的产品经过压缩机压缩;

  D、冷却:将压缩机压缩的BOG通过冷却器冷却;

  E、调压计量:经冷却器冷却的BOG通过流量计进行计量并通过调压器调压;

  F、送气:经调压计量后的BOG通过送气口进入市政管网。

  进一步的,所述槽车容积为50m3、压缩量为200Nm3/h、抽压前压力为0.3MPa、抽压后压力为0.1MPa的工况下,则步骤A中的空温式汽化器选用参数为PN1.6MPa,立式单台流量300Nm3/h;所述步骤C中的天然气压缩机选用参数为流量300Nm3/h、吸气压力0.1-0.5MPa、排气压力0.5MPa、进口温度-19~25℃、出口温度高于环境温度15℃、功率18.5Kw。

  本发明的有益效果:

  天然气槽车卸液后罐内余气的回收是一项具有突出经济效益和环保节能效益的工序,采用本发明技术方案进行罐内余气回收具有以下多项有益效果:

  为了提高经济性和满足环保要求,不过多占用地面空间资源和减少施工,本发明方案采用BOG(罐内余气)压缩机撬体装置通过管道直接与储配站内现有工艺管道连接,槽车内低温BOG经空温式气化器加热、随后通过前置分离缓冲器进行分离、经压缩机压缩、再经冷却器冷却、最后经调压计量后进入市政管网,步骤优化简单快速,加快了回收流程,有效缩短了回收时间,有利于进一步提高工程的整体经济效益。

  以公司天然气平均采购成本为2.92元/方为例,其中BOG压缩机撬体主要耗电设备为天然气压缩机(18.5kw)和风扇(2.2kw)及电机等耗电设备,若LNG储配站槽车卸车量按6车/天计算,每车卸压时间为30分钟,运行成本为56元/天。增设BOG压缩机撬后,每天增加气量约750方,节约天然气采购成本2190元/天,投资回收期短、经济效益明显

  为了解决回收过程中存在的分离缓冲器性能不足导致产品纯度得不到保证的突出问题,采用具有多级分离装置的分离缓冲器,将产品进行三次分离操作,达到更为彻底的分离效果,保证输出的产品纯度,也提高了回收装置整体的回收质量。

  本发明中前置分离缓冲器的工作原理如下:一级分离装置的对冲件对从进料口进入的物料形成冲击,由于对冲件的阻挡作用使得密度较轻的气体一部分能够向上流动通过放喷溅板的导气孔进入出气管,而密度较重的液体等杂质沿着对冲件下段平板下落掉入集液槽;二级分离装置包括设置在出气管内的折流板,将出气管内的液体杂质等进行“截留”且通过倾斜的出气管一端的第二排液口进行排出;三级分离装置为离心式分离装置,其转筒通过电机带动进行旋转,由于物料中的气体、液体及固体介质的密度不同,各介质所产生的离心力也不同,则密度大的液体及固体杂质等下行,而气体上行达到气、液、固的分离。

  同时为了适应不同工况下所需转筒的转速不同的要求,在电机利用齿轮传动的原理带动转筒旋转的基础上,通过在主转盘上可添加附加转盘来加密主传动件的齿数,从而在不增加电机功率的前提下,方便的加装附加转盘,由于副传动件的齿数不变,从而使得副传动件的转速得到提升即带动转筒转的更快,如此无需额外增加电机功耗,无需频繁拆卸更换众多传动零部件而能达到提高转速的效果,不仅节省能耗,还能有效提高工作的效率。

  附图说明

  图1为本发明的整体工艺流程示意图。

  图2为本发明的前置分离缓冲器的整体结构示意图。

  图3为本发明的对冲件的俯视示意图。

  图4为本发明的主传动件与副传动件的配合示意图。

  图5为本发明的主传动件的剖视示意图。

  图6为本发明的主转盘的结构示意图。

  图中所述文字标注表示为:1、出气口;2、折流板;3、折流板出气孔;4、出气管;5、防喷溅板;6、导气孔;7、对冲件;8、进料阀门;9、进料口;10、固定筒;11、第一密封轴承;12、转筒;13、副传动件;14、第二密封轴承;15、集液槽;16、第一排液管;17、排液阀门;18、支架;19、电机;20、密封门;21、主传动件;22、箱体;23、支撑件;24、第二排液管;25、分隔板;2101、主转盘;2102、固定齿;2103、附加齿;2104、附加转盘;2105、固定盖;2106、限位柱;2107、安装槽;2108、凸台;2109、安装孔;2110、限位槽。

  具体实施方式

  以下通过实施例进一步对本发明做出阐释。

  一种槽车卸液后罐内余气回收装置及方法,包括BOG压缩机撬体,所述BOG压缩机撬体包括压缩机,压缩机设置在公共底座上,压缩机的工艺管口延伸接至公共底座外并配好法兰接头以便BOG压缩机撬体装置通过管道直接与储配站内现有工艺管道连接,所述压缩机前端连接有前置分离缓冲器,前置分离缓冲器前端连接有空温式汽化器,所述压缩机后端连接有冷却器,冷却器后接调压器,调压器后端管道连接市政管网;所述压缩机、前置分离缓冲器、空温式汽化器、冷却器、调压器以及防爆电动机和PLC电气控制系统各设备之间通过气路系统连接集成于撬块上,再安装于隔音箱体内;所述隔音箱体内设置有天然气浓度检测探头、轴流风机、防爆照明灯,且公共底座和隔音箱体均设置有起吊环装置方便现场安装;所述前置分离缓冲器内设一级分离装置、二级分离装置和三级分离装置。

  优选的,请参照图2所示,所述前置分离装置包括箱体22,箱体22顶部设置有固定筒10,固定筒10上设置有进料口9,固定筒10内设置有一级分离装置,固定筒10上端连接有出气管4,出气管4内设置有二级分离装置,所述箱体22内设置有三级分离装置,箱体22底部设置有第一排液管16。

  优选的,请参照图2和图3所示,所述一级分离装置包括对冲件7和防喷溅板5,对冲件7两侧连接在固定筒10的内壁上,所述对冲件7为两段式板状结构,其上段为竖板,下段为斜板,对冲件7的一侧面与进料口9相对;所述对冲件7上段竖板连接有防喷溅板5,防喷溅板5水平设置连接在固定筒10内壁上,防喷溅板5上阵列开设有导气孔6。

  优选的,请参照图2所示,所述二级分离装置包括折流板2,折流板2为两段式板状结构,其上段连接在出气管4内壁,且折流板2上段开设有折流板出气孔3,所述折流板2下端与出气管4之间形成通路,所述出气管4为倾斜设置且由支撑件23进行支撑,支撑件23底部连接在箱体22顶盖上,出气管4底部连接有第二排液管24,出气管4尾端的出气口1与输送管道连接将高纯度产品输送到压缩机。

  优选的,请参照图2所示,所述三级分离装置包括转筒12,转筒12上端与固定筒10相连通,转筒12下端连接在箱体22内的分隔板25上,转筒22由电机19驱动进行旋转。

  优选的,请参照图2和图4所示,所述转筒12上端与箱体22顶盖上的第一密封轴承11相连,转筒12下端与分隔板25上的第二密封轴承14相连,转筒12为上下相通的两段式筒体结构,转筒12上段为漏斗状结构,下段为直筒结构,转筒12下段套设有副传动件13,副传动件13与电机19输出轴上的主传动件21相配合。

  优选的,请参照图4所示,所述主传动件21包括主转盘2101,主转盘2101外圈环形阵列布置有固定齿2102,主转盘2101上设置有安装槽2107,安装槽2107内设置有附加转盘2104,附加转盘2104外圈环形阵列布置有附加齿2103,附加齿2103与固定齿2102相间布置与齿轮状的副传动件13的外齿相啮合进行传动。

  优选的,请参照图4所示,所述安装槽2107外圈环形阵列设置有凸台2108,各凸台2108之间形成梯形限位槽2110,限位槽2110将各个附加齿2103进行限位,所述凸台2108上开设有安装孔2109,安装孔2109配合螺栓将固定盖2105安装到凸台2108上将附加齿2103进行限位固定;所述安装槽2107内设置有限位柱2106,限位柱2106上开设有螺孔,限位柱2106与附加转盘2104上的通孔相配合将附加转盘2104进行限位,并通过螺栓拧紧将附加转盘2104固定安装。

  另外,本发明还公布了一种槽车卸液后罐内余气回收方法,包括以下步骤:

  A、加热:槽车内低温BOG经空温式气化器加热;

  B、分离:采用前置缓冲分离器进行分离得到纯度高的产品;

  C、压缩:将前置缓冲分离器分离得到的产品经过压缩机压缩;

  D、冷却:将压缩机压缩的BOG通过冷却器冷却;

  E、调压计量:经冷却器冷却的BOG通过流量计进行计量并通过调压器调压;F、送气:经调压计量后的BOG通过送气口进入市政管网。

  优选的,所述槽车容积为50m3、压缩量为200Nm3/h、抽压前压力为0.3MPa、抽压后压力为0.1MPa的工况下,则步骤A中的空温式汽化器选用参数为PN1.6MPa,立式单台流量300Nm3/h;所述步骤C中的天然气压缩机选用参数为流量300Nm3/h、吸气压力0.1-0.5MPa、排气压力0.5MPa、进口温度-19~25℃、出口温度高于环境温度15℃、功率18.5Kw。

  需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

  本文中对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

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