CN104976503A - 甲烷回收系统以及回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种甲烷回收系统以及回收方法，包括气相换热装置以及液相换热装置，甲烷气通过管道输送至所述气相换热装置的高温通道内，所述液相换热装置的低温通道通过管道与冷却液连接，且所述气相换热装置的高温通道与所述液相换热装置的高温通道相连，所述气相换热装置的低温通道与所述液相换热装置的低温通道相连。本发明利用冷却液的冷量对甲烷气进行降温，进而将甲烷气液化，实现对甲烷气回收，不但实现能量充分利用，而且减少能量损耗使回收率显著提高。

Description

甲烷回收系统以及回收方法

技术领域

本发明涉及气体回收再利用的技术领域，尤其是指应用在液化天然气（LNG）存储和运输过程中蒸发气体（BOG）的再液化与回收。

背景技术

液化天然气（LNG）主要成分是甲烷，被公认是地球上最干净的能源，无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/625，液化天然气的重量仅为同体积水的45%左右。液化天然气是天然气经压缩、冷却至其沸点温度后变成液体，通常液化天然气储存在零下161.5摄氏度、0.1MPa左右的低温储存罐内，用专用船或油罐车运输，使用时重新气化。液化天然气燃烧后对空气污染非常小，而且放出的热量大，所以液化天然气是一种比较先进的能源。

LNG加注站储存的低温甲烷液体，由于和外界存在热交换，低温甲烷液体需自身气化（由液体变为气体）才能保证温度在沸点或者沸点以下，这部分气化的甲烷气体若直接排入大气，会造成环境污染以及安全隐患。现有的甲烷气体回收方式包括把气化出来的甲烷气体经与空气换热后进入城市管网或者使用压缩机把这些甲烷气体变成CNG（压力大于20MPa的甲烷气体产品），若选择进入城市管网方案需要LNG加注站靠近城市管网，对普通的LNG加注站并不适用；若选择利用压缩机将甲烷气体加工成CNG产品，由于CNG产品的市场价值较低，储运复杂，而且压缩耗能较高，设备占地较大。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中回收甲烷时能量损耗高且回收率低的问题从而提供一种不但可以充分利用能量，减少能量损耗，而且回收率高的甲烷回收系统以及回收方法。

为解决上述技术问题，本发明所述的一种甲烷回收系统，包括气相换热装置以及液相换热装置，所述气相换热装置包括至少两个通道，其中高温通道与低温通道交换热量，甲烷气通过管道输送至所述气相换热装置的高温通道内，所述液相换热装置包括至少两个通道，其中高温通道与低温通道交换热量，所述液相换热装置的低温通道通过管道与冷却液连接，且所述气相换热装置的高温通道与所述液相换热装置的高温通道相连，所述气相换热装置的低温通道与所述液相换热装置的低温通道相连。

在本发明的一个实施例中，所述液相换热装置位于所述气相换热装置的下方，且均位于第一换热装置内。 

在本发明的一个实施例中，所述液相换热装置的出液口与甲烷液存罐之间通过液泵连接。

在本发明的一个实施例中，所述液相换热装置的出液口与所述甲烷液存罐之间设有冷却管，且所述冷却管缠绕于所述液相换热装置的出液口与所述甲烷液存罐之间的管道上。

在本发明的一个实施例中，所述甲烷液存罐通过加压泵与加液枪相连。

在本发明的一个实施例中，所述甲烷液存罐和所述加液枪之间的管道采用双层管，所述双层管包括外管和内管。

在本发明的一个实施例中，所述甲烷液存罐和所述加液枪之间也设有冷却管，且所述冷却管缠绕于所述甲烷液存罐与所述加液枪之间的管道上。

本发明还公开了一种甲烷回收方法，用于回收甲烷液，包括如下步骤：步骤S1：将冷却液换热升温形成升温冷却液；步骤S2：将甲烷气与所述升温冷却液换热进行第一级降温，形成降温甲烷气；步骤S3：将降温甲烷气与所述冷却液换热进行第二级降温，形成甲烷液，回收所述甲烷液；同时，所述冷却液与降温甲烷气换热升温，形成升温冷却液，进入步骤S2进行循环处理。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S2还包括：将所述升温冷却液与所述甲烷气换热升温形成再升温冷却液，所述再升温冷却液与其它换热设备换热降温。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S3中利用甲烷液存罐回收甲烷液，且所述甲烷液存罐至加液枪之间的管道先通入制冷气冷却管道后再排出甲烷液。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的甲烷回收系统以及回收方法，利用冷却液的冷量对甲烷气进行降温，进而将甲烷气液化，实现对甲烷气回收，不但实现能量充分利用，而且减少能量损耗使回收率显著提高。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明实施例一所述甲烷回收系统示意图；

图2是本发明实施例二所述甲烷回收系统示意图；

图3是本发明实施例三所述甲烷回收系统示意图；

图4是本发明实施例四所述甲烷回收系统示意图；

图5是本发明实施例五所述甲烷回收控制系统示意图；

图6是本发明实施例六所述甲烷回收控制系统示意图；

图7是本发明实施例七所述甲烷回收控制系统示意图；

图8是本发明实施例八所述甲烷回收控制系统示意图；

图9是本发明实施例九所述甲烷回收控制系统示意图；

图10是本发明实施例十所述甲烷回收控制系统示意图；

图11是本发明实施例十一所述甲烷回收控制系统示意图。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，本实施例提供了一种甲烷回收系统，包括气相换热装置11以及液相换热装置12，所述气相换热装置包括至少两个通道，其中高温通道与低温通道交换热量，甲烷气10通过管道输送至所述气相换热装置11的高温通道内，所述液相换热装置包括至少两个通道，其中高温通道与低温通道交换热量，所述液相换热装置的低温通道通过管道与冷却液连接，且所述气相换热装置11的高温通道与所述液相换热装置12的高温通道相连，所述气相换热装置11的低温通道与所述液相换热装置12的低温通道相连。

上述是本发明的核心技术方案，本发明所述的甲烷回收系统包括气相换热装置11，所述气相换热装置包括至少两个通道，其中高温通道与低温通道交换热量，甲烷气10通过管道输送至所述气相换热装置11的高温通道，通过所述气相换热装置11的低温通道内流过的介质用于降低甲烷气的温度，实现对甲烷气的一级降温。为了使所述气相换热装置11的低温通道内流入的介质温度比甲烷气10的温度更低，具体地，本发明所述甲烷回收系统还包括液相换热装置12，所述液相换热装置包括至少两个通道，其中高温通道与低温通道交换热量，所述气相换热装置11的高温通道与所述液相换热装置12的高温通道相连，使经过一级降温后的降温甲烷气通过所述气相换热装置11的高温通道流入所述液相换热装置12的高温通道，所述液相换热装置12的低温通道通过管道与冷却液13连接，由于所述冷却液13的温度很低，所述冷却液13进入所述液相换热装置12的低温通道后，与经过所述气相换热装置11的高温通道内的降温甲烷气进行换热，使降温甲烷气经过二级降温相变形成甲烷液，所述甲烷液直接回收利用，且回收产品为液化天然气可以就地销售。所述气相换热装置11的低温通道与所述液相换热装置12的低温通道相连，所述冷却液13经过所述液相换热装置12的换热后形成升温冷却液，所述升温冷却液的温度仍旧比甲烷气10的温度低，通过所述液相换热装置12的低温通道进入所述气相换热装置11的低温通道，从而实现对甲烷气10进行的一级降温。本发明采用所述冷却液13对甲烷气10进行降温，且对所述甲烷气10进行二次降温，与利用所述冷却液13进行一级换热而言，其冷量利用更充分有效，从而回收甲烷液的效率大幅度提高；另外，本发明一级降温中的冷量来源于二级降温中所述冷却液13的冷量，使能源最大程度上得到循环利用，减少了能源的损耗，有效提高了甲烷的回收率。

下面说明甲烷回收系统的工作原理： 

所述冷却液13通过管道进入所述液相换热装置12的低温通道形成升温冷却液，所述升温冷却液进入所述气相换热装置11的低温通道；所述甲烷气10进入所述气相换热装置11的高温通道，由于所述升温冷却液的温度仍旧比所述甲烷气10的温度低，进入所述气相换热装置11高温通道的甲烷气与所述气相换热装置11的低温通道内的所述升温冷却液换热降温形成降温甲烷气，完成对甲烷气的一级降温；所述降温甲烷气进入所述液相换热装置12的高温通道，且与所述液相换热装置12的低温通道内的所述冷却液13换热降温，完成对甲烷气的二级降温，经过二次降温后的甲烷气经过相变形成甲烷液，所述甲烷液直接回收利用，且回收产品为液化天然气可以就地销售。其中，初始冷却液通过管道进入所述液相换热装置12的低温通道后不用经过换热，直接流入所述气相换热装置11的低温通道，并与所述甲烷气10换热，所述甲烷气10降温形成降温甲烷气并流入所述液相换热装置12的高温通道，从而实现与所述冷却液13的换热。

需要指出的是：所述冷却液13通过管道进入所述液相换热装置12的低温通道后，若考虑到所述冷却液13的流量以及管道尺寸等因素，则所述冷却液13在所述液相换热装置12的低温通道运行时，经过换热，一部分冷却液13相变为气态，一部分冷却液13仍旧为液态，从而形成气液混合物流入所述气相换热装置11的低温通道内；本发明为了方便说明，均以所述冷却液13进入所述液相换热装置12中以液态为例具体说明。

为了更好的回收甲烷，所述气相换热装置11以及所述液相换热装置12之间设有温度控制装置，所述温度控制装置用以控制所述气相换热装置11以及所述液相换热装置12之间的温度以及甲烷液化的温度，所述温度控制装置控制所述液相换热装置12中发生相变换热，如由气态相变为液态的温度；同时也控制所述气相换热装置11中甲烷气的换热，具体地，控制一级换热降温后甲烷气的温度。

实施例二：

如图2所示，实施例二是在实施例一的基础上作出的改进，为了完善回收甲烷气的系统，在实施例一的系统上增加了回收利用的设备，下面详细说明：

本实施例中，所述液相换热装置12的出液口通过管道与甲烷液存罐14相连接，使甲烷液成品能够直接回流到所述甲烷液存罐14中，从而避免了甲烷液存罐的放散导致降低液体温度的问题。

为了避免所述液相换热装置12的出液口流出的甲烷液的压力低于所述甲烷液存罐14的压力时，导致甲烷液不能流入至所述甲烷液存罐14内，所述液相换热装置12的出液口与所述甲烷液存罐14之间设有液泵15，通过所述液泵15可以将甲烷液顺利流入至所述甲烷液存罐14内，实现液体的存储。

本实施例中，所述冷却液13流入所述液相换热装置12的低温通道后，经过换热升温形成升温冷却液，再进入所述气相换热装置11的低温通道与所述甲烷气进行换热形成再升温冷却液，由于所述再升温冷却液的温度仍旧较低，为了节约能源，所述气相换热装置11的低温通道通过管道与其它换热设备连接，从而可以继续利用所述再升温冷却液的冷量，对其它换热设备进行换热降温；另外，所述液相换热装置12的出液口通过管道与所述甲烷液存罐14连接，为了充分利用冷量，可以对回收的甲烷液进行降温，所述液相换热装置12的出液口与所述甲烷液存罐14之间设有冷却管16，且所述冷却管16缠绕于所述液相换热装置12的出液口与所述甲烷液存罐14之间的管道上，当所述甲烷液从所述液相换热装置12的出液口通过管道流入所述甲烷液存罐14中，通过所述冷却管16的冷却，可以进一步降低所述甲烷液的温度。其中所述升温冷却液进入所述气相换热装置11的低温通道时，若考虑所述升温冷却液的流量以及管道的尺寸等因素，则所述升温冷却液经过所述气相换热装置11的换热后，一部分升温冷却液仍旧为液态，一部分升温冷却液相变为气态，使气体可以直接排出，如经过所述冷却管16排出。实施例三：

如图3所示，实施例三是在实施例二的基础上作出的改进，主要改变了所述气相换热装置11和所述液相换热装置12的结构，下面详细说明：

本实施例中，所述液相换热装置12位于所述气相换热装置11的下方，且均位于第一换热装置17内，所述第一换热装置17为一体式设备，即所述第一换热装置17整合了所述气相换热装置11以及所述液相换热装置12两个设备，使所述气相换热装置11以及所述液相换热装置12均位于所述第一换热装置17内，不但有效节约了空间，减少了设备占地面积，而且所述气相换热装置11和所述液相换热装置12各占一部分空间，所述冷却液13经过所述液相换热装置12后形成升温冷却液通过管道传输至所述气相换热装置11时，可有效降低热量损耗，从而提高换热效率。

本实施例中，所述第一换热装置17的底端设有出液口，所述液相换热装置12流出的甲烷液通过所述第一换热装置17的出液口排出，所述第一换热装置17的出液口通过管道与甲烷液存罐14相连，从而可以用于存储回收的甲烷液。为了避免所述第一换热装置17的出液口流出的甲烷液的压力低于所述甲烷液存罐14的压力时，导致甲烷液不能流入至所述甲烷液存罐14内，所述第一换热装置17的出液口与所述甲烷液存罐14之间设有液泵15，通过所述液泵15可以将甲烷液顺利流入至所述甲烷液存罐14内，实现液体的回收存储。

实施例四：

本实施例四是在实施例二的基础上作出的改进，为了完善回收甲烷气的系统，在实施例二的系统上增加了回收利用的设备，下面详细说明：

如图4所示，本实施例中，所述甲烷气10采用高压甲烷气，所述高压甲烷气10进入所述气相换热装置11的高温通道，且与所述气相换热装置11的低温通道内的升温冷却液换热降温形成降温高压甲烷气，完成对甲烷气的一级降温；所述降温高压甲烷气进入所述液相换热装置12的高温通道，且与所述液相换热装置12的低温通道内的所述冷却液13换热降温，完成对甲烷气的二级降温，经过二次降温后的甲烷气经过相变形成高压甲烷液，由于此时高压甲烷液的压力高于所述甲烷液存罐14的压力，因此甲烷液不需要液泵而通过压力差就可流入至所述甲烷液存罐14内，从而使液化天然气可以就地回收利用。

所述甲烷液存储在所述甲烷液存罐14后，为了保证甲烷液加注时甲烷液的冷量，如甲烷液可以用于为汽车加液，为了保证甲烷液存罐14内的甲烷液能够顺利输送至汽车内，所述甲烷液存罐14通过加压泵26与加液枪27相连。具体地，所述甲烷液存罐14和汽车之间设有加压泵26以及加液枪27，其中所述加压泵26用于对甲烷液加压从而利于顺利抽出，所述加液枪27用于给汽车加液时使用。为了控制所述液相换热装置12中的甲烷液存储到一定量时再启动所述液泵15，所述液相换热装置12和所述液泵15之间设有第五切断阀30，所述液泵15和所述甲烷液存罐14之间设有第六切断阀33；另外，为了控制所述气相换热装置11中冷却剂的排出，所述气相换热装置11与所述液泵15之间设有第七切断阀31以及所述液泵15和所述甲烷液存罐14之间还设有第八切断阀32。

为了保证存储在所述甲烷液存罐14的甲烷液具有一定的冷量，开启所述第七切断阀31和所述第八切断阀32，同时闭合所述第五切断阀30和所述第六切断阀33，从所述气相换热装置11排出的冷却剂流经管道后给管道降温，且冷却气通过所述第八切断阀32排出；当管道温度降低到要求后，闭合所述第七切断阀31和所述第八切断阀32，同时开启所述第五切断阀30和所述第六切断阀33，所述液相换热装置12中的甲烷液流入所述甲烷液存罐14中，从而充分利用了冷源，实现了甲烷液的降温。

实施例五：

本实施例五是在实施例四的基础上作出的改进，为了完善回收甲烷的系统，增加了回收利用的设备，下面详细说明：

如图5所示，为了进一步保证加液时甲烷液的温度在合适的低温范围内，所述甲烷液存罐14和所述加压泵26之间的管道采用双层管，包括外管和内管，其中所述外管是大管道，所述气相换热装置11排出的再升温冷却液流入大管道；所述内管是小管道，位于所述外管内，所述液相换热装置12排出的甲烷液流入小管道，由于再升温冷却液的温度仍旧很低，为了充分利用能源，所述大管道内的再升温冷却液供流在所述小管道内的甲烷液提供了冷量，从而进一步保证了甲烷液流出时的冷量。

作为一种变形，为了保证回收甲烷液的冷量，所述甲烷液存罐14和所述加液枪27之间的管道均采用双层管，由于优点和上述相同，因此不再重复说明。

实施例六：

本实施例六是在实施例四或实施例五的基础上作出的改进，为了完善回收甲烷的系统，增加了回收利用的设备，下面详细说明：

如图6所示，为了进一步保证利用所述加液枪27加液时所述甲烷液也始终有充足的冷量，所述加压泵26和所述加液枪27之间也设有冷却管16。具体地，所述冷却管16缠绕于所述加压泵26与所述加液枪27之间的管道上，从而可以始终保持流出的甲烷液在合适的低温范围内。

作为一种变形，为了保证回收甲烷液的冷量，所述甲烷液存罐14和所述加液枪27之间也设有冷却管16，且所述冷却管16缠绕于所述甲烷液存罐14与所述加液枪27之间的管道上。由于优点和上述相同，因此不再重复说明。

实施例七：

本实施例七是在实施例一至实施例六所述的任意一个实施例的基础上作出的改进，为了完善回收甲烷的系统，在实施例一至实施例七所述的任意一个实施例的系统上增加了回收利用的控制设备，下面详细说明：

如图7所示，所述气相换热装置11的入口处设有联锁控制所述甲烷气10流入所述气相换热装置11以及所述冷却液13流入所述液相换热装置12的第一压力控制联锁装置21，所述气相换热装置11和所述液相换热装置12之间设有控制所述冷却液13流入所述液相换热装置12流量的温度控制联锁装置22。

在本实施例中，所述第一压力控制联锁装置21用于联锁控制将所述甲烷气10流入所述气相换热装置11内以及将所述冷却液13流入所述液相换热装置12内，通过所述第一压力控制联锁装置21的联锁控制，避免人为操作，实现自动控制系统的启闭，不但有效控制所述冷却液13的消耗量，最大程度上降低能量损耗，而且保证了系统运行时的安全可靠。所述温度控制联锁装置22用于控制所述冷却液13流入所述液相换热装置12的流量，从而可以方便调节所述冷却液13的进料量，实现LNG加注站放散甲烷回收系统的正常运行。

所述压力控制联锁装置21包括控制所述冷却液13流入所述液相换热装置12的第一切断阀211以及所述甲烷气10流入所述气相换热装置11的第二切断阀212，所述第一压力控制联锁装置21用于联锁控制所述第一切断阀211以及所述第二切断阀212的启闭。具体地，所述第一压力控制联锁装置21设有压力高位值和压力低位值，若所述甲烷气的压力高于压力高位值时，先启动所述第一切断阀211，使所述冷却液13流入所述液相换热装置12内，然后再启动所述第二切断阀212，使所述甲烷气10流入所述气相换热装置11内，从而保证所述冷却液13较所述甲烷气10更早进入系统，所述甲烷气10一旦进入所述系统就可以与所述冷却液13进行换热降温，利于对甲烷液的回收，其中所述压力高位值的范围在0.5Mpa-0.7Mpa之间，优选所述压力高位值为0.6Mpa；若所述甲烷气的压力低于压力低位值时，先闭合所述第二切断阀212，停止所述甲烷气10流入所述气相换热装置11内，然后再闭合所述第一切断阀211，停止所述冷却液13流入所述液相换热装置12内，使系统内始终有充足的冷却液，从而保证系统内的甲烷气换热降温，其中所述压力低位值的范围在0.1Mpa-0.3Mpa之间，优选所述压力低位值为0.2Mpa。

所述温度控制联锁装置22包括控制所述冷却液13流入所述液相换热装置12流量的节流阀221，所述节流阀221设于所述第一切断阀211和所述液相换热装置12之间，用于调整所述冷却液13进入所述液相换热装置12内的流量，实现LNG加注站放散甲烷回收系统的正常运行。具体地，所述温度控制联锁装置22设有温度高位值和温度低位值，当从所述液相换热装置12出口流出的升温冷却液的温度低于所述温度低位值时，调小所述节流阀221的开关，使所述冷却液13进入所述液相换热装置12内的流量减小，从而使升温冷却液的温度逐渐调整到工作范围内，其中，所述温度低位值的范围在-180°至-160°之间，优选所述温度低位值为-170°；当所述升温冷却液的温度高于所述温度高位值时，调大所述节流阀221的开关，使所述冷却液13进入所述液相换热装置12内的流量增大，从而使升温冷却液的温度逐渐调整到工作范围内，其中，所述温度高位值的范围在-160°至-140°之间，优选所述温度高位值为-150°。

实施例八：

本实施例八是在实施例七的基础上作出的改进，为了完善回收甲烷的系统，在实施例七所述的回收系统上增加了回收利用的控制设备，下面详细说明：

如图8所示，所述气相换热装置11的出口设有控制所述再升温冷却液流出的第二压力控制联锁装置23，所述第二压力控制联锁装置23包括控制所述再升温冷却液流入其它换热装置的第三切断阀231，所述第二压力控制联锁装置23用于将所述气相换热装置11的出口压力与所述第三切断阀231联锁控制。由于所述冷却液13经过所述液相换热装置12后形成升温冷却液，所述升温冷却液经过所述气相换热装置11后形成再升温冷却液，为了充分利用能量，使再升温冷却液可以继续换热，因此需要控制再升温冷却液在合适的压力范围内，具体地，所述第二压力控制联锁装置21设有压力高位值和压力低位值，若所述再升温冷却液的压力高于压力高位值时，启动所述第三切断阀231，使所述再升温冷却液流入其它换热装置内，其中所述压力高位值的范围在0.6Mpa-0.8Mpa之间，优选所述压力高位值为0.7Mpa；若所述再升温冷却液的压力低于压力低位值时，闭合所述第三切断阀231，停止所述再升温冷却液流出，其中所述压力低位值的范围在0.3Mpa-0.5Mpa之间，优选所述压力低位值为0.4Mpa。

本实施例中，所述气相换热装置11的出口与所述第三切断阀231之间设有手动切断阀24，为了充分利用冷量继续对其它设备换热降温，如对所述冷却管16进行降温，开启所述手动切断阀24可以使再升温冷却液流向所述冷却管，实现对甲烷液的降温；当所述气相换热装置11出口处的温度满足工作要求，不需要降低温度时，闭合所述手动切断阀24。

在本实施例中，为了精确的控制再升温冷却液的温度，充分利用冷量继续对其它设备进行换热降温，所述气相换热装置11的出口处也可设置温度控制联锁装置，用于将再升温冷却液的温度与所述冷却液13的进口调节阀即所述节流阀221进行联锁控制。具体地，所述温度控制联锁装置设有温度高位值和温度低位值，当再升温冷却液的温度低于所述温度低位值时，调小所述节流阀221的开关，使所述冷却液13分别进入所述液相换热装置12以及所述气相换热装置11内的流量减小，从而使再升温冷却液的温度逐渐调整到工作范围内，其中，所述温度低位值的范围在-180°至-160°之间，优选所述温度低位值为-170°；当所述再升温冷却液的温度高于所述温度高位值时，调大所述节流阀221的开关，使所述冷却液13分别进入所述液相换热装置12以及所述气相换热装置11内的流量增大，从而使再升温冷却液的温度逐渐调整到工作范围内，其中，所述温度高位值的范围在-160°至-140°之间，优选所述温度低位值为-150°。

实施例九：

本实施例九是在实施例一至实施例六所述的任意一个实施例的基础上作出的改进，为了完善回收甲烷的系统，在实施例一至实施例七所述的任意一个实施例的系统上增加了回收利用的控制设备，下面详细说明：

如图9所示，所述液相换热装置12的出液口通过第四切断阀251与液泵15连接，所述气相换热装置11和所述液相换热装置12之间设置有第三压力控制联锁装置25A，所述液相换热装置12的出液口与所述液泵15之间设有第四压力控制联锁装置25B，所述第三压力控制联锁装置25A以及所述第四压力控制联锁装置25B通过压差对所述第四切断阀251与液泵15进行联锁控制。

本实施例中，所述第三压力控制联锁装置25A以及所述第四压力控制联锁装置25B之间的压差可以联锁控制所述第四切断阀251与液泵15，为了避免频繁的开启液泵15，当所述液相换热装置12中的甲烷液存储到一定量时再启动所述液泵15，可以有效控制电能的消耗，实现能量的节约。所述第三压力控制联锁装置25A以及所述第四压力控制联锁装置25B的压差与所述液相换热装置12的高度有关，具体地，所述液相换热装置12设有液位高位值和液位低位值，若所述压差低于所述液位低位值，闭合所述第四切断阀251与所述液泵15，甲烷液继续存储在所述液相换热装置12内；若所述压差高于所述液位高位值，启动所述第四切断阀251与所述液泵15，将存储在所述液相换热装置12内甲烷液流入所述甲烷液存罐14内。如设定所述液相换热装置12的设备高度为H，若所述压差低于0.1H-0.3H时，闭合所述第四切断阀251与所述液泵15；若所述压差高于0.5H-0.7H时，开启所述第四切断阀251与所述液泵15。

实施例十：

本实施例十是在实施例九的基础上作出的改进，为了完善回收甲烷的系统，在实施例九的系统上增加了回收利用的控制设备，下面详细说明：

如图10所示，所述气相换热装置11的入口处设有联锁控制所述甲烷气流入所述气相换热装置11以及所述冷却液13流入所述液相换热装置12的第一压力控制联锁装置21，所述第一压力控制联锁装置21用于联锁控制将所述甲烷气10流入所述气相换热装置11中以及将所述冷却液13流入所述液相换热装置12中，通过所述第一压力控制联锁装置21的联锁控制，避免人为操作，实现自动控制系统的启闭，不但有效控制所述冷却液13的消耗量，最大程度上降低能量损耗，而且保证了系统运行时的安全可靠。

本实施例中所述的压力控制联锁装置21的具体结构和作用与实施例五中的压力控制联锁装置21相同，因此不再详细论述。

实施例十一：

本实施例十一是在实施例十的基础上作出的改进，为了完善回收甲烷的系统，在实施例十一的系统上增加了回收利用的控制设备，下面详细说明：

如图11所示，所述气相换热装置11和所述液相换热装置12之间设有控制所述冷却液13流入所述液相换热装置12流量的温度控制联锁装置22。所述温度控制联锁装置22用于控制所述冷却液13流入所述液相换热装置12的流量，从而可以方便调节所述冷却液13的进料量，实现LNG加注站放散甲烷回收系统的正常运行。本实施例所述的温度控制联锁装置22的具体结构和作用与实施例五中的温度控制联锁装置22相同，因此不再详细论述。

本实施例中，所述气相换热装置11的出口设有控制所述冷却液13流入所述气相换热装置11流量的第二压力控制联锁装置23，所述气相换热装置11的出口与所述第三切断阀231之间设有手动切断阀24，所述第二压力控制联锁装置23的结构和作用与实施例六中的第二压力控制联锁装置23相同，且本实施例所述手动切断阀24的设置也与实施例六中的手动切断阀24相同，因此不再详细论述。

本发明所述实施例七至实施例十一均以所述气相换热装置11和所述液相换热装置12分别为两个独立的设备详细介绍了甲烷回收控制系统的组成及工作原理，对于所述气相换热装置11和所述液相换热装置12均位于所述第一换热装置17内的甲烷回收控制系统，其组成和工作原理相同，不在详细论述。

实施例十二：

本实施例提供一种甲烷回收方法，利用实施例一至实施例六所述的任意一个甲烷回收系统回收甲烷液，其步骤如下：

步骤S1：将冷却液13换热升温形成升温冷却液；

步骤S2：将甲烷气10与所述升温冷却液换热进行第一级降温，形成降温甲烷气；

步骤S3：将降温甲烷气与所述冷却液13换热进行第二级降温，形成甲烷液，回收所述甲烷液；同时，所述冷却液13与降温甲烷气换热升温，形成升温冷却液，进入步骤S2进行循环处理。

本实施例所述甲烷回收方法中，所述步骤S1中，将所述冷却液13换热升温形成升温冷却液，所述冷却液13进入所述液相换热装置12的低温通道后，经过换热升温形成升温冷却液；所述步骤S2中，将甲烷气10与所述升温冷却液换热进行第一级降温，形成降温甲烷气，其中升温冷却液从所述液相换热装置12的低温通道进入所述气相换热装置11的低温通道，并与所述气相换热装置11的高温通道内的甲烷气10换热，由于所述升温冷却液的温度仍旧比所述甲烷气10的温度低，因此所述甲烷气10经过第一级降温形成降温甲烷气；所述步骤S3中，将降温甲烷气与所述冷却液13换热进行第二级降温，形成甲烷液，所述甲烷液直接回收利用，且回收产品为液化天然气可以就地销售，其中，降温甲烷气由所述气相换热装置11的高温通道进入所述液相换热装置12的高温通道，与所述冷却液13换热进行第二级降温；同时，所述冷却液13与降温甲烷气换热升温，形成升温冷却液，进入步骤S2进行循环处理。本发明利用所述冷却液13对所述甲烷气10进行二次降温，有效将甲烷气相变为甲烷液，与利用冷却液进行一级换热而言，其冷量利用更充分有效，从而回收甲烷液的效率大幅度提高；再者，本方法中第一级降温中的冷量来源于第二级降温中所述冷却液13的冷量，使能源最大程度上得到循环利用，减少了能源的损耗，有效提高了甲烷的回收率。

本实施例中，为了更好的利用所述冷却液13的冷量，所述步骤S2还包括：将所述升温冷却液与所述甲烷气10换热升温形成再升温冷却液，由于所述升温冷却液和所述再升温冷却液的温度仍旧很低，因此所述再升温冷却液可与其它换热设备换热降温，从而充分利用冷源，有效节约能源。具体地，所述再升温冷却液还可用于供所述步骤S3中回收的甲烷液进行降温，从而可保证回收甲烷液的冷量，使回收的甲烷液更易于收集和存储。

本实施例中，利用所述甲烷液存罐14回收甲烷液，所述甲烷液存储在所述甲烷液存罐14后，然后利用加液枪27可以给汽车加液，为了保证在汽车加液过程中所述甲烷液也始终有充足的冷量，所述甲烷液存罐14至所述加液枪27之间的管道先通入制冷气体，使管道保持适当的冷量，然后再所述管道内排出甲烷液，从而使甲烷液的温度降低，而且充分利用了冷源，提高了能量利用率。

实施例十三：

本实施例提供一种甲烷回收控制方法，利用实施例七或实施例八或实施例十一的甲烷回收控制系统回收甲烷液，其步骤如下：

步骤S1：判断甲烷气10的压力与预设压力值的大小，若所述甲烷气10的压力高于第一预设值，将冷却液13换热升温形成升温冷却液，进入步骤S2，若所述甲烷气10的压力低于第二预设值，所述甲烷气10停止输入后，所述冷却液13停止输入,待甲烷气10的压力高于第一预设值时，将冷却液13换热升温形成升温冷却液，进入步骤S2；

步骤S2：将所述甲烷气10与所述升温冷却液换热进行第一级降温，形成降温甲烷气；

步骤S3：将降温甲烷气与所述冷却液13换热进行第二级降温，形成甲烷液，回收所述甲烷液；同时，所述冷却液13与降温甲烷气换热升温形成升温冷却液，进入步骤S2进行循环处理。

本实施例所述的甲烷回收控制方法，所述步骤S1中，判断甲烷气10的压力与预设压力值的大小，若所述甲烷气10的压力高于压力高位值时，将所述冷却液13换热升温形成升温冷却液，进入步骤S2，从而保证所述冷却液13较所述甲烷气10更早进入系统，所述甲烷气10一旦进入所述系统就可以与所述冷却液13进行换热降温，利于对甲烷液的回收；若所述甲烷气10的压力低于压力低位值，所述甲烷气10停止输入后，所述冷却液13停止输入, 使系统内始终有充足的冷却液，从而保证位于系统内的甲烷气换热降温，待甲烷气10的压力高于第一预设值时，将冷却液13换热升温形成升温冷却液，进入步骤S2。所述步骤S2中，将所述甲烷气10与所述升温冷却液换热进行第一级降温，形成降温甲烷气，同时，所述升温冷却液与所述甲烷气10换热升温形成再升温冷却液，所述再升温冷却液可以继续供其它设备换热降温，从而充分利用冷量，有效节约能源。所述步骤S3中，将降温甲烷气与所述冷却液13换热进行第二级降温，形成甲烷液，回收所述甲烷液；同时，所述冷却液13与降温甲烷气换热升温形成升温冷却液，进入步骤S2进行循环处理，由于充分利用冷源，使能源最大程度上得到循环利用，因此减少了能源的损耗，有效提高了甲烷的回收率。本发明所述控制方法，通过压力自动控制系统的开启与闭合，因此不但减少了人为控制，而且回收甲烷液的效率大幅度提高。

本实施例中，所述步骤S1还包括判断升温冷却液与预设温度值大小的步骤，若升温冷却液的温度高于温度高位值，增大所述冷却液13的流量；若升温冷却液的温度低于温度低位值，减小所述冷却液13的流量，从而使升温冷却液的温度始终在工作范围内。

所述步骤S2中还包括判断再升温冷却液与预设温度值大小的步骤，若再升温冷却液的温度高于温度高位值，增大所述冷却液的流量；若再升温冷却液的温度低于温度低位值，减小所述冷却液的流量，从而使再升温冷却液的温度始终在工作范围内。

实施例十四：

本实施例提供一种甲烷回收控制方法，利用实施例九至实施例十一所述的任意一个甲烷回收控制系统回收甲烷液，其步骤如下：

步骤S1：将冷却液13换热升温形成升温冷却液；

步骤S2：将甲烷气10与所述升温冷却液换热进行第一级降温，形成降温甲烷气，并记录所述第一级降温后形成的第一压力值；

步骤S3：将降温甲烷气与所述冷却液13换热进行第二级降温，形成甲烷液，并记录所述第二级降温后形成的第二压力值；同时，所述冷却液13与降温甲烷气换热升温，形成升温冷却液，进入步骤S2进行循环处理；

步骤S4：将步骤S2中第一压力值与所述步骤S3中第二压力值作比较，若压差高于预设第一值时，回收并存储甲烷液；若压差低于所述预设第二值时，继续收集甲烷液，待压差高于预设第一值时，回收并存储甲烷液。

本实施例所述的甲烷回收控制方法，所述步骤S1中，将所述冷却液13换热升温形成升温冷却液，具体地，判断甲烷气的压力与预设压力值的大小，若所述甲烷气的压力高于第一预设值，将所述冷却液13换热升温形成升温冷却液；若所述甲烷气的压力低于第二预设值，所述甲烷气10停止输入后，所述冷却液13停止输入,待甲烷气的压力高于第一预设值时，将冷却液13换热升温形成升温冷却液。所述步骤S2中，将甲烷气10与所述升温冷却液换热进行第一级降温，形成降温甲烷气，并记录所述第一级降温后形成的第一压力值；同时所述升温冷却液与所述甲烷气10换热升温形成再升温冷却液，所述再升温冷却液可以继续供其它设备换热降温，从而充分利用冷量，有效节约能源。所述步骤S3中，将降温甲烷气与所述冷却液13换热进行第二级降温，形成甲烷液，并记录所述第二级降温后形成的第二压力值；同时，所述冷却液13与降温甲烷气换热升温，形成升温冷却液，进入步骤S2进行循环处理，从而实现能源的循环利用。所述步骤S4中，将步骤S2中第一压力值与所述步骤S3中第二压力值作比较，若压差高于预设第一值时，通过液泵15回收并存储甲烷液至所述甲烷液存罐14内；若压差低于所述预设第二值时，继续收集甲烷液，待压差高于预设第一值时，回收并存储甲烷液，从而避免频繁启动液泵，减少电能的消耗。

本发明所述冷却液13可以采用液氮或者液氧等无污染的低温介质，即使经过相变形成气态也可以直接排至空气中；另外，本发明所述高温通道是相对低位通道而言，实际应用中，通道内流过的介质温度都在零下一百度左右。

综上，本发明所述的以上技术方案具有以下优点：

1.本发明所述甲烷回收系统，包括气相换热装置以及液相换热装置，采用所述冷却液对甲烷气进行降温，且对所述甲烷气进行二次降温，与利用所述冷却液进行一级换热而言，其冷量利用更充分有效，从而回收甲烷液的效率大幅度提高；另外，本发明一级降温中的冷量来源于二级降温中所述冷却液的冷量，使能源最大程度上得到循环利用，减少了能源的损耗，有效提高了甲烷的回收率。

2.本发明所述甲烷回收系统，为了避免所述液相换热装置的出液口流出的甲烷液的压力低于所述甲烷液存罐的压力时，导致甲烷液不能流入至所述甲烷液存罐内，所述液相换热装置的出液口与所述甲烷液存罐之间设有液泵，通过所述液泵可以将甲烷液顺利流入至所述甲烷液存罐内，实现液体的存储。

3. 本发明所述甲烷回收系统，所述液相换热装置位于所述气相换热装置的下方，且均位于第一换热装置内，所述第一换热装置为一体式设备，不但有效节约了空间，减少了设备占地面积，而且所述气相换热装置和所述液相换热装置各占一部分空间，所述冷却液经过所述液相换热装置后形成升温冷却液通过管道传输至所述气相换热装置时，可有效降低热量损耗，从而提高换热效率。

3. 本发明所述甲烷回收系统，所述甲烷气采用高压甲烷气，所述高压甲烷气进入所述气相换热装置的高温通道，且与所述气相换热装置的低温通道内的升温冷却液换热降温形成降温高压甲烷气，完成对甲烷气的一级降温；所述降温高压甲烷气进入所述液相换热装置的高温通道，且与所述液相换热装置的低温通道内的所述冷却液换热降温，完成对甲烷气的二级降温，经过二次降温后的甲烷气经过相变形成高压甲烷液，由于此时高压甲烷液的压力高于所述甲烷液存罐的压力，因此甲烷液不需要液泵而通过压力差就可流入至所述甲烷液存罐内，从而使液化天然气可以就地回收利用。

4. 本发明所述甲烷回收方法，所述步骤S1中，将所述冷却液换热升温形成升温冷却液，所述冷却液进入所述液相换热装置的低温通道后，经过换热升温形成升温冷却液；所述步骤S2中，将甲烷气与所述升温冷却液换热进行第一级降温，形成降温甲烷气，其中升温冷却液从所述液相换热装置的低温通道进入所述气相换热装置的低温通道，并与所述气相换热装置的高温通道内的甲烷气换热；所述步骤S3中，将降温甲烷气与所述冷却液换热进行第二级降温，形成甲烷液，所述甲烷液直接回收利用，且回收产品为液化天然气可以就地销售。本发明利用所述冷却液对所述甲烷气进行二次降温，有效将甲烷气相变为甲烷液，与利用冷却液进行一级换热而言，其冷量利用更充分有效，从而回收甲烷液的效率大幅度提高；再者，本方法中第一级降温中的冷量来源于第二级降温中所述冷却液的冷量，使能源最大程度上得到循环利用，减少了能源的损耗，有效提高了甲烷的回收率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围中。

Claims (10)

1.一种甲烷回收系统，其特征在于：包括气相换热装置以及液相换热装置，所述气相换热装置包括至少两个通道，其中高温通道与低温通道交换热量，甲烷气通过管道输送至所述气相换热装置的高温通道内，所述液相换热装置包括至少两个通道，其中高温通道与低温通道交换热量，所述液相换热装置的低温通道通过管道与冷却液连接，且所述气相换热装置的高温通道与所述液相换热装置的高温通道相连，所述气相换热装置的低温通道与所述液相换热装置的低温通道相连。

2.根据权利要求1所述的甲烷回收系统，其特征在于：所述液相换热装置位于所述气相换热装置的下方，且均位于第一换热装置内。

3.根据权利要求1所述的甲烷回收系统，其特征在于：所述液相换热装置的出液口与甲烷液存罐之间通过液泵连接。

4.根据权利要求3所述的甲烷回收系统，其特征在于：所述液相换热装置的出液口与所述甲烷液存罐之间设有冷却管，且所述冷却管缠绕于所述液相换热装置的出液口与所述甲烷液存罐之间的管道上。

5.根据权利要求3所述的甲烷回收系统，其特征在于：所述甲烷液存罐通过加压泵与加液枪相连。

6.根据权利要求5所述的甲烷回收系统，其特征在于：所述甲烷液存罐和所述加液枪之间的管道采用双层管，所述双层管包括外管和内管。

7.根据权利要求5所述的甲烷回收系统，其特征在于：所述甲烷液存罐和所述加液枪之间也设有冷却管，且所述冷却管缠绕于所述甲烷液存罐与所述加液枪之间的管道上。

8.一种甲烷回收方法，用于回收甲烷液，包括如下步骤：

步骤S1：将冷却液换热升温形成升温冷却液；

步骤S2：将甲烷气与所述升温冷却液换热进行第一级降温，形成降温甲烷气；

步骤S3：将降温甲烷气与所述冷却液换热进行第二级降温，形成甲烷液，回收所述甲烷液；同时，所述冷却液与降温甲烷气换热升温，形成升温冷却液，进入步骤S2进行循环处理。

9.根据权利要求8所述的甲烷回收方法，其特征在于：所述步骤S2还包括：将所述升温冷却液与所述甲烷气换热升温形成再升温冷却液，所述再升温冷却液与其它换热设备换热降温。

10.根据权利要求8所述的甲烷回收方法，其特征在于：所述步骤S3中利用甲烷液存罐回收甲烷液，且所述甲烷液存罐至加液枪之间的管道先通入制冷气冷却管道后再排出甲烷液。