CN106669355B - 基于影像识别除霜技术一体化油气回收装置 - Google Patents

基于影像识别除霜技术一体化油气回收装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于影像识别除霜技术一体化油气回收装置，包括由油气管道连接的冷凝系统和吸附系统；冷凝系统用于去除油气中的水分，液化并回收油气中含量多沸点高的组分；吸附系统用于回收油气中含量少沸点低的组分；冷凝系统与吸附系统共同连接一冷却设备，该冷却设备用于同时为冷凝系统的一级冷凝和吸附系统的真空泵提供冷却功能。本发明实现单一部件实现多种功能，在机组功能不变的前提下，将原本复杂的油气回收冷凝系统和吸附系统简洁化。利用单一压缩机实现两种蒸发温度，利用蒸发式冷凝器同时解决了冷凝系统的冷却问题和吸附系统的冷却问题，利用影像识别器除霜技术结合电子膨胀阀精准控制冲霜解决了系统长时间低温运行的不连续性问题。

Description

基于影像识别除霜技术一体化油气回收装置
技术领域
本发明涉及工业有机化合物回收装备技术领域，具体来说，是为加油站、油库、油码头等场合回收油品作业时挥发油气的一种基于影像识别除霜技术一体化油气回收装置。
背景技术
液态油在加油站、储油库、炼油厂等场合转运过程中会产生大量的油气，不达标的油气释放到大气环境中，不但造成能源浪费，而且还污染环境、损害人体健康以及会导致火灾隐患。在环保和节能的大环境下，为此，国家已制定了强制标准要求具有油气排放的场合，必须对油气进行回收，保证排放的尾气达标。
目前，油气回收方法主要是吸收法、吸附法、膜分离法和冷凝法，其中，冷凝+吸附复合法以其独特的综合性能，逐渐成为主流的油气回收方式。但是，这种以冷凝+吸附复合回收技术，仍然存在能耗较高、除霜不净、系统构成复杂等问题，成为其推广使用的绊脚石。为此，本发明就是致力于解决当前冷凝+吸附复合回收技术存在的问题，为其广泛推广使用奠定基础。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于影像识别除霜技术一体化油气回收装置。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种基于影像识别除霜技术一体化油气回收装置，包括由油气管道连接的冷凝系统和吸附系统；
冷凝系统用于去除油气中的水分，液化油气中含量多沸点高的组分，并直接回收至成品油中；
吸附系统用于回收油气中含量少沸点低的组分，确保尾气排放达标；
冷凝系统与吸附系统共同连接一蒸发式冷凝器，该蒸发式冷凝器用于同时为一级冷凝系统和吸附系统的真空泵提供冷却功能。
其中，冷凝系统包括由制冷剂管道连接的一级冷凝系统和二级冷凝系统，一级冷凝系统用于去除油气中的水蒸气组分和回收沸点为-30℃以上的油气组分；二级冷凝系统用于回收沸点为-30℃至-75℃之间的油气组分。
其中，一级冷凝系统由一级压缩机、油分离器、蒸发式冷凝器、经济器、膨胀阀、板翅式蒸发器、板式换热器、气液分离器连接构成；二级冷凝系统由二级压缩机、油分离器、板式换热器、膨胀阀、板翅式蒸发器、回热换热器、膨胀罐连接构成。
其中，一级冷凝系统和二级冷凝系统通过板式蒸发冷凝器连接构成复叠系统，板式换热器在一级冷凝系统中充当蒸发器，在二级冷凝系统中充当冷凝器；一级冷凝系统与二级冷凝系统的板翅式蒸发器和二级冷凝系统的板翅式蒸发器、板翅式余冷回收器集成为一个整体，使得整个冷凝机组更加紧凑。
其中，一级冷凝系统的板翅式蒸发器分为前后两段，前段为预冷板翅式蒸发器，将油气温度降至4℃，后段为一级板翅式蒸发器，将油气温度降至-30℃，前后两段板翅式蒸发器由同一台压缩机通过蒸发压力控制器控制。
其中，一级板翅式蒸发器内设置图像识别器，图像识别器定期将换热器表面的成像转成通讯信号，通过PLC进行识别，判断换热器表面是否结霜及结霜程度，进而控制系统进行除霜运行模式，保证整个冷凝机组可靠运行。
其中，二级冷凝系统的板翅式蒸发器包括二级板翅式蒸发器，二级板翅式蒸发器是将油气温度处理至-75℃。
其中，为了防止系统冷量浪费，二级冷凝系统还设置了板翅式余冷回收器进行余冷回收利用，通过板翅式余冷回收器将-75℃的油气尾气与进口的高温油气进行热交换，实施余冷能量回收，降低机组能耗。
其中，冷凝系统和吸附系统共用蒸发式冷凝器，一级冷凝系统的冷却盘管设置在蒸发式冷凝器内，吸附系统的真空泵的冷却水也来自于蒸发式冷凝器。
有益效果：本发明的基于影像识别除霜技术一体化油气回收装置，具有以下有益效果：
(1)根据设备的使用方式及共同点，实现单一部件实现多种功能，在保证机组功能不变的前提下，将原本复杂的油气回收冷凝系统和吸附系统简洁化。利用单一压缩机实现两种蒸发温度，利用蒸发式冷凝器同时解决了冷凝系统的冷却问题和吸附系统的冷却问题。
(2)采用蒸发式冷凝技术，既解决了冷凝系统和吸附系统的冷却问题，又降低了原本风冷型式下冷凝系统的压缩比，降低了冷凝系统的耗功，提高了机组的能效比和可靠性。
(3)采用影像识别除霜控制技术，既解决了现有油气回收冷凝系统采用温度、压力和时间无法判断除霜控制的弊端，又无需通过两套蒸发器轮换运行生产的高额成本，大大提高了整个设备运行的可靠性。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中，1-一级压缩机；2-油分离器；3-蒸发式冷凝器；4-储液器；5-干燥过滤器；6-经济器；7-热力膨胀阀；8-电磁阀；9-板式蒸发冷凝器；10-电磁阀；10’-电磁阀；11-热力膨胀阀；12-热力膨胀阀；13-热力膨胀阀；14-二级压缩机；15-油分离器；16-带回热的气液分离器；17-干燥过滤器；18-板翅式换热器总成；18a-二级板翅式蒸发器；18b-板翅式余冷回收器；18c-一级板翅式蒸发器；18d-预冷板翅式蒸发器；18e-板翅式余冷回收器；19-蒸发压力控制器；20-膨胀罐；21-电磁阀；22-电磁阀；23-电磁阀；24-热力膨胀阀；25-水泵；26-真空泵；27-吸附罐；28-吸附罐；29-阻火器；30-气动阀；31-气动阀；32-气动阀；33-气动阀；34-气动阀；35-气动阀；36-图像识别器；37-电磁阀；38-电子膨胀阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，本发明的基于影像识别除霜技术一体化油气回收装置，包括由一级压缩机1、油分离器2、蒸发式冷凝器3、储液器4、干燥过滤器5、经济器6、热力膨胀阀7、板式蒸发冷凝器9、热力膨胀阀11、电磁阀10’、热力膨胀阀12、热力膨胀阀13、电磁阀10、一级板翅式蒸发器18c、预冷板翅式蒸发器18d、蒸发压力控制器19构成的一级冷凝系统，由二级压缩机14、油分离器15、板式蒸发冷凝器9、带回热的气液分离器16、干燥过滤器17、热力膨胀阀24、二级板翅式蒸发器18a、膨胀罐20构成的二级冷凝系统，由板翅式余冷回收器18b和板翅式余冷回收器18e构成的两级余冷能量回收系统，由蒸发式冷凝器3、水泵25、真空泵26、吸附罐27、吸附罐28、阻火器29、气动阀30、31、32、33、34、35构成的吸附系统。具体流程如下：
一级冷凝系统：制冷工质经一级压缩机1压缩后成高温高压气体，经油分离器2进行油气分离后，进入蒸发式冷凝器3进行冷却，同时冷媒中的油回到一级压缩机1，经冷却后的高压冷媒液体经过储液器4流入经济器6中进行过冷冷却后，分三路分别进入热力膨胀阀11、12和13进行节流降压后再分别进入板式蒸发冷凝器9(为二级冷凝系统提供冷却)、预冷板翅式蒸发器18d(将油气预冷至4℃)和一级板翅式蒸发器18c(将油气冷凝至-30℃)，经预冷板翅式蒸发器的气态低温冷媒进入蒸发压力控制器19进一步降压后与其他两路气态低温冷媒汇合后回到一级压缩机1；
二级冷凝系统：制冷工质经二级压缩机14压缩后成高温高压气体，经油分离器15进行油气分离后，进入板式蒸发冷凝器9进行冷却，同时冷媒中的油回到二级压缩机14，经冷却后的高压冷媒液体经过带回热的气液分离器16中进行过冷冷却后，经干燥过滤器17进入热力膨胀阀24进行节流降压后流入二级板翅式蒸发器18a中低温蒸发(将油气冷凝至-75℃)，低温蒸发后的气态低压冷媒进入膨胀罐20后回至二级压缩机14；
余冷回收系统：二级冷凝系统中设置了两级余冷能量回收，即板翅式余冷回收器18b和板翅式余冷回收器18e。经二级冷凝系统的二级板翅式蒸发器18a处理后的-75℃的低温油气尾气，进入板翅式余冷回收器18b与经一级冷凝系统的一级板翅式蒸发器18c处理后的-30℃的油气进行第一次热交换，使得-75℃油气尾气温度从-75℃升至-40℃，完成一级余冷能量回收；经板翅式余冷回收器18b出口的-40℃油气尾气经板翅式余冷回收器18e，与进口的35℃原始高温油气进行第二次热交换，使得油气尾气温度从-40℃升至15℃，完成二级余冷能量回收，再排入吸附系统。
吸附系统吸附过程：高温油气进入板翅式换热器总成18中进行冷凝液化后，含量多沸点高的组分被液化冷凝下来，含量少且沸点低的低碳烃类连同氮气和氧气组成的油气尾气进入吸附系统进行吸附过滤，将沸点低的油气组分吸附下来，将无污染的氮气和氧气排至室外环境中。含低沸点烃类组分的油气尾气经气动阀门32(或气动阀门32)进入吸附罐27(或吸附罐28)进行吸附作业，将剩余的油气组分全部吸附下来，吸附后剩余的氮气和氧气经气动阀门30(或气动阀门31)，并经过阻火器29排入大气。因吸附系统含有两套同样的装置，一套进行吸附作业时，另一套进行解析作业。
吸附系统解析过程：吸附罐吸附饱和后需要进行解析再生才能再次使用，解析过程采用变压吸附，通过解析真空泵对吸附罐进行抽真空降压，压力降至真空度在1000Pa左右，此时吸附罐中的油气组分被抽出脱离吸附介质，从而实现吸附罐再生。吸附罐27(或吸附罐28)内吸附的油气经过气动阀门34(或气动阀门35)，通过真空泵26进行抽真空解析作业，将内附的油气组分抽出进入成品油罐中，进而完成解析作业。
本发明中，一级冷凝系统通过板式蒸发冷凝器9以复叠制冷的形式与二级冷凝系统有机连接，分别实现预冷4℃、一级冷凝-30℃和二级冷凝-75℃，进而实现对油气的液化，油气回收率达90％。同时，通过冷凝系统的剩余油气经过吸附系统吸附(轮换)过程，对剩余油气中的有效油品进行回收，使得最终的油气回收率达98％，达到油气排放标准。
一级冷凝系统和吸附系统共用蒸发式冷凝器3，同时为一级冷凝系统的压缩机和吸附系统的真空泵电机进行冷却，省去传统冷凝系统的风冷冷凝器与吸附系统的冷却塔，通过蒸发式冷凝器3单一装置实现了以往两种装置才能实现的功能，且蒸发式冷凝器的冷却效果要大大好于风冷冷凝器，既简化了设备又提高了冷凝系统的性能系数。
一级冷凝系统通过一级压缩机1、一级板翅式蒸发器18c、预冷板翅式蒸发器18d和蒸发压力控制器19实现了在同一制冷系统中两种蒸发温度，相比于在两个制冷系统中实现，使得系统更加简洁、高效和可靠。
一级冷凝系统将一级板翅式蒸发器18c、预冷板翅式蒸发器18d、二级板翅式蒸发器18a、板翅式余冷回收器18b、板翅式余冷回收器18e集成为一体构成板翅式换热器总成18，使得整个设备更加紧凑，尺寸更小。同时，设置两级余冷回收器，既节约了能量又避免了排气结露。
一级冷凝系统中一级板翅式蒸发器18c、图像识别器36、电磁阀37和电子膨胀阀38构成了油气回收装置的除霜系统。由于油气中含有水分，且大部分水分在一级板翅式蒸发器18c析出，进而出现结霜或结冰情况。为此，在一级板翅式蒸发器18c内设置图像识别器36，油气回收装置运行时，图像识别器36定期对一级板翅式蒸发器18c的表面进行成像拍摄，并将影像信息通过系统PLC转成电信号控制电磁阀37和电子膨胀阀38动作，利用压缩机的热排气进行冲霜作业，可不停机实现系统除霜功能，保证了系统运行的连续性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于影像识别除霜技术一体化油气回收装置，其特征在于：包括由油气管道连接的冷凝系统和吸附系统；
冷凝系统用于去除油气中的水分，液化油气中含量多沸点高的组分，并直接回收至成品油中；
吸附系统用于回收油气中含量少沸点低的组分，确保尾气排放达标；
冷凝系统与吸附系统共同连接一蒸发式冷凝器，该蒸发式冷凝器用于同时为一级冷凝系统和吸附系统的真空泵提供冷却功能；
其中，冷凝系统包括由制冷剂管道连接的一级冷凝系统和二级冷凝系统，一级冷凝系统用于去除油气中的水蒸气组分和回收沸点为-30℃以上的油气组分；二级冷凝系统用于回收沸点为-30℃至-75℃之间的油气组分；
其中，一级冷凝系统由一级压缩机、油分离器、蒸发式冷凝器、储液器、干燥过滤器、经济器、热力膨胀阀、板式蒸发冷凝器、电磁阀、一级板翅式蒸发器、预冷板翅式蒸发器、蒸发压力控制器构成；二级冷凝系统由二级压缩机、油分离器、板式蒸发冷凝器、带回热的气液分离器、干燥过滤器、热力膨胀阀、二级板翅式蒸发器、膨胀罐构成；
其中，一级冷凝系统和二级冷凝系统通过板式蒸发冷凝器连接构成复叠系统，板式蒸发冷凝器在一级冷凝系统中充当蒸发器，在二级冷凝系统中充当冷凝器；一级冷凝系统的一级板翅式蒸发器、预冷板翅式蒸发器，二级冷凝系统的二级板翅式蒸发器，以及板翅式余冷回收器集成为一个整体，使得整个冷凝机组更加紧凑；
其中，一级冷凝系统的板翅式蒸发器分为前后两段，前段为预冷板翅式蒸发器，将油气温度降至4℃，后段为一级板翅式蒸发器，将油气温度降至-30℃，前后两段板翅式蒸发器由同一台压缩机通过蒸发压力控制器控制；
其中，二级冷凝系统的板翅式蒸发器包括二级板翅式蒸发器，二级板翅式蒸发器是将油气温度处理至-75℃；
其中，为了防止系统冷量浪费，二级冷凝系统还设置了板翅式余冷回收器进行余冷回收利用，通过板翅式余冷回收器将-75℃的油气尾气与进口的高温油气进行热交换，实施余冷能量回收，降低机组能耗。
2.根据权利要求1所述的基于影像识别除霜技术一体化油气回收装置，其特征在于：其中，一级板翅式蒸发器内设置图像识别器，图像识别器定期将一级板翅式蒸发器表面的成像转成通讯信号，通过PLC进行识别，判断一级板翅式蒸发器表面是否结霜及结霜程度，进而控制系统进行除霜运行模式，保证整个冷凝机组可靠运行。
3.根据权利要求1所述的基于影像识别除霜技术一体化油气回收装置，其特征在于：其中，冷凝系统和吸附系统共用蒸发式冷凝器，一级冷凝系统的冷却盘管设置在蒸发式冷凝器内，吸附系统的真空泵的冷却水也来自于蒸发式冷凝器。
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