CN113776070A - 一种油气田地面voc处理系统及实现方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种油气田地面VOC处理系统及实现方法。其中一种油气田地面VOC处理系统，包括：缓冲分离装置、燃烧装置以及控制器；所述缓冲分离装置通过流量调节机构连接所述燃烧装置，所述燃烧装置连接冷却排放机构，所述燃烧装置通过第二阀门连接余热回收机构，所述控制器分别连接所述缓冲分离装置、燃烧装置、余热回收机构以及冷却排放机构。本公开实施例可以解决以往的VOC处理装置处理VOC不够充分、不能实现自动化控制、处理成本高；对于使用燃烧方式处理VOC后产生的废气将其直接排放造成环境污染，以及不能对燃烧VOC后产生的热能进行回收再利用，浪费了能源的问题。

Description

一种油气田地面VOC处理系统及实现方法

技术领域

本公开涉及废气处理技术领域，尤其涉及一种油气田地面VOC处理系统及实现方法。

背景技术

随环保要求日渐严格，裸排对大气环境影响已不容忽视，由于国家对最新大气污染物和挥发性有机化合物（VOC）排放标准的要求更为严格，在油气田地面生产过程中，联合站、转油站和单油井拉液现场，以及排污池等均会产生大量挥发性有机化合物，为有效减少挥发性有机化合物对环境的污染，需要对VOC进行处理后再进行排放。

受技术条件、运输成本等限制，此类气体一般采用就地排放，污染环境且浪费资源。现有的处理装置有些会采用过滤吸附或水处理等方式，对挥发性有机化合物的分解不够充分，吸附处理的效果有限，且处理成本高；通过燃烧方式进行处理的装置在对VOC进行燃烧处理后，不能对其产生的余热进行处理或回收，若直接排放对会环境有害。

发明内容

本公开提出了一种油气田地面VOC处理系统及实现方法，以解决以往的VOC处理装置处理VOC不够充分、不能实现自动化控制、处理成本高；对于使用燃烧方式处理VOC后产生的废气将其直接排放造成环境污染，以及不能对燃烧VOC后产生的热能进行回收再利用，浪费了能源的问题。

根据本公开的一方面，提供了一种油气田地面VOC处理系统，包括：缓冲分离装置、燃烧装置以及控制器；

所述缓冲分离装置连接废气和/或气液混合物输送管路，所述缓冲分离装置用于将所述气液混合物中的VOC进行分离，所述控制器通过浓度检测单元与所述缓冲分离装置连接；

所述缓冲分离装置的出口通过流量调节机构连接所述燃烧装置，所述控制器连接所述流量调节机构，所述控制器用于根据所述浓度检测单元检测的所述VOC浓度值，控制所述流量调节机构启动，调节从所述缓冲分离装置进入所述燃烧装置内的VOC的流量；

所述燃烧装置用于对所述VOC进行燃烧处理，所述控制器通过第一温度检测单元连接所述燃烧装置，所述第一温度检测单元用于检测所述燃烧装置内的温度，并传输给所述控制器，所述控制器用于控制所述燃烧装置启动或关闭；

所述燃烧装置连接冷却排放机构，所述冷却排放机构用于对VOC燃烧后产生的高温烟气进行处理后排放；

所述控制器通过第二温度检测单元连接所述冷却排放机构，所述控制器连接所述冷却排放机构出口的第一阀门，所述控制器用于根据所述第二温度检测单元检测的所述冷却排放机构内的温度值，控制所述冷却排放机构启动或关闭，以及控制所述第一阀门打开或关闭；

所述燃烧装置通过第二阀门连接余热回收机构，所述余热回收机构用于对所述燃烧装置内所述VOC燃烧后产生的热能进行回收；

所述控制器分别连接所述余热回收机构以及所述第二阀门，所述控制器用于根据所述第一温度检测单元检测的所述燃烧装置内的温度值控制所述余热回收机构启动或关闭，以及控制所述第二阀门打开或关闭。

优选地，所述缓冲分离装置包括：缓冲分离罐；

所述缓冲分离罐入口连接废气和/或气液混合物输送管路，所述缓冲分离罐内入口处安装有进口挡板，所述缓冲分离罐内顶部安装整流器，所述缓冲分离罐的出口处安装有捕雾器；

所述缓冲分离罐用于通过所述进口挡板、整流器及捕雾器，将所述气液混合物中的VOC分离出来；

所述缓冲分离罐出口通过所述流量控制机构连接所述燃烧装置，所述缓冲分离罐内安装所述浓度检测单元。

优选地，所述流量调节机构包括：流量检测单元、调压阀以及电动阀；

所述控制器分别连接所述流量检测单元、所述调压阀以及所述电动阀；

所述调压阀用于调节从所述缓冲分离装置出口进入所述燃烧器的VOC压力，所述控制器用于控制所述调压阀开度；

所述电动阀用于控制所缓冲分离装置与所述燃烧器之间管路连通或关闭，所述控制器用于控制所述电动阀打开或关闭；

所述流量检测单元安装在所述调压阀与所述燃烧机构之间管路上，所流量检测单元用于检测从所述缓冲分离装置出口经过所述调压阀后进入所述燃烧器的VOC流量，并传输给所述控制器。

优选地，所述燃烧装置包括：燃烧塔以及燃烧器；

所述燃烧器通过所述流量调节机构连接所述气液分离装置，所述燃烧塔连接所述冷却排放机构，所述燃烧塔通过所述第二阀门连接所述余热回收机构，所述燃烧塔内安装所述第一温度检测单元；

所述燃烧器安装在所述燃烧塔底部，所述燃烧器用于产生火焰，从而对所述燃烧塔内的VOC进行燃烧；

所述燃烧塔底部具有助燃机构，所述助燃机构用于为所述燃烧塔内VOC在燃烧时提供助燃气体；

所述控制器分别连接所述燃烧器以及所述助燃机构，所述控制器用于根据要处理的所述VOC流量，控制所述燃烧器启动，同时控制调节所述燃烧器火焰大小，从而对VOC进行燃烧处理。

优选地，所述燃烧器包括：燃气管路以及点火器；

所述燃气管路的一端连接所述燃烧塔，另一端连接所述缓冲分离装置；

所述燃气管路一端安装有燃气调节阀；

所述控制器分别连接所述燃气调节阀以及所述点火器，所述控制器用于控制所述燃气调节阀的开度，从而控制所述燃气管路内VOC进入所述燃烧塔时的流量；

所述控制器用于控制所述点火器打开或关闭。

优选地，所述冷却排放机构包括：烟囱以及冷却风机；

所述烟囱底部连接所述燃烧装置顶部，所述冷却风机安装在所述燃烧装置中部，所述烟囱内部安装所述第二温度检测单元，所述烟囱出口安装所述第一阀门；

所述控制器连接所述冷却风机，所述控制器用于根据所述第二温度检测单元检测的所述烟囱内部温度值，控制所述冷却风机启动或关闭。

优选地，所述余热回收机构包括：风机总成、余热回收管路以及换热器；

所述风机总成通过余热回收管路分别连接所述燃烧装置以及所述换热器，所述风机总成用于将所述燃烧装置内VOC处理后产生的热能通过换热器输送到指定位置；

所述余热回收管路与所述燃烧装置之间连接所述第二阀门；

所述控制器分别连接所述风机总成以及所述换热器，所述控制器用于控制所述风机总成、所述换热器启动或关闭。

根据本公开的一方面，提供了一种油气田地面VOC处理的实现方法，包括如如上所述的油气田地面VOC处理系统，其特征在于，包括步骤：

当废气和/或气液混合物通过输送管路进入缓冲分离装置内进行VOC分离后，通过控制器控制浓度检测单元启动对所述缓冲分离装置内的VOC实时浓度进行检测；

判断所述实时浓度是否等于预设浓度值，若判断结果为是，则控制器控制流量调节机构启动，使所述缓冲分离装置内的VOC进入燃烧装置内部，所述流量调节机构将检测所述VOC从所述缓冲分离装置进入燃烧装置的实时流量；

判断所述实时流量是否等于预设流量，若判断结果为否，则控制器通过所述流量调节机构调节所述VOC进入所述燃烧装置内部的实时流量，使所述实时流量等于所述预设流量；

通过所述控制器控制所述燃烧装置启动，将进入其内部的所述VOC进行燃烧处理；

所述控制器控制所述第一温度检测单元启动，检测所述燃烧装置内的第一实时温度值，并判断所述第一实时温度值是否处于预设安全温度值以内，若判断结果为否，则控制器控制所述燃烧装置关闭；

所述控制器控制冷却排放机构启动，对进入所述冷却排放机构内的所述VOC燃烧后产生的烟气以及/或燃烧装置内部进行冷却处理；

所述控制器控制所述第二温度检测单元启动，检测所述冷却排放机构内的第二实时温度值，并判断所述第二实时温度值是否处于预设排放温度值以内，若判断结果为是，则控制器控制所述第一阀门打开，对所述冷却处理后的烟气进行排放；

当需要对所述燃烧装置内VOC燃烧后产生的热能进行回收时，控制器判断所述第一实时温度值是否大于或等于预设回收温度值，若判断结果为是，控制器控制所述第二阀门打开，同时控制余热回收机构启动，将所述VOC燃烧后的热能输送至指定位置。

优选地，所述通过控制器控制所述燃烧装置启动，将进入其内部的所述VOC进行燃烧处理的方法，包括：

根据所述实时流量，通过控制器调节进入所述燃烧装置内的助燃气体的量以及调节燃烧时的火焰大小。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于说明本公开的技术方案。

图1示出根据本公开实施例一种油气田地面VOC处理系统的结构示意图。

图2示出根据本公开实施例一种油气田地面VOC处理系统的设备连接框图。

在图中，1-缓冲分离罐，2-燃烧塔，3-燃烧器，4-风机总成，5-烟囱。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。

另外，为了更好地说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

可以理解，本公开提及的上述各个方法实施例，在不违背原理逻辑的情况下，均可以彼此相互结合形成结合后的实施例，限于篇幅，本公开不再赘述。

图1示出根据本公开实施例一种油气田地面VOC处理系统的结构示意图。图2示出根据本公开实施例一种油气田地面VOC处理系统的设备连接框图。如图1、图2所示，一种油气田地面VOC处理系统，包括：缓冲分离装置、燃烧装置以及控制器；缓冲分离装置连接废气和/或气液混合物输送管路，缓冲分离装置用于将气液混合物中的VOC进行分离，控制器通过浓度检测单元与缓冲分离装置连接；缓冲分离装置的出口通过流量调节机构连接燃烧装置，控制器连接流量调节机构，控制器用于根据浓度检测单元检测的VOC浓度值，控制流量调节机构启动，调节从缓冲分离装置进入燃烧装置内的VOC的流量；燃烧装置用于对VOC进行燃烧处理，控制器通过第一温度检测单元连接燃烧装置，第一温度检测单元用于检测燃烧装置内的温度，并传输给控制器，控制器用于控制燃烧装置启动或关闭；燃烧装置连接冷却排放机构，冷却排放机构用于对VOC燃烧后产生的高温烟气进行处理后排放；控制器通过第二温度检测单元连接冷却排放机构，控制器连接冷却排放机构出口的第一阀门，控制器用于根据第二温度检测单元检测的冷却排放机构内的温度值，控制冷却排放机构启动或关闭，以及控制第一阀门打开或关闭；燃烧装置通过第二阀门连接余热回收机构，余热回收机构用于对燃烧装置内VOC燃烧后产生的热能进行回收；控制器分别连接余热回收机构以及第二阀门，控制器用于根据第一温度检测单元检测的燃烧装置内的温度值控制余热回收机构启动或关闭，以及控制第二阀门打开或关闭。以解决以往的油气田地面VOC处理系统处理VOC不够充分，且处理成本高；对于使用燃烧方式处理后产生的热能不能处理后再进行排放或回收再利用，造成环境污染，且浪费了能源的问题。

其中，挥发性有机化合物，常用VOC表示，它是Volatile Organic Compounds三个词第一个字母的缩写，根据世界卫生组织（WHO）的定义，VOC（volatile organiccompounds）是在常温下，沸点50℃至260℃的各种有机化合物。在我国，VOC是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下，蒸汽压大于或者等于10Pa且具有挥发性的全部有机化合物。

在不同的应用场景中，缓冲分离装置为储存有VOC的容器，连接的废气、液混合物包括但不限于油井单井罐、油田联合站的油气储罐或排污池内的废气、液混合物等，油井单井罐与油田联合站的油气储罐内主要存储有油井产出的油、水、气三相介质，内部分离出伴生气；排污池主要是油田生产、生活中产生的三废存储罐，内部会产生甲烷、沼气等易燃、易爆有害气体。

在本发明实施例中，在进行VOC处理时，废气和废液混合物从输送管路进入缓冲分离装置内部，并在缓冲分离装置内进行VOC分离。缓冲分离装置出口通过管路连接燃烧装置；缓冲分离装置的出口安装流量调节机构。

控制器通过浓度检测单元检测缓冲分离装置内的VOC浓度，当达到一定浓度值后，说明缓冲分离装置内的VOC量达到可以处理的程度，则控制器控制流量调节机构启动，使缓冲分离装置内的VOC通过管路进入燃烧装置内部。与此同时，控制器将通过流量调节机构，调节进入燃烧装置内的VOC流量，防止一次进入燃烧装置内的VOC过多导致无法对其充分燃烧。其中，浓度检测单元可以为VOC检测仪。

控制器控制燃烧装置启动，对进入其内部的VOC进行燃烧处理，在进行燃烧处理的同时，控制器将控制第一温度检测单元启动实时检测燃烧装置内的温度，当燃烧装置内的温度过高时，控制器将控制燃烧装置关闭，从而控制其内部温度处于安全范围内，防止其内部温度过高造成装置损坏。

燃烧装置出口连接冷却排放机构入口。在燃烧装置内的VOC燃烧后将产生高温烟气，高温烟气需要经过冷却排放机构排至外部环境。控制器控制第二温度检测单元启动，实时检测进入冷却排放机构内的高温烟气温度，当烟气温度高于标准排放温度时，控制器控制冷却排放机构启动，对燃烧装置内VOC燃烧后产生的高温烟气进行降温。降温后，当第二检测单元实时检测的进入冷却排放机构内部的烟气温度低于预设排放温度时，控制器控制冷却排放机构出口的第一阀门打开，使降温后的烟气从冷却排放机构出口排至外部环境。其中，温度检测单元可以为温度计。

余热回收机构通过管线连接燃烧装置。在有用热需要时，控制器通过处于燃烧装置内的第一温度检测单元检测到燃烧装置内温度值是否到达预设回收温度值，即VOC燃烧后产生的热能到达可以进行回收利用的温度时，控制器控制燃烧装置与余热回收机构之间的第二阀门打开，同时控制余热回收机构启动，将燃烧装置内VOC燃烧后产生的热能输送至指定位置。

在实际应用中，当需要处理的VOC量较大时，可以通过安装多个燃烧装置来对VOC进行燃烧处理，多个燃烧装置之间可以通过连接管路和阀门互相连接。燃烧装置、安装在燃烧装置上的冷却排放装置以及余热回收装置均安装在整体撬装底座上，方便拆装和搬运。

在本发明及图1中，缓冲分离装置包括：缓冲分离罐1；缓冲分离罐1入口连接废气和/或气液混合物输送管路，缓冲分离罐1内入口处安装有进口挡板，缓冲分离罐1内顶部安装整流器，缓冲分离罐1的出口处安装有捕雾器； 缓冲分离罐1用于通过进口挡板、整流器及捕雾器，将气液混合物中的VOC分离出来；缓冲分离罐1出口通过流量控制机构连接燃烧装置，缓冲分离罐1内安装浓度检测单元。

在本发明实施例中，缓冲分离罐1的入口处于罐体的一侧靠近顶部位置，当废气液混合物从入口进入时，气液混合物因惯性和压力会向前喷出，撞击在入口处的进口挡板上，其中的液体因重力向下落入缓冲分离罐1底部，VOC 气体向上漂浮在缓冲分离罐1内上部，从而初步完成基本相分离。进口挡板用于使进入的气液混合物中流体快速向下落入缓冲分离罐1底部，防止其在内部喷溅导致液体沉降速度缓慢，同时起到稳流作用。其中，缓冲分离罐1可以设置多个入口，分别连接生产生活产生的废气液输送管线等等。

处于缓冲分离罐1内上部的VOC气体中包含的大量液滴经过整流器和重力沉降出液滴落在缓冲分离罐1内底部完成进一步分离，而落入缓冲分离罐1底部的液体中分离出气泡向上运动，汇聚在缓冲分离罐1内上部。其中，整流器可以为聚结板。

在缓冲分离罐1内顶部具有出口，出口处安装捕雾器，当缓冲分离罐1内分离出的VOC气体从缓冲分离罐1内顶部出口进入燃烧装置时，需要经过出口处安装的捕雾器，去除气体中包含的小液滴，从而将VOC气体中的液体充分分离出去。

在本发明及图1中，流量调节机构包括：流量检测单元、调压阀以及电动阀；控制器分别连接流量检测单元、调压阀以及电动阀；调压阀用于调节从缓冲分离装置出口进入燃烧器3的VOC压力，控制器用于控制调压阀开度；电动阀用于控制所缓冲分离装置与燃烧器3之间管路连通或关闭，控制器用于控制电动阀打开或关闭；流量检测单元安装在调压阀与燃烧机构之间管路上，所流量检测单元用于检测从缓冲分离装置出口经过调压阀后进入燃烧器3的VOC流量，并传输给控制器。

在本发明实施例中，电动阀安装在缓冲分离罐1的出口处，可以通过控制器控制电动阀打开或关闭，当电动阀打开时，缓冲分离罐1内的VOC气体将进入缓冲分离罐1与燃烧装置之间管路内。

在电动阀与燃烧装置之间安装调压阀，通过控制器控制调压阀的开度，调节缓冲分离罐1内VOC气体通过调压阀时的压力，从而调节VOC气体进入燃烧装置内的流量。

在调压阀与燃烧装置之间安装流量检测单元，控制器控制流量检测单元启动实时检测从缓冲分离装置进入燃烧装置的VOC气体流量，当实时检测的VOC气体流量不符合预设流量值时，通过控制器调节调压阀开度，从而使进入燃烧装置内的VOC气体的流量符合预设流量。其中，流量检测单元可以为气体流量计。

在本发明及图1中，燃烧装置包括：燃烧塔2以及燃烧器3；燃烧器3通过流量调节机构连接气液分离装置，燃烧塔2连接冷却排放机构，燃烧塔2通过第二阀门连接余热回收机构，燃烧塔2内安装第一温度检测单元；燃烧器3安装在燃烧塔2底部，燃烧器3用于产生火焰，从而对燃烧塔2内的VOC进行燃烧；燃烧塔2底部具有助燃机构，助燃机构用于为燃烧塔2内VOC在燃烧时提供助燃气体；控制器分别连接燃烧器3以及助燃机构，控制器用于根据要处理的VOC流量，控制燃烧器3启动，同时控制调节燃烧器3火焰大小，从而对VOC进行燃烧处理。

在本发明实施例中，燃烧塔22的本体为圆柱体，内部为中空，其内部侧壁上铺设有含铝耐火砖。缓冲分离罐1内的VOC气体通过燃烧器3进入燃烧塔2内部后，控制器控制燃烧器3启动，燃烧器3启动后点燃燃烧塔2内VOC气体，同时控制器控制助燃机构启动，向燃烧塔2内输入助燃气体，使燃烧塔2内VOC充分燃烧。其中，助燃机构可以为助燃风机，助燃风机通过管线连通燃烧塔2内部，当燃烧器3启动时，控制器控制助燃风机同时启动，向燃烧塔2内输送燃烧用空气。通过控制器可以调节助燃风机功率，从而调节进入燃烧塔2内空气量，并使燃烧塔2内VOC燃烧为过空气量燃烧方式，即控制器控制输入的空气量应大于燃烧时实际所需要的空气量。

在燃烧塔2内VOC燃烧同时，控制器通过处于燃烧塔2内的第一温度检测单元实时检测燃烧塔2内温度，当燃烧塔2内温度超过预设安全温度值时，控制器将控制燃烧器3关闭，停止对VOC进行燃烧，从而防止燃烧塔2内温度过高，保证设备安全。

在本发明及图1中，燃烧器3包括：燃气管路以及点火器；燃气管路的一端连接燃烧塔2，另一端连接缓冲分离装置；燃气管路一端安装有燃气调节阀；控制器分别连接燃气调节阀以及点火器，控制器用于控制燃气调节阀的开度，从而控制燃气管路内VOC进入燃烧塔2时的流量；控制器用于控制点火器打开或关闭。

在本发明实施例中，燃气管路的一端连接燃烧塔2底部，点火器安装在燃烧塔2内靠近燃气管路的一端。电动阀、调压阀以及流量检测单元安装在燃气管路上靠近缓冲分离罐1一端。在燃气管路上靠近燃烧塔2一端安装有阻火器，用于防止燃烧塔2内燃烧时的火焰进入燃气管路。

在进行燃烧处理时，控制器控制电动阀打开，使缓冲分离罐1内的VOC进入燃气管路内；控制器控制燃气调节阀打开，并通过燃气调节阀调节进入燃烧塔2内VOC的流量，燃气管路内的VOC进入燃烧塔2内部后，控制器控制点火器启动点火，对进入燃烧塔2内的VOC进行燃烧处理。其中，点火器可以为点火电极。

在本发明及图1中，冷却排放机构包括：烟囱5以及冷却风机；烟囱5底部连接燃烧装置顶部，冷却风机安装在燃烧装置中部，烟囱5内部安装第二温度检测单元，烟囱5出口安装第一阀门；控制器连接冷却风机，控制器用于根据第二温度检测单元检测的烟囱5内部温度值，控制冷却风机启动或关闭。

在本发明实施例中，烟囱5的底部连接燃烧塔2顶部，烟囱5内部与燃烧塔2内部连通，燃烧塔2内的VOC开始燃烧后将产生高温烟气，上升进入烟囱5内部；控制器控制冷却风机启动，向燃烧塔2内部输送冷风，对燃烧塔2内及烟囱5内部的高温烟气进行降温；同时，控制器控制第二温度检测单元启动，实时检测烟囱5内的烟气温度，当烟囱5内的烟气温度到达预设排放温度以下后，即达标排放温度时，控制器控制烟囱5出口的第一阀门打开，将烟气排放。

VOC燃烧后产生的高温气体，根据国家标准规范《锅炉锅炉节能技术监管规程TSGG0002-2010》标准中要求：1、额定蒸发量小于1t/h的蒸汽锅炉，不高于230℃；2、额定蒸发量小于0.7MW的蒸汽锅炉，不高于180℃；3、额定蒸发量大于或等于1t/h的蒸汽锅炉或额定功率大于或等于0.7MW的热水锅炉，不高于170℃；4、额定功率小于或等于1.4WM的有机热载体锅炉，不高于进口介质+50℃；5额定热功率大于1.4MW的有机热载体锅炉，不高于170℃。

在本发明及图1中，余热回收机构包括：风机总成4、余热回收管路以及换热器。风机总成4通过余热回收管路分别连接燃烧装置以及换热器，风机总成4用于将燃烧装置内VOC处理后产生的热能通过换热器输送到指定位置；余热回收管路与燃烧装置之间连接第二阀门；控制器分别连接风机总成4以及换热器，控制器用于控制风机总成4、换热器启动或关闭。

在本发明实施例中，余热回收管路一端连接风机总成4的吸入端，另一端连接燃烧塔2靠近顶部位置；风机总成4的输出端通过管线连接换热器。

在需要对燃烧塔2内VOC燃烧后产生的热能进行回收时，控制器控制风机总成4启动，将燃烧塔2内VOC燃烧后产生的高温气体抽出，经过风机总成4输出端输送至换热器内部；控制器控制换热器启动，使高温气体与换热器内流体完成换热，最后通过换热器将流体输送到需要供暖的位置。其中，在油田作业中，VOC燃烧后产生的热能回收再利用的场景较多，例如暖气类供暖、水系统预热、油系统预热、高温清洗、除冰、防冻保温、仪器仪表保温，设备保温等。

本发明实现对了VOC集中燃烧处理，通过设置缓冲分离罐1，对废气液混合物中的VOC进行充分分离过滤；通过流量调节机构调节燃烧过程中输入燃烧塔2内的VOC流量，将进入燃烧塔2内的VOC量控制在合理范围内；通过燃烧塔2以及燃烧器3对VOC进行充分燃烧处理；通过冷却风机对燃烧后产生的高温气体进行降温达标排出；通过设置余热回收机构，使VOC燃烧后产生的热能得到回收利用，从而使油气田地面生产过程中，联合站、转油站和单油井拉液现场，以及排污池等产生的大量VOC得到有效处理，减小其对环境造成的污染。

本发明还包括一种油气田地面VOC处理的实现方法，包括如上述的油气田地面VOC处理系统，具体包括步骤：步骤1：当废气和/或气液混合物通过输送管路进入缓冲分离装置内进行VOC分离后，通过控制器控制浓度检测单元启动对缓冲分离装置内的VOC实时浓度进行检测；步骤2：判断实时浓度是否等于预设浓度值，若判断结果为是，则控制器控制流量调节机构启动，使缓冲分离装置内的VOC进入燃烧装置内部，流量调节机构将检测VOC从缓冲分离装置进入燃烧装置的实时流量；步骤3：判断实时流量是否等于预设流量，若判断结果为否，则控制器通过流量调节机构调节VOC进入燃烧装置内部的实时流量，使实时流量等于预设流量；步骤4：通过控制器控制燃烧装置启动，将进入其内部的VOC进行燃烧处理；步骤5：控制器控制第一温度检测单元启动，检测燃烧装置内的第一实时温度值，并判断第一实时温度值是否处于预设安全温度值以内，若判断结果为否，则控制器控制燃烧装置关闭；步骤6：控制器控制冷却排放机构启动，对进入冷却排放机构内的VOC燃烧后产生的烟气以及/或燃烧装置内部进行冷却处理；步骤7：控制器控制第二温度检测单元启动，检测冷却排放机构内的第二实时温度值，并判断第二实时温度值是否处于预设排放温度值以内，若判断结果为是，则控制器控制第一阀门打开，对冷却处理后的烟气进行排放；步骤8：当需要对燃烧装置内VOC燃烧后产生的热能进行回收时，控制器控制第二阀门打开，同时控制余热回收机构启动，将VOC燃烧后的热能输送至指定位置。

VOC处理的实现方法的执行主体可以为控制器或控制装置，例如可以为终端设备或服务器或其它处理设备，其中，终端设备可以为用户设备User Equipment，UE、移动设备、用户终端、终端、蜂窝电话、无绳电话、个人数字处理Personal Digital Assistant，PDA、手持设备、计算设备、车载设备、可穿戴设备等。在一些可能的实现方式中，该实现方法可以通过处理器调用存储器中存储的计算机可读指令的方式来实现。”

步骤1：当废气和/或气液混合物通过输送管路进入缓冲分离装置内进行VOC分离后，通过控制器控制浓度检测单元启动对缓冲分离装置内的VOC实时浓度进行检测。

在本发明实施例中，废气液混合物如单井罐或油气储罐内的伴生气，或排污池内的甲烷、沼气等，在缓冲分离罐1内分离出VOC后，需要达到一定浓度，即内部的VOC达到一定量才会进行燃烧处理，其中，当VOC为不同有机物时，其浓度达到对应的不同浓度值时才需要进行处理，例如：甲烷需达到2.50%；硫化氢需达到20ppm；氢气需达到500ppm；氯化氢需达到10ppm；二氧化硫需达到10ppm；一氧化氮需达到125ppm；氯乙烯需达到125ppm；甲醇需达到15ppm；异丁烯需达到45ppm；乙醇需达到40ppm等。若缓冲分离罐1内部只有较少量的VOC则进行燃烧处理时可能会使燃烧温度不够而造成燃烧不充分，以及只对少量VOC进行处理反而会浪费电能。

控制器控制浓度检测单元启动后，浓度检测单元将实时检测缓冲分离装置的缓冲分离罐1内VOC实际浓度值并传输给控制器。

步骤2：判断实时浓度是否等于预设浓度值，若判断结果为是，则控制器控制流量调节机构启动，使缓冲分离装置内的VOC进入燃烧装置内部，流量调节机构将检测VOC从缓冲分离装置进入燃烧装置的实时流量。

在本发明实施例中，控制器内设有预设浓度值，当浓度检测单元将实时检测的VOC实际浓度值传输给控制器后，控制器将判断实际浓度值是否达到预设浓度值，当实际浓度值到达预设浓度值时，控制器控制安装在缓冲分离罐1与燃烧装置之间的流量调节机构启动，控制流量调节机构中的电动阀打开，使缓冲分离罐1内的VOC从出口进入燃烧装置。此时，控制器控制流量调节机构中的流量检测单元启动，实时检测进入燃烧装置的VOC实时流量，并传输给控制器。

步骤3：判断实时流量是否等于预设流量，若判断结果为否，则控制器通过流量调节机构调节VOC进入燃烧装置内部的实时流量，使实时流量等于预设流量。

在本发明实施例中，控制器内设有预设流量值，当流量检测单元将检测的实时流量传输给控制器后，控制器将判断实时流量是否等于预设流量值，若不等于，则控制器将调节控制流量调节机构中调压阀的开度，从而调节VOC经过调压阀时的压力，即调节VOC经过调压阀的流量，直到控制器判断流量检测单元检测的VOC实时流量等于预设流量。

步骤4：通过控制器控制燃烧装置启动，将进入其内部的VOC进行燃烧处理。

在本发明中，通过控制器控制燃烧装置启动，将进入其内部的VOC进行燃烧处理的方法，包括：根据实时流量，通过控制器调节进入燃烧装置内的助燃气体的流量以及调节燃烧时的火焰大小。

在本发明实施例中，在进行燃烧时，控制器将控制燃烧装置的燃气调节阀打开，使VOC通过燃烧器3的燃气管路进入燃烧装置的燃烧塔2内，同时，控制器控制燃烧装置的助燃风机启动，向燃烧塔2内部注入助燃空气，以及控制点火器启动产生火焰，点燃燃烧塔2内的VOC，使VOC燃烧。其中，控制器将根据流量检测单元检测的实时流量计算出进入燃烧塔2内VOC量，并根据VOC量计算出燃烧时需要的过空气量，根据计算出的过空气量控制助燃风机启动向燃烧塔2内输入符合过空气量的助燃空气。其中，过空气量应大于理论上计算的VOC燃烧时需要的空气量，从而保证燃烧塔2内VOC燃烧完全。

在燃烧时，控制器可以通过控制燃气调节阀开度，调节从燃气管路一端输出的VOC量，从而能够调节燃烧塔2内燃烧时火焰大小。

步骤5：控制器控制第一温度检测单元启动，检测燃烧装置内的第一实时温度值，并判断第一实时温度值是否处于预设安全温度值以内，若判断结果为否，则控制器控制燃烧装置关闭。

在本发明实施例中，在进行燃烧处理时，燃烧塔2内的最高温度最高不应超过900摄氏度，防止温度过高造成设备损坏。控制器通过第一温度检测单元检测燃烧塔2内的第一实时温度，若第一实时温度超过预设安全温度值，则控制器将控制燃气调节阀关闭，停止继续对VOC进行燃烧，等待燃烧塔2内温度下降，再继续进行燃烧处理。

步骤6：控制器控制冷却排放机构启动，对进入冷却排放机构内的VOC燃烧后产生的烟气以及/或燃烧装置内部进行冷却处理。

在本发明实施例中，燃烧塔2内VOC进行燃烧后，会产生高温烟气，进入燃烧塔2顶部冷却排放机构的烟囱5内部；控制器控制冷却风机启动，向燃烧塔2内部输送降温冷风，对燃烧塔2内及烟囱5内部的高温烟气进行降温。随着燃烧持续，当控制器通过第一温度检测单元检测燃烧塔2内第一实时温度过高时，也可以通过控制调高冷却风机功率，向燃烧塔2内加大输送风量，达到使燃烧塔2内降温的作用，防止燃烧塔2内温度过高。

步骤7：控制器控制第二温度检测单元启动，检测冷却排放机构内的第二实时温度值，并判断第二实时温度值是否处于预设排放温度值以内，若判断结果为是，则控制器控制第一阀门打开，对冷却处理后的烟气进行排放。

在本发明实施例中，在冷却风机打开的同时，控制器控制第二温度检测单元启动，检测烟囱5内部烟气的第二实时温度值，并判断第二实时温度值是否小于预设排放温度，即低于达标排放温度，若判断结果为是，则控制器控制处于烟囱5出口的第一阀门打开，使烟囱5内的烟气排放至外部。

步骤8：当需要对燃烧装置内VOC燃烧后产生的热能进行回收时，

控制器判断第一实时温度值是否大于或等于预设回收温度值，若判断结果为是，则控制器控制第二阀门打开，同时控制余热回收机构启动，将VOC燃烧后的热能输送至指定位置。

在本发明实施例中，在对热能进行回收之前，还可以通过控制器预先检测燃烧塔2内的第一实时温度值，即VOC燃烧后产生的热能是否达到可以回收利用的温度，若达到，则控制器控制余热回收机构的风机总成4启动，以及控制第二阀门打开，通过风机总成4将燃烧塔2内的VOC燃烧时被加热的气体抽出输送至余热回收机构的换热器内，在换热器内与流体进行换热后，通过换热器将被加热的流体输送到需要加热的位置。其中，预设回收温度值在160~170℃范围内最佳。

本发明的实现方法能够实现对油气田地面VOC处理系统的智能控制，通过控制器对缓冲分离罐1中分离的VOC浓度实时进行检测，并通过控制器判断VOC量是否达到可处理量，避免在只有少量VOC时就启动装置进行处理，从而减少处理成本，降低废气处理能耗；控制器通过控制流量调节机构调节燃烧时输入的VOC流量，防止进入燃烧塔2内的VOC量过多，导致燃烧不充分；控制器通过控制冷却排放机构启动，对VOC燃烧后的产生的高温烟气进行降温后排放，并通过第一检测单元及第二检测单元实时检测燃烧塔2及烟囱5内温度，通过控制冷却风机输送冷风对燃烧塔2内进行降温，使燃烧塔2内炉温和VOC燃烧后产生烟气温度控制在预定范围内；通过控制余热回收机构启动，在需要供热时对VOC燃烧后产生的热能进行回收利用。对VOC处理全程自动化控制过程，减少了人工操作出现失误的可能，降低了人工成本。

本发明能够有效减少VOC挥发性有机化合物对环境的污染，包括不能直接排放的硫化合物、氟化合物、乙烯、臭氧、一氧化碳、氯气、烃类化合物等有毒有害气体，或含水气体，都可以通过本装置燃烧分解成二氧化碳和水蒸气并降温达标后排出。本发明可适应油田多种工作现场，有效处理VOC挥发性有机化合物排放，并可根据VOC浓度及燃烧后产生气体的温度等参数变化，智能控制燃烧装置以及余热回收机构等设备运行。燃烧装置可以为多种燃烧设备，包括但不限于燃烧器3。VOC处理系统可以广泛应用于油田集输工艺中的废气、废液环保处理和安全放空处理，同时可根据现场用热需求进行废热的回收利用，真正的实现变废为宝，环保排放。油气田地面VOC处理系统及控制方法应用于但不限于油气田地面生产，还可应用于其他化工行业和环保行业，使用寿命可达到10年以上，具有投资小、回报大等优点。

可以理解，本公开提及的上述各个方法实施例，在不违背原理逻辑的情况下，均可以彼此相互结合形成结合后的实施例，限于篇幅，本公开不再赘述。

本领域技术人员可以理解，在具体实施方式的上述方法中，各步骤的撰写顺序并不意味着严格的执行顺序而对实施过程构成任何限定，各步骤的具体执行顺序应当以其功能和可能的内在逻辑确定。

在一些实施例中，本公开实施例提供的装置具有的功能或包含的模块可以用于执行上文方法实施例描述的方法，其具体实现可以参照上文方法实施例的描述，为了简洁，这里不再赘述。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (9)

1.一种油气田地面VOC处理系统，其特征在于，包括：缓冲分离装置、燃烧装置以及控制器；

所述缓冲分离装置连接废气和/或气液混合物输送管路，所述缓冲分离装置用于将所述气液混合物中的VOC进行分离，所述控制器通过浓度检测单元与所述缓冲分离装置连接；

所述缓冲分离装置的出口通过流量调节机构连接所述燃烧装置，所述控制器连接所述流量调节机构，所述控制器用于根据所述浓度检测单元检测的所述VOC浓度值，控制所述流量调节机构启动，调节从所述缓冲分离装置进入所述燃烧装置内的VOC的流量；

所述燃烧装置用于对所述VOC进行燃烧处理，所述控制器通过第一温度检测单元连接所述燃烧装置，所述第一温度检测单元用于检测所述燃烧装置内的温度，并传输给所述控制器，所述控制器用于控制所述燃烧装置启动或关闭；

所述燃烧装置连接冷却排放机构，所述冷却排放机构用于对VOC燃烧后产生的高温烟气进行处理后排放；

所述控制器通过第二温度检测单元连接所述冷却排放机构，所述控制器连接所述冷却排放机构出口的第一阀门，所述控制器用于根据所述第二温度检测单元检测的所述冷却排放机构内的温度值，控制所述冷却排放机构启动或关闭，以及控制所述第一阀门打开或关闭；

所述燃烧装置通过第二阀门连接余热回收机构，所述余热回收机构用于对所述燃烧装置内所述VOC燃烧后产生的热能进行回收；

所述控制器分别连接所述余热回收机构以及所述第二阀门，所述控制器用于根据所述第一温度检测单元检测的所述燃烧装置内的温度值控制所述余热回收机构启动或关闭，以及控制所述第二阀门打开或关闭。

2.根据权利要求1所述油气田地面VOC处理系统，其特征在于，所述缓冲分离装置包括：缓冲分离罐（1）；

所述缓冲分离罐（1）入口连接废气和/或气液混合物输送管路，所述缓冲分离罐（1）内入口处安装有进口挡板，所述缓冲分离罐（1）内顶部安装整流器，所述缓冲分离罐（1）的出口处安装有捕雾器；

所述缓冲分离罐（1）用于通过所述进口挡板、整流器及捕雾器，将所述气液混合物中的VOC分离出来；

所述缓冲分离罐（1）出口通过所述流量控制机构连接所述燃烧装置，所述缓冲分离罐（1）内安装所述浓度检测单元。

3.根据权利要求1或2所述油气田地面VOC处理系统，其特征在于，所述流量调节机构包括：流量检测单元、调压阀以及电动阀；

所述控制器分别连接所述流量检测单元、所述调压阀以及所述电动阀；

所述调压阀用于调节从所述缓冲分离装置出口进入所述燃烧器（3）的VOC压力，所述控制器用于控制所述调压阀开度；

所述电动阀用于控制所缓冲分离装置与所述燃烧器（3）之间管路连通或关闭，所述控制器用于控制所述电动阀打开或关闭；

所述流量检测单元安装在所述调压阀与所述燃烧机构之间管路上，所流量检测单元用于检测从所述缓冲分离装置出口经过所述调压阀后进入所述燃烧器（3）的VOC流量，并传输给所述控制器。

4.根据权利要求1-3任一项所述油气田地面VOC处理系统，其特征在于，所述燃烧装置包括：燃烧塔（2）以及燃烧器（3）；

所述燃烧器（3）通过所述流量调节机构连接所述气液分离装置，所述燃烧塔（2）连接所述冷却排放机构，所述燃烧塔（2）通过所述第二阀门连接所述余热回收机构，所述燃烧塔（2）内安装所述第一温度检测单元；

所述燃烧器（3）安装在所述燃烧塔（2）底部，所述燃烧器（3）用于产生火焰，从而对所述燃烧塔（2）内的VOC进行燃烧；

所述燃烧塔（2）底部具有助燃机构，所述助燃机构用于为所述燃烧塔（2）内VOC在燃烧时提供助燃气体；

所述控制器分别连接所述燃烧器（3）以及所述助燃机构，所述控制器用于根据要处理的所述VOC流量，控制所述燃烧器（3）启动，同时控制调节所述燃烧器（3）火焰大小，从而对VOC进行燃烧处理。

5.根据权利要求4所述油气田地面VOC处理系统，其特征在于，所述燃烧器（3）包括：燃气管路以及点火器；

所述燃气管路的一端连接所述燃烧塔（2），另一端连接所述缓冲分离装置；

所述燃气管路一端安装有燃气调节阀；

所述控制器分别连接所述燃气调节阀以及所述点火器，所述控制器用于控制所述燃气调节阀的开度，从而控制所述燃气管路内VOC进入所述燃烧塔（2）时的流量；

所述控制器用于控制所述点火器打开或关闭。

6.根据权利要求1-3、5任一项所述油气田地面VOC处理系统，其特征在于，所述冷却排放机构包括：烟囱（5）以及冷却风机；

所述烟囱（5）底部连接所述燃烧装置顶部，所述冷却风机安装在所述燃烧装置中部，所述烟囱（5）内部安装所述第二温度检测单元，所述烟囱（5）出口安装所述第一阀门；

所述控制器连接所述冷却风机，所述控制器用于根据所述第二温度检测单元检测的所述烟囱（5）内部温度值，控制所述冷却风机启动或关闭。

7.根据权利要求1-3、5任一项所述油气田地面VOC处理系统，其特征在于，所述余热回收机构包括：风机总成（4）、余热回收管路以及换热器；

所述风机总成（4）通过余热回收管路分别连接所述燃烧装置以及所述换热器，所述风机总成（4）用于将所述燃烧装置内VOC处理后产生的热能通过换热器输送到指定位置；

所述余热回收管路与所述燃烧装置之间连接所述第二阀门；

所述控制器分别连接所述风机总成（4）以及所述换热器，所述控制器用于控制所述风机总成（4）、所述换热器启动或关闭。

8.一种油气田地面VOC处理的实现方法，包括如权利要求1-7任一项所述的油气田地面VOC处理系统，其特征在于，包括步骤：

当废气和/或气液混合物通过输送管路进入缓冲分离装置内进行VOC分离后，通过控制器控制浓度检测单元启动对所述缓冲分离装置内的VOC实时浓度进行检测；

判断所述实时浓度是否等于预设浓度值，若判断结果为是，则控制器控制流量调节机构启动，使所述缓冲分离装置内的VOC进入燃烧装置内部，所述流量调节机构将检测所述VOC从所述缓冲分离装置进入燃烧装置的实时流量；

判断所述实时流量是否等于预设流量，若判断结果为否，则控制器通过所述流量调节机构调节所述VOC进入所述燃烧装置内部的实时流量，使所述实时流量等于所述预设流量；

通过所述控制器控制所述燃烧装置启动，将进入其内部的所述VOC进行燃烧处理；

所述控制器控制所述第一温度检测单元启动，检测所述燃烧装置内的第一实时温度值，并判断所述第一实时温度值是否处于预设安全温度值以内，若判断结果为否，则控制器控制所述燃烧装置关闭；

所述控制器控制冷却排放机构启动，对进入所述冷却排放机构内的所述VOC燃烧后产生的烟气以及/或燃烧装置内部进行冷却处理；

所述控制器控制所述第二温度检测单元启动，检测所述冷却排放机构内的第二实时温度值，并判断所述第二实时温度值是否处于预设排放温度值以内，若判断结果为是，则控制器控制所述第一阀门打开，对所述冷却处理后的烟气进行排放；

当需要对所述燃烧装置内VOC燃烧后产生的热能进行回收时，控制器判断所述第一实时温度值是否大于或等于预设回收温度值，若判断结果为是，控制器控制所述第二阀门打开，同时控制余热回收机构启动，将所述VOC燃烧后的热能输送至指定位置。

9.根据权利要求8所述的油气田地面VOC处理系统的实现方法，其特征在于，所述通过控制器控制所述燃烧装置启动，将进入其内部的所述VOC进行燃烧处理的方法，包括：

根据所述实时流量，通过控制器调节进入所述燃烧装置内的助燃气体的量以及调节燃烧时的火焰大小。

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