CN108799823A - 一种液化天然气泄漏回收及蒸发气体回收装置 - Google Patents

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武志峰
党文义
王全国
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Abstract

本发明公开了一种液化天然气泄漏回收及蒸发气体回收装置，具体涉及液化天然气(LNG)的泄漏回收以及蒸发气体(BOG)再冷凝液化回收技术领域。该液化天然气泄漏回收及蒸发气体回收装置，包括缓冲绝热罐，缓冲绝热罐上设置有低温制冷机，低温制冷机上设有伸向缓冲绝热罐内部的冷头换热器，缓冲绝热罐的内部设有低温潜液泵和套管换热器，缓冲绝热罐上连有进液管路、回液管路、储罐蒸发气体进气管路和槽车蒸发气体进气管路，进液管路的末端连接低温潜液泵，储罐蒸发气体进气管路的末端与槽车蒸发气体进气管路的末端均与套管换热器相连接，回液管路上设有回液控制阀，储罐蒸发气体进气管路上设有储罐进气阀，槽车蒸发气体进气管路上设有控制阀。

Description

一种液化天然气泄漏回收及蒸发气体回收装置
技术领域
本发明涉及液化天然气(LNG)储存和运输过程中的泄漏回收以及蒸发气体(BOG)再冷凝液化回收技术领域，具体涉及一种液化天然气泄漏回收及蒸发气体回收装置。
背景技术
液化天然气作为公认的清洁能源，近年来得到了快速的发展。国内现有LNG加气站2000余座，在LNG卸载、存储、加注、运输等环节，由于外界环境温度和LNG温度之间的巨大温差产生的热量传递，LNG加气站的预冷、调饱和及其他原因，不可避免的会产生蒸发气体(BOG)。
同时，由于卸车不规范、LNG储罐出液管路质量、法兰连接等问题，导致LNG泄漏的情况时有发生，甚至引起LNG大量泄漏，造成了极大的安全隐患。
目前针对BOG，一般采取超压放空措施，造成了巨大的资源浪费和安全隐患，而针对LNG泄漏，目前尚无有效的措施，只能靠人力警戒，疏散人群，控制点火源。因此针对上述情况，开发一种集BOG回收和LNG回收的多功能装置尤为重要。
专利名称为小型撬装式液化天然气蒸发气再液化回收装置(公开号为：CN103759496A)的中国专利公开了一种小型撬装式液化天然气蒸发气再液化回收装置，公开的技术只能实现小量BOG再冷凝液化，且回收时间长，无法实现LNG槽车等BOG的再冷凝液化回收及LNG泄漏回收。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足，提出了一种既能够实现液化天然气槽车蒸发气体回收，又能够实现站上天然气泄漏回收，回收量大，时间长，回收后再冷凝液化的液化天然气泄漏回收及蒸发气体回收装置。
本发明具体采用如下技术方案：
一种液化天然气泄漏回收及蒸发气体回收装置，包括缓冲绝热罐，缓冲绝热罐上设置有低温制冷机，低温制冷机上设有伸向缓冲绝热罐内部的冷头换热器，缓冲绝热罐的内部设有低温潜液泵和套管换热器，缓冲绝热罐上连有进液管路、回液管路、储罐蒸发气体进气管路和槽车蒸发气体进气管路，进液管路的末端连接低温潜液泵，储罐蒸发气体进气管路的末端与槽车蒸发气体进气管路的末端均与套管换热器相连接，回液管路上设有回液控制阀，储罐蒸发气体进气管路上设有储罐进气阀，槽车蒸发气体进气管路上设有控制阀。
优选地，所述进液管路上设有过滤器。
优选地，所述低温潜液泵和套管换热器均位于缓冲绝热罐的底部。
优选地，在工作过程中，将回液管路与储罐相连接，当储罐内压力高于缓冲绝热罐内压力时，打开回液控制阀，由储罐向缓冲绝热罐注入一定量的液化天然气，维持缓冲绝热罐中有一定量的液化天然气；或者，将储罐蒸发气体进气管路与缓冲绝热罐相连接，当储罐内压力较高时，打开储罐进气阀和低温制冷机，利用低温制冷机冷量液化进入缓冲绝热罐的蒸发气，并形成一定液位的液化天然气保存在缓冲绝热罐内；
当进行液化天然气泄漏回收时，
将进液管路的进液端与集液池相连接，开启低温潜液泵，泄漏的液化天然气经进液管路进入缓冲绝热罐内，实现泄漏的液化天然气的回收；
当进行站上蒸发气体回收时，
将储罐蒸发气体进气管路与储罐相连接，当站上蒸发气体压力达到10bar以上时，打开储罐进气阀，蒸发气体经进气管路和套管换热器进入缓冲绝热罐，套管换热器置于缓冲绝热罐底部，浸没于过冷的液化天然气内，蒸发气体被迅速液化，蒸发气体持续的向缓冲绝热罐内进气并持续液化，从而降低液化天然气储罐内压力，被液化后的蒸发气体沿回液管路进入储罐，当储罐内压力低于5bar时，关闭储罐进气阀；
当进行槽车储罐蒸发气体回收时，
在槽车来之前，开启低温制冷机，将缓冲绝热罐中的液化天然气降温，并维持在低压状态，槽车到达卸完液化天然气后，将槽车蒸发气体进气管路与槽车储罐相连，开启控制阀，关闭储罐进气阀，槽车储罐内的蒸发气体经槽车蒸发气体进气管路进入缓冲绝热罐底部，进入的蒸发气体被迅速液化，使缓冲绝热罐一种处于低压状态，槽车储罐内的蒸发气体持续进入缓冲绝热罐，被液化后的蒸发气体沿回液管路进入储罐，实现槽车蒸发气体回收。
优选地，所述缓冲绝热罐中维持的液化天然气量漫过低温潜液泵和套管换热器。
优选地，所述缓冲绝热罐中维持的液化天然气量与槽车储罐内残留的蒸发气体量为7:1。
优选地，所述冷头换热器伸入液化天然气中。
优选地，当进行槽车储罐蒸发气体回收时，缓冲绝热罐内的压力为1bar，并保持过冷状态，过冷度为20℃左右。
本发明具有的有益效果是：该装置既可以快速实现站上泄漏的液化天然气的最大程度回收，实现站上液化天然气储罐日常蒸发等引起的蒸发气回收，同时可快速实现液化天然气槽车卸车后其储罐内蒸发气体的回收，最大程度的减少泄漏的液化天然气造成的危害；
直接利用低温蒸发气体的冷量，避免了其他液化流程复杂的工艺、设备等，工艺流程简单，可做成撬装，便于操作；
该装置通过低温制冷机、冷头换热器、低温潜液泵和套管换热器的配合具有一定的蓄冷作用，可以实现蒸发气体的快速回收，特别是快速回收槽车储罐内的蒸发气体。
通过低温制冷机的制冷作用，利用液化天然气的蓄冷能力，提供低温潜液泵的日常低温工作环境，并同时维持一定的过冷度和低压条件，实现蒸发气的快速回收；
设计套管换热器置于缓冲绝热罐底部的液化天然气内，可最大程度的强化换热，加快蒸发气的液化速度；同时避免因高压蒸发气进入造成缓冲绝热罐内流体波动等不良后果；
设计冷头换热器一段连接低温制冷机，另一端伸入缓冲绝热罐底部的液化天然气区域，一是更大程度的提高了低温制冷机的对外输出冷量能力，另一方面，直接与液相进行换热，提高了换热效率和速率；
附图说明
图1为液化天然气泄漏回收及蒸发气体回收装置结构示意图。
其中，1为集液池，2为回液管路，3为回液控制阀，4为储罐，5为储罐蒸发气体进气管路，6为槽车储罐，7为槽车蒸发气体进气管路，8为控制阀，9为储罐进气阀，10为低温制冷机，11为冷头换热器，12为缓冲绝热罐，13为低温潜液泵，14为过滤器，15为进液管路，16为套管换热器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
如图1所示，一种液化天然气泄漏回收及蒸发气体回收装置，包括缓冲绝热罐12，缓冲绝热罐12上设置有低温制冷机10，低温制冷机10上设有伸向缓冲绝热罐12内部的冷头换热器11，冷头换热器11伸入液化天然气中；缓冲绝热罐12的内部设有低温潜液泵13和套管换热器16，缓冲绝热罐12中维持的液化天然气量漫过低温潜液泵13和套管换热器16，缓冲绝热罐12中维持的液化天然气量与槽车储罐6内残留的蒸发气体量为7:1时(缓冲绝热罐12中维持的液化天然气过冷度为20℃左右)，整个装置的收集效果达到最佳状态；缓冲绝热罐12上连有进液管路15、回液管路2、储罐蒸发气体进气管路5和槽车蒸发气体进气管路7，进液管路15的末端连接低温潜液泵13，储罐蒸发气体进气管路5的末端与槽车蒸发气体进气管路7的末端均与套管换热器16相连接，回液管路2上设有回液控制阀3，储罐蒸发气体进气管路5上设有储罐进气阀9，槽车蒸发气体进气管路7上设有控制阀8。
进液管路15上设有过滤器14，过滤器14能够过滤掉集液池1内的杂质，避免进液管路15堵塞，低温潜液泵和套管换热器均位于缓冲绝热罐的底部。
在工作过程中，维持缓冲绝热罐中有一定量的液化天然气；可通过将回液管路2与储罐4相连接，当储罐内压力高于缓冲绝热罐内压力时，打开回液控制阀3，由储罐4向缓冲绝热罐12注入一定量的液化天然气，维持缓冲绝热罐12中有一定量的液化天然气；或者，储罐蒸发气体进气管路5与缓冲绝热罐12相连接，当储罐内压力较高时，打开储罐进气阀9和低温制冷机10，利用低温制冷机10冷量液化进入缓冲绝热罐12的蒸发气，并形成一定液位的LNG保存在缓冲绝热罐12内。
当进行液化天然气泄漏回收时，
将进液管路15的进液端与集液池1相连接，开启低温潜液泵13，泄漏的液化天然气经进液管路15进入缓冲绝热罐12内，当泄漏的LNG量较大时(如2t以上)，经缓冲绝热罐12进入回液管路2并沿回液管路2进入储罐4，实现泄漏的液化天然气的回收；
当进行站上蒸发气体回收时，
将储罐蒸发气体进气管路5与储罐4相连接，当站上蒸发气体压力达到10bar以上时，打开储罐进气阀9，蒸发气体经进气管路5和套管换热器16进入缓冲绝热罐12，蒸发气体被迅速液化，蒸发气体持续的向缓冲绝热罐12内进气并持续液化，从而降低液化天然气储罐4内压力，被液化后的蒸发气体沿回液管路进入储罐，当储罐4内压力低于5bar时，关闭储罐进气阀9；
当进行槽车储罐蒸发气体回收时，缓冲绝热罐内的压力为1bar。槽车卸完LNG后，槽车储罐6内一般残留2.5bar～4bar左右的蒸发气体(BOG)，主要回收该部分蒸发气体，将槽车储罐6内压力降至1.5bar左右，该部分约为100kg～200kg的蒸发气体。
在槽车来之前，开启低温制冷机，将缓冲绝热罐12中的液化天然气降温，并维持在低压过冷(过冷度20℃)状态，槽车到达卸完液化天然气后，将槽车蒸发气体进气管路7与槽车储罐6相连，开启控制阀8，关闭储罐进气阀9，槽车储罐6内的蒸发气体经槽车蒸发气体进气管路进入缓冲绝热罐底部，进入的蒸发气体被迅速液化，使缓冲绝热罐12一种处于低压状态，槽车储罐6内的蒸发气体持续进入缓冲绝热罐12，被液化后的蒸发气体沿回液管路2进入储罐4，实现槽车蒸发气体回收。
由于不同液化天然气加气站的蒸发气体量与来源不同，对于加液频繁卸车频繁的液化天然气加气站，其蒸发气体来源主要为槽车；对于加液少，卸车少的液化天然气加气站，其蒸发气体来源主要为站上储罐内。
该装置针对这两类液化天然气加气站的蒸发气体情况，均可以实现蒸发气体的高效回收。
对于加液频繁卸车频繁的液化天然气加气站，为加速槽车蒸发气体的回收，储罐4内的蒸发气体进入缓冲绝热罐冷凝液化后，不再回到储罐4，以存取更多冷量。
对于加液少，卸车少的液化天然气加气站，储罐内的蒸发气体进入缓冲绝热罐冷凝液化后，关闭储罐进气阀，停止低温制冷机，待储罐压力降低，缓冲绝热罐压力高于储罐压力时，打开储罐进气阀，过冷的LNG经储罐4上喷淋进液，进一步降低储罐4内压力，以减少储罐内蒸发气体量。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种液化天然气泄漏回收及蒸发气体回收装置，其特征在于，包括缓冲绝热罐，缓冲绝热罐上设置有低温制冷机，低温制冷机上设有伸向缓冲绝热罐内部的冷头换热器，缓冲绝热罐的内部设有低温潜液泵和套管换热器，缓冲绝热罐上连有进液管路、回液管路、储罐蒸发气体进气管路和槽车蒸发气体进气管路，进液管路的末端连接低温潜液泵，储罐蒸发气体进气管路的末端与槽车蒸发气体进气管路的末端均与套管换热器相连接，回液管路上设有回液控制阀，储罐蒸发气体进气管路上设有储罐进气阀，槽车蒸发气体进气管路上设有控制阀。
2.如权利要求1所述的一种液化天然气泄漏回收及蒸发气体回收装置，其特征在于，所述进液管路上设有过滤器。
3.如权利要求1所述的一种液化天然气泄漏回收及蒸发气体回收装置，其特征在于，所述低温潜液泵和套管换热器均位于缓冲绝热罐的底部。
4.如权利要求1所述的一种液化天然气泄漏回收及蒸发气体回收装置，其特征在于，
在工作过程中，将回液管路与储罐相连接，当储罐内压力高于缓冲绝热罐内压力时，打开回液控制阀，由储罐向缓冲绝热罐注入一定量的液化天然气，并同时开启低温制冷机，维持缓冲绝热罐中有一定量的液化天然气；或者，将储罐蒸发气体进气管路与缓冲绝热罐相连接，当储罐内压力较高时，打开储罐进气阀和低温制冷机，利用低温制冷机冷量液化进入缓冲绝热罐的蒸发气，并形成一定液位的液化天然气保存在缓冲绝热罐内；
当进行液化天然气泄漏回收时，
将进液管路的进液端与集液池相连接，开启低温潜液泵，泄漏的液化天然气经进液管路进入缓冲绝热罐内，实现泄漏的液化天然气的回收；
当进行站上蒸发气体回收时，
将储罐蒸发气体进气管路与储罐相连接，当站上蒸发气体压力达到10bar以上时，打开储罐进气阀，蒸发气体经进气管路和套管换热器进入缓冲绝热罐，套管换热器置于缓冲绝热罐底部，浸没于过冷的液化天然气内，蒸发气体被迅速液化，蒸发气体持续的向缓冲绝热罐内进气并持续液化，从而降低液化天然气储罐内压力，被液化后的蒸发气体沿回液管路进入储罐，当储罐内压力低于5bar时，关闭储罐进气阀；
当进行槽车储罐蒸发气体回收时，
在槽车来之前，开启低温制冷机，将缓冲绝热罐中的液化天然气降温，并维持在低压过冷状态，槽车到达卸完液化天然气后，将槽车残余蒸发气体进气管路与槽车储罐相连，开启控制阀，关闭储罐进气阀，槽车储罐内的蒸发气体经槽车蒸发气体进气管路进入缓冲绝热罐底部，进入的蒸发气体被迅速液化，使缓冲绝热罐一种处于低压状态，槽车储罐内的蒸发气体持续进入缓冲绝热罐，被液化后的蒸发气体沿回液管路进入储罐，实现槽车蒸发气体回收。
5.如权利要求4所述的一种液化天然气泄漏回收及蒸发气体回收装置，其特征在于，所述缓冲绝热罐中维持的液化天然气量漫过低温潜液泵和套管换热器。
6.如权利要求4所述的一种液化天然气泄漏回收及蒸发气体回收装置，其特征在于，所述缓冲绝热罐中维持的液化天然气量与槽车储罐内残留的蒸发气体量为7:1。
7.如权利要求5或6所述的一种液化天然气泄漏回收及蒸发气体回收装置，其特征在于，所述冷头换热器伸入液化天然气中。
8.如权利要求4所述的一种液化天然气泄漏回收及蒸发气体回收装置，其特征在于，当进行槽车储罐蒸发气体回收时，缓冲绝热罐内的压力为1bar，并保持过冷状态，过冷度为20℃。
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