CN217083082U - 一种天然气液化装置稳定运行控制系统 - Google Patents

一种天然气液化装置稳定运行控制系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种天然气液化装置稳定运行控制系统,涉及液化天然气生产技术领域，包含：冷箱；冷剂压缩机组，其与冷箱连接；冷却器，其与冷剂压缩机组连接；气液分离罐，其与冷却器连接，气液分离罐与冷箱通过气相流道连接，气液分离罐与冷箱通过液相流道连接；执行器，其与冷却器电性连接；温度仪表，其设于第三流道上，且与执行器电性连接；压力仪表，其设于第三流道上；调压阀组，在气液分离罐与冷剂压缩机组之间连接有调压流道，调压阀组设置在调压流道上，且与压力仪表电性连接。本实用新型通过设置温度控制机构和压力控制阀，当实际运行中出现天然气原料气气质或系统自身设备存在波动时，本申请实施例可实现快速变动，大幅提高系统的适应性。

Description

一种天然气液化装置稳定运行控制系统
技术领域
本实用新型涉及液化天然气生产技术领域，尤其是一种天然气液化装置稳定运行控制系统。
背景技术
目前，国家已明确逐步把天然气培育成为我国主体能源之一的战略定位，要加快推动天然气发展，优化调整能源结构。而国产天然气供应能力持续下降,进口天然气贸易量不断增长，加剧了能源安全形势。在此背景下，天然气液化装置产生的液态天然气，可运输距离长，热值高，无污染，可以扩大天然气开采和供应的范围，增强城市燃气调峰和应急能力。因此，天然气液化装置具有广阔的应用前景。
液化天然气的生产核心就是制冷及液化单元。至今，液化天然气较为优秀的工艺路线有三种类型，分别是膨胀制冷工艺、阶式制冷工艺以及混合冷剂制冷工艺。
膨胀制冷工艺是通过透平膨胀机实施等熵膨胀实现降温的目的。由于不同的制冷剂，膨胀制冷循环工艺有氮气膨胀制冷、氮-甲烷膨胀制冷和天然气膨胀制冷之分。膨胀制冷工艺主要是根据原料天然气的自身压力进行膨胀做功为液化天然气提供所需冷量，其工艺比较适合输送压力比较高、实际的使用压力又比较低并且在中间的过程需降压的场合，多用在调峰型装置。其工艺流程比较简单，投资的费用比较少，操作起来比较灵活。其工艺系统的液化率由膨胀的效率与膨胀比决定。氮气膨胀的流程比较简单紧凑，其装置运行的比较灵活，启动十分快速，存在较强的适应性，比较方便控制操作，但其耗能比较高。氮-甲烷膨胀的流程比较简单，设备投资比较少，其装置操作存在较高的弹性，还有一定的适应性。
阶式制冷工艺通常是由甲烷、乙烯与丙烷作为制冷剂形成的单独制冷系统，进行串联得到的循环。经过净化之后的天然气在制冷循环冷却器当中进行冷却、冷凝、液化操作，在经过节流降压之后得到常压低温的液态天然气。阶式制冷的工艺技术比较成熟，其制冷系统和液化天然气系统是相互独立的，并且各个系统之间的影响十分小，制冷剂是纯物质，没有配比的问题，其系统操作比较稳定，耗能比较低。但是由于各级的制冷循环要进行单独的压缩机以及储存设备，所以流程比较复杂、设备的投资成本比较高，控制系统和管道都比较复杂，不利于维护。
混合冷剂制冷工艺是由阶式制冷工艺发展而来的，使用多种组分形成混合制冷剂代替阶式制冷当中的纯组分。制冷剂的组成由原料气的压力与组成决定的，根据多组分混合物存在重组分先冷凝以及轻组分后冷凝特点，进行冷凝、分离、节流与蒸发获得不一样温度的冷量。该工艺采用整体式的冷箱结构，流程比较简单，较低的投资费用，操作十分可靠，有较强的适应性。
阶式制冷工艺需设置多个压缩机组，虽然能耗低，但流程复杂，维护工作量大，现已很少采用。膨胀制冷工艺，涉及压缩、膨胀过程，能耗高，多在城市调峰装置使用。混合冷剂制冷工艺是目前天然气液化的主流工艺，但其制冷压缩机需专门的开发。
现有技术中，公开号为CN205048165U的一篇实用新型专利公开了一种LNG工厂压缩机安全平衡系统，其仅考虑压缩机安全的压力控制，可使压缩机运行的压力稳定，未考虑气/液相冷剂进液化单元参数的控制。公开号为CN103216998A的一篇发明专利申请公开了一种单循环混合冷剂压缩与输送的方法和系统，其采用3级压缩，每级压缩后气体冷却器均设温度控制，目的为避免混合冷剂在级间冷却器内部出现凝液，导致压缩机吸气带液造成气缸的液击伤害。本方面针对两级压缩流程，由于工艺不同，冷剂在一级冷却器内不会出现凝液，可最大程度利用自然冷源的冷量，降低二级压缩机运行能耗，仅在机组出口冷却器后设置温控和压力控制，控制方法更简单。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种天然气液化装置稳定运行控制系统，其主要是采用一种对混合冷剂压缩机的控制，为天然气液化装置快速调整提供便利，该控制系统具有较高的可靠性和实用性。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种天然气液化装置稳定运行控制系统，包含：
冷箱；
冷剂压缩机组，冷箱一出口与冷剂压缩机组一入口通过设有的第一流道连接；
冷却器，冷剂压缩机组一出口与冷却器一入口通过设有的第二流道连接；
气液分离罐，冷却器一出口与气液分离罐一入口通过设有的第三流道连接，气液分离罐顶部的气相出口与冷箱一入口通过设有的气相流道连接，气液分离罐底部的液相出口与冷箱一入口通过设有的液相流道连接；
执行器，执行器与冷却器电性连接；
温度仪表，温度仪表设于第三流道上，用于探测第三流道内冷剂温度，温度仪表与执行器电性连接；
压力仪表，压力仪表设于第三流道上，用于探测第三流道内压力；
调压阀组，在气液分离罐与冷剂压缩机组之间连接有调压流道，调压阀组设置在调压流道上，调压阀组与压力仪表电性连接。
上述天然气液化装置稳定运行控制系统的工作原理如下：
来自冷箱的低压、常温气态混合冷剂经冷剂压缩机组压缩后，变成高温、高压的气体；高温、高压的气体在冷却器内与来自外界的冷源(冷源可以为空气、冷却水或其它载冷剂)换热后，自身温度得到降低，相态变为气液两相，经气液分离罐处理气相和液相冷剂得以分离，气、液相通过各自流道分别进入冷箱为天然气液化提供冷量；提供完冷量的低压、常温气态混合冷剂返回冷剂压缩机组，形成混合冷剂回路。
本实用新型至少具有如下的有益效果：
(1)通过对混合冷剂压缩机的自动控制减小人为操作的不确定性给天然气液化生产带来的影响；
(2)通过对压缩机出口参数的自动控制，自动调整液化单元的运行状态；
(3)本实用新型可较好地利用自然冷源(空气或冷却水)，通过降低压缩机排气压力，降低天然气液化装置运行能耗；
(4)在较低环境温度下，通过对自然冷源的较好利用，本实用新型可使天然气液化装置获得一定幅度的产量增加。
(5)本实用新型引入自动调压阀，可较好地控制压缩机组的吸气/排气压力，有利于装置的整体稳定运行。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型实施例提供的一种使用状态、结构分解/组合示意图，使用者通过/可以；
图中标记为：
1、冷箱；101、LNG产品外送流道；102、LPG回收流道；103、原料天然气流道；
2、冷剂压缩机组；
3、冷却器；
4、气液分离罐；
5、执行器；
6、温度仪表；
7、压力仪表；
8、调压阀组；
9、第一流道；
10、第二流道；
11、第三流道；
12、气相流道；
13、液相流道；
14、调压流道。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例
本申请实施例提供了一种天然气液化装置稳定运行控制系统，如图1所示，包含：
一冷箱1，冷箱1一出口连接有LNG产品外送流道101，冷箱1一出口连接有LPG回收流道102，冷箱1一入口连接有原料天然气流道103；
一冷剂压缩机组2，冷箱1一出口与冷剂压缩机组2一入口通过设有的第一流道9连接；
一冷却器3，冷剂压缩机组2一出口与冷却器3一入口通过设有的第二流道10连接；
一气液分离罐4，冷却器3一出口与气液分离罐4一入口通过设有的第三流道11连接，气液分离罐4顶部的气相出口与冷箱1一入口通过设有的气相流道12连接，气液分离罐4底部的液相出口与冷箱1一入口通过设有的液相流道13连接；
一执行器5，执行器5与冷却器3电性连接；
一温度仪表6，温度仪表6安装在第三流道11上，用于探测第三流道11内冷剂温度，温度仪表6与执行器5电性连接；
一压力仪表7，压力仪表7安装在第三流道11上，用于探测第三流道11内压力；
一调压阀组8，在气液分离罐4与冷剂压缩机组2之间连接有调压流道14，调压阀组8设置在调压流道14上，调压阀组8与压力仪表7电性连接。
本申请实施例的天然气液化装置稳定运行控制系统的工作原理如下：
(1)来自冷箱1的低压、常温气态混合冷剂经冷剂压缩机组2压缩后，变成高温、高压的气体；
(2)高温、高压的气体在冷却器3内与来自外界的冷源(冷源可以为空气、冷却水或其它载冷剂)换热后，自身温度得到降低，相态变为气液两相，经气液分离罐4处理气相和液相冷剂得以分离，气、液相通过各自流道分别进入冷箱1为天然气液化提供冷量；提供完冷量的低压、常温气态混合冷剂返回冷剂压缩机组2，形成混合冷剂回路。
本申请实施例通过控制冷却器3后的混合冷剂温度，自动调整进入冷箱1气、液相流道13的流量，合理控制气、液相冷剂提供的冷量，优化液化过程，从而达到增产的目的。
当外界冷源品质较高时(即冷源温度较低)，本申请实施例可通过降低调节冷却器3后温度与冷剂压缩机组2排压设定值的方式，在保证实际进冷箱1的气、液相冷剂冷量的前提下，达到节能降耗的目的。
通过设置温度控制机构和压力控制阀，当实际运行中出现天然气原料气气质或系统自身设备存在波动时，本申请实施例可实现快速变动，大幅提高系统的适应性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“顶部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。另外还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电路连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种天然气液化装置稳定运行控制系统，其特征在于，包含：
冷箱；
冷剂压缩机组，冷箱一出口与冷剂压缩机组一入口通过设有的第一流道连接；
冷却器，冷剂压缩机组一出口与冷却器一入口通过设有的第二流道连接；
气液分离罐，冷却器一出口与气液分离罐一入口通过设有的第三流道连接，气液分离罐顶部的气相出口与冷箱一入口通过设有的气相流道连接，气液分离罐底部的液相出口与冷箱一入口通过设有的液相流道连接；
执行器，执行器与冷却器电性连接；
温度仪表，温度仪表设于第三流道上，用于探测第三流道内冷剂温度，温度仪表与执行器电性连接；
压力仪表，压力仪表设于第三流道上，用于探测第三流道内压力；
调压阀组，在气液分离罐与冷剂压缩机组之间连接有调压流道，调压阀组设置在调压流道上，调压阀组与压力仪表电性连接。
2.根据权利要求1所述的天然气液化装置稳定运行控制系统，其特征在于，所述冷箱一出口连接有LNG产品外送流道。
3.根据权利要求1所述的天然气液化装置稳定运行控制系统，其特征在于，所述冷箱一出口连接有LPG回收流道。
4.根据权利要求1所述的天然气液化装置稳定运行控制系统，其特征在于，所述冷箱一入口连接有原料天然气流道。
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