CN101135506A - 带喷射器的中小型混合工质天然气液化制冷循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带喷射器的中小型混合工质天然气液化制冷循环系统，包括制冷装置，以及分别通过管路经过制冷装置的混合工质循环装置和天然气循环装置；制冷装置包括一第一冷箱和一第二冷箱；混合工质循环装置包括压缩部件、调节部件、以及设置在压缩部件和调节部件之间的至少一级引射制冷部件；压缩部件包括通过管道顺序连接的一混合工质压缩机、一单向阀、和一混合工质冷却器；每一级引射制冷部件包括一分离器、一喷射器、一单向阀、一引射制冷冷箱；调节部件由一调节阀构成；天然气循环装置包括一液化天然气分离器和一与其串接的阀门。可回收部分节流损失的能量，提高压缩机进口混合工质气体的压力，使系统控制简单、压缩机效率提高，实现节能。
Description
技术领域
本发明属于制冷与低温技术领域，特别是一种带喷射器的中小型混合工质天然气液化制冷循环系统。
背景技术
天然气、煤层气的主要成分是甲烷，它与丙烷、丁烷及其它重组分不同，不能在常温下液化，只能使用低温制冷的方法来液化。而现有许多技术都采用节流阀来降压降温，产生制冷效果。常见的混合工质天然气液化制冷循环中，通常使用多个节流阀降压降温制冷，同时还使用混合器来混合，而且节流阀控制采用前面分离器的液位控制，控制较复杂，能量损失大。而且由于是液体节流制冷，无法采用传统的透平膨胀机，而采用喷射器后可以回收一部分节流损失的能量，同时由于喷射器结构简单，没有运动部件，混合制冷剂混合后能量损失少。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷和不足，而提供的一种采用喷射器的中小型混合工质天然气液化制冷循环系统，该系统可减少节流能量损失，使其可以回收一部分原来节流损失的能量，减少混合工质压缩机的能耗，并简化控制。
本发明是通过以下技术方案实现的，带喷射器的中小型混合工质天然气液化制冷循环系统，包括制冷装置，以及分别通过管路经过该制冷装置的混合工质循环装置和天然气循环装置；
所述的制冷装置包括一第一冷箱和一第二冷箱；
所述的混合工质循环装置包括压缩部件、调节部件、以及设置在压缩部件和调节部件之间的至少一级引射制冷部件；其中：
所述的压缩部件包括通过管道顺序连接的一混合工质压缩机、一单向阀、和一混合工质冷却器；该压缩部件并通过管道与第一冷箱并联连接；
所述的每一级引射制冷部件包括一分离器、一喷射器、一单向阀、一引射制冷冷箱；所述的分离器的输入端与前级的输出管道连通，该分离器的输出端一路通过管道经过制冷冷箱输出到后级，另一路通过管道经过制冷冷箱连接到喷射器的输入端；该喷射器的另一输入端通过单向阀连接后级输出端，其输出端通过管道制冷冷箱与前级的输入端连接；
所述的调节部件由一调节阀构成，其输入端通过管道经过第二冷箱与引射制冷部件的分离器的输出端连接；另一端通过管道经过第二冷箱与引射制冷部件的单向阀的输入端连接；
所述的天然气循环装置主要包括一液化天然气分离器和一与其串接的阀门，外部输入的预处理天然气通过管道依次经过第一冷箱、每一级引射制冷部件的引射制冷冷箱、以及第二冷箱与液化天然气分离器的输入端连接，经该液化天然气分离器分离后，一路输出液化天然气，另一路通过于阀门连接的管道依次经过第二冷箱、每一级引射制冷部件的引射制冷冷箱、以及第一冷箱后输出未液化气体。
上述带喷射器的中小型混合工质天然气液化制冷循环系统，其中，所述的引射制冷部件有两级，串联连接。
上述带喷射器的中小型混合工质天然气液化制冷循环系统，其中，所述的两级引射制冷部件相同，其中第一级引射制冷部件包括一第一分离器、一第一喷射器、一第一单向阀、一第一引射制冷冷箱；所述的第二级引射制冷部件包括一第二分离器、一第二喷射器、一第二单向阀、一第二引射制冷冷箱；
所述的第一分离器的输入端与压缩部件的从第一冷箱输出的混合工质冷却器的输出管道连通，该第一分离器的输出端一路通过管道经过第一制冷冷箱输出到第二分离器的输入端，另一路通过管道经过第一制冷冷箱连接到第一喷射器的输入端；该第一喷射器的另一输入端通过第一单向阀与第二级引射制冷部件的输出端连接，该第一喷射器的输出端通过管道经过第一制冷冷箱和第一冷箱与压缩部件的压缩机连接；
所述的第二分离器的输入端通过管道与第一级引射制冷部件的第一分离器输出端连通，该第二分离器的输出端一路输出到调节部件的调节阀的输入端，另一路通过管道连接到第二喷射器的输入端；该第二喷射器的另一输入端通过第二单向阀与调节部件的调节阀的输出端连接，该第二喷射器的输出端与第一级引射制冷部件的第一单向阀的输入端连接。
上述带喷射器的中小型混合工质天然气液化制冷循环系统，其中，所述的天然气循环装置还包括一重烃分离器，该重烃分离器通过管道串接在液化天然气分离器的前端。
上述带喷射器的中小型混合工质天然气液化制冷循环系统，其中，所述的重烃分离器通过管道串接在液化天然气分离器的前端，位于第一冷箱和一第二冷箱之间，其输入端通过管道连接预处理天然气；其输出端一路通过阀门输出到去重烃储罐，另一路将去重烃后的预处理天然气输出到液化天然气分离器的输入端。
由于本阀门采用了以上的技术方案，采用喷射器代替现有技术的节流阀和混合器，可以回收部分节流损失的能量，提高压缩机进口混合工质气体的压力，同时使系统控制简单，从而使压缩机的效率提高，实现节能。
附图说明
本发明的具体特征、性能由以下的实施例及其附图进一步描述。
图1是本发明带喷射器的中小型混合工质天然气液化制冷循环系统的原理示意图。
具体实施方式
请参阅图1。本发明带喷射器的中小型混合工质天然气液化制冷循环系统，包括制冷装置，以及分别通过管路经过该制冷装置的混合工质循环装置2和天然气循环装置3。
所述的制冷装置包括一第一冷箱11和一第二冷箱12；
所述的混合工质循环装置2包括压缩部件21、调节部件22、以及设置在压缩部件和调节部件之间的至少一级引射制冷部件；
所述的压缩部件21包括通过管道顺序连接的一混合工质压缩机211、一单向阀212、和一混合工质冷却器213；该压缩部件并通过管道与第一冷箱并联连接；本实施例中，所述的混合工质压缩机211的输入端与从引射制冷部件输出的经过第一冷箱11的管道相连。
所述的每一级引射制冷部件包括一分离器、一喷射器、一单向阀、一引射制冷冷箱；所述的分离器的输入端与前级的输出管道连通，该分离器的输出端一路通过管道经过制冷冷箱输出到后级，另一路通过管道经过制冷冷箱连接到喷射器的输入端；该喷射器的另一输入端通过单向阀连接后级输出端，其输出端通过管道制冷冷箱与前级的输入端连接。本实施例采用两级引射制冷部件231、232串联连接。所述的两级引射制冷部件相同，其中第一级引射制冷部件231包括一第一分离器2311、一第一喷射器2312、一第一单向阀2313、一第一引射制冷冷箱2314；所述的第二级引射制冷部件232包括一第二分离器2321、一第二喷射器2322、一第二单向阀2323、一第二引射制冷冷箱2324；
所述的第一分离器2311的输入端与压缩部件的从第一冷箱输出的混合工质冷却器的输出管道连通，该第一分离器的输出端一路通过管道经过第一制冷冷箱输出到第二分离器的输入端，另一路通过管道经过第一制冷冷箱连接到第一喷射器的输入端；该第一喷射器的另一输入端通过第一单向阀与第二级引射制冷部件的输出端连接，该第一喷射器的输出端通过管道经过第一制冷冷箱和压缩部件的第一冷箱与压缩部件的压缩机连接；
所述的第二分离器2321的输入端通过管道与第一级引射制冷部件的第一分离器输出端连通，该第二分离器的输出端一路输出到调节部件的调节阀的输入端，另一路通过管道连接到第二喷射器的输入端；该第二喷射器的另一输入端通过第二单向阀与调节部件的调节阀的输出端连接，该第二喷射器的输出端与第一级引射制冷部件的第一单向阀的输入端连接。
所述的调节部件22由一调节阀构成，其输入端通过管道经过第二冷箱12与引射制冷部件的分离器的输出端连接；另一端通过管道经过第二冷箱与引射制冷部件的单向阀的输入端连接；
所述的天然气循环装置3主要包括一液化天然气分离器31和一与其串接的阀门32，外部输入的预处理天然气通过管道依次经过第一冷箱11、第一级引射制冷部件的制冷冷箱2314、第二级引射制冷部件的制冷冷箱2324以及第二冷箱12与液化天然气分离器31的输入端连接，经该液化天然气分离器分离后，一路通过阀门35输出液化天然气，另一路通过于阀门32连接的管道依次经过第二冷箱、第二级引射制冷部件的制冷冷箱2324、第一级引射制冷部件的制冷冷箱2314、以及第一冷箱后输出未液化气体。
所述的天然气循环装置还包括一重烃分离器33，所述的重烃分离器33通过管道串接在液化天然气分离器31的前端，位于第一冷箱11和一第二冷箱12之间，本实施例是设置在第一级引射制冷部件与第二级引射制冷部件之间。该重烃分离器33的输入端通过管道连接预处理天然气，其输出端一路通过阀门34输出到去重烃储罐，另一路将去重烃后的预处理天然气输出到液化天然气分离器31的输入端。
本发明的工作原理是：
本发明带喷射器的中小型混合工质天然气液化制冷循环系统分为混合工质循环和天然气循环两股物流。混合工质制冷循环是由混合工质压缩机211的出口到单向阀212，再到混合工质冷却器213，经过第一冷箱11进入第一分离器2311，第一分离器2311下部的液体进入第一喷射器2312的进口，与经过第一制冷冷箱2314的混合工质气体经第一单向阀2313引射混合后进入第一制冷冷箱2314，再经过第一冷箱11回到混合工质压缩机211进口；第一分离器2311上部的气体经过第一制冷冷箱2314后进入第二分离器2321的进口，第二分离器2321下部的液体经过第二制冷冷箱2324后进入第二喷射器2322的进口，与第二分离器2321上部的气体依次经过第二制冷冷箱2324和第二冷箱12后，经过调节阀22降压后进入第二冷箱12然后经过第二单向阀2323，经过第二喷射器2322引射混合后进入第二制冷冷箱2324。
天然气物流是预处理后的天然气依次进入第一冷箱11、第一制冷冷箱2314冷却后进入重烃分离器33，分离重烃后再依次进入第二制冷冷箱2324和第二冷箱12冷却液化后进入液化气分离器31，未液化的天然气经过阀门32依次经过第二冷箱12、第第二制冷冷箱2324、第一制冷冷箱2314和第一冷箱11回热，完成天然气液化。
本发明可减少节流能量损失和简化控制，使其可以回收一部分原来节流损失的能量，减少混合工质压缩机的能耗，比传统的多级节流混合工质天然气液化制冷循环需要较小的压缩机，提高中小型混合工质天然气液化制冷循环的效率，从而达到节能降耗的目的，尤其在能源紧张的背景下更具有积极的意义。
本发明可用于天然气、煤层气等的液化，不局限于一种混合工质，混合工质的组分可以有多种选择方式。
Claims (5)
1.带喷射器的中小型混合工质天然气液化制冷循环系统，包括制冷装置，以及分别通过管路经过该制冷装置的混合工质循环装置和天然气循环装置；
所述的制冷装置包括一第一冷箱和一第二冷箱；
所述的混合工质循环装置包括压缩部件、调节部件、以及设置在压缩部件和调节部件之间的至少一级引射制冷部件；其中：
所述的压缩部件包括通过管道顺序连接的一混合工质压缩机、一单向阀、和一混合工质冷却器；该压缩部件并通过管道与第一冷箱并联连接；
所述的每一级引射制冷部件包括一分离器、一喷射器、一单向阀、一引射制冷冷箱；所述的分离器的输入端与前级的输出管道连通，该分离器的输出端一路通过管道经过制冷冷箱输出到后级，另一路通过管道经过制冷冷箱连接到喷射器的输入端；该喷射器的另一输入端通过单向阀连接后级输出端，其输出端通过管道经过制冷冷箱与前级的输入端连接；
所述的调节部件由一调节阀构成，其输入端通过管道经过第二冷箱与引射制冷部件的分离器的输出端连接；另一端通过管道经过第二冷箱与引射制冷部件的单向阀的输入端连接；
所述的天然气循环装置主要包括一液化天然气分离器和一与其串接的阀门，外部输入的预处理天然气通过管道依次经过第一冷箱、每一级引射制冷部件的引射制冷冷箱、以及第二冷箱与液化天然气分离器的输入端连接，经该液化天然气分离器分离后，一路输出液化天然气，另一路通过于阀门连接的管道依次经过第二冷箱、每一级引射制冷部件的引射制冷冷箱、以及第一冷箱后输出未液化气体。
2.根据权利要求1所述的带喷射器的中小型混合工质天然气液化制冷循环系统，其特征在于，所述的引射制冷部件有两级，串联连接。
3.根据权利要求2所述的带喷射器的中小型混合工质天然气液化制冷循环系统，其特征在于，所述的两级引射制冷部件相同，其中第一级引射制冷部件包括一第一分离器、一第一喷射器、一第一单向阀、一第一引射制冷冷箱；所述的第二级引射制冷部件包括一第二分离器、一第二喷射器、一第二单向阀、一第二引射制冷冷箱；
所述的第一分离器的输入端与压缩部件的从第一冷箱输出的混合工质冷却器的输出管道连通，该第一分离器的输出端一路通过管道经过第一制冷冷箱输出到第二分离器的输入端，另一路通过管道经过第一制冷冷箱连接到第一喷射器的输入端；该第一喷射器的另一输入端通过第一单向阀与第二级引射制冷部件的输出端连接，该第一喷射器的输出端通过管道经过第一制冷冷箱和制冷装置的第一冷箱与压缩部件的压缩机的输出管连接；
所述的第二分离器的输入端通过管道与第一级引射制冷部件的第一分离器输出端连通，该第二分离器的输出端一路输出到调节部件的调节阀的输入端，另一路通过管道连接到第二喷射器的输入端；该第二喷射器的另一输入端通过第二单向阀与调节部件的调节阀的输出端连接，该第二喷射器的输出端与第一级引射制冷部件的第一单向阀的输入端连接。
4.根据权利要求1所述的带喷射器的中小型混合工质天然气液化制冷循环系统，其特征在于，所述的天然气循环装置还包括一重烃分离器，该重烃分离器通过管道串接在液化天然气分离器的前端。
5.根据权利要求4所述的带喷射器的中小型混合工质天然气液化制冷循环系统，其特征在于，所述的重烃分离器通过管道串接在液化天然气分离器的前端，位于第一冷箱和一第二冷箱之间，其输入端通过管道连接预处理天然气；其输出端一路通过阀门输出到去重烃储罐，另一路将去重烃后的预处理天然气输出到液化天然气分离器的输入端。
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