一種mrc制冷循環用復合冷劑的填充方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種冷劑補充方法，具體涉及的是一種MRC制冷循環用復合冷劑的填充方法。
【背景技術】
[0002]MRC制冷循環，是指制冷循環中的制冷劑由多種成分組成的循環，用來液化天然氣的應用。天然氣液化是一個溫度逐漸降低的過程，需要將天然氣的溫度降低到零下160°C左右。采用不同的制冷方法對天然氣進行液化，其能耗也是各不相同的。通常有以下幾種制冷方法對天然氣進行液化:
1、階式制冷(液化I標方天然氣的設計能耗約:0.30KW.h)；
2、MRC制冷(液化I標方天然氣的設計能耗約:0.35KW.h)；
3、氮膨脹制冷(液化I標方天然氣的設計能耗約:0.50KW.h);
4、天然氣射流制冷(液化I標方天然氣的計算能耗約:0.65KW.h)。
[0003]在超大型(處理量大于100萬標方/天)的天然氣液化裝置中通常采用的制冷方法為階式制冷。在大中型(處理量30-100萬標方/天)的天然氣液化裝置中通常采用的制冷方法為MRC制冷。在小微型(處理量1-3萬標方/天)的天然氣液化裝置中通常采用的制冷方法為MRC制冷、氮膨脹制冷、或天然氣射流制冷。
[0004]MRC制冷中采用的冷劑是復合冷劑，既由多種組分混合而成。在天然氣的組分與設計值相同的情況下，復合冷劑的各組分實際比例越接近復合冷劑的各組分設計比例，其液化I標方天然氣的實際能耗越接近設計能耗。
[0005]對于大中型的天然氣液化裝置而言，以一個日處理量為30萬標方/天的天然氣液化裝置為例，采用MRC制冷的方式對天然氣液化，日設計耗電量約10.5萬KW.ho制冷能耗每高于設計能耗1%，則日實際耗電量就多消耗1050KW.ho故需要將復合冷劑的各組分實際比例盡最大的可能接近復合冷劑的各組分設計比例。因為在制冷劑循環的過程中，制冷劑會發生泄漏，故在運行的過程中，需要補充制冷劑。為了保證復合冷劑的各組分實際比例盡最大的可能接近復合冷劑的各組分設計比例，需要設置冷劑在線分析儀對冷劑的組分進行實時檢測，而且在填充冷劑的過程中也需要各組分分別填充，以方便對各組分的實際比例進行調整，在調整復合冷劑的各組分實際比例的過程中，需要多次連續的調整，因從填充冷劑完成到循環系統中的冷劑組分平衡有一個滯后過程(滯后時間從3-8小時不等)，故每次填充冷劑的時間較長。且在每次填充冷劑的過程中，在單次調整的過程中需要操作人員結合復合冷劑的各組分實際比例和復合冷劑的各組分設計比例等相關工況進行計算，故要求操作人員的職業水平較高。在大中型天然氣液化裝置中，冷劑在線分析儀的價格(約50萬左右)對整體投資(約2個億左右)是極小的，而且在大中型天然氣液化裝置回配置專業的工程師，故操作人員的職業水平較高。所以在大中型天然氣液化裝置中將復合冷劑的各組分實際比例盡最大的可能接近復合冷劑的各組分設計比例是有益的，而且是容易實現的。
[0006]對于小微型的天然氣液化裝置，以一個日處理量為3萬標方/天的天然氣液化裝置為例，采用MRC制冷的方式對天然氣液化，日設計耗電量約1.05萬KW.h，采用氮膨脹制冷的方式對天然氣液化，日設計耗電量約1.5萬KW.h，采用天然氣射流制冷的方式對天然氣液化，日設計耗電量約1.95萬KW.ho因冷劑在線分析儀的價格(約50萬左右)對整體投資(約2000萬左右)略有影響，且小微型的天然氣液化裝置通常不會配置專業的工程師，故在小微型的天然氣液化裝置中采用MRC制冷將復合冷劑的各組分實際比例盡最大的可能接近復合冷劑的各組分設計比例是很困難的。因操作人員的水平不高，在采用現有MRC制冷循環操作方法時，即使操作人員不追求復合冷劑的各組分實際比例盡最大的可能接近復合冷劑的各組分設計比例，而是保證復合冷劑的各組分實際比例不偏離復合冷劑的各組分設計比例，該操作也是不容易的。故在小微型的天然氣液化裝置中，業主出于實際情況，通常會選用操作更加簡單，但能耗較高的氮膨脹制冷或天然氣射流制冷的方式。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于克服現有制冷劑填充方法過于復雜、對操作人員要求極高的問題；提供一種設備投入成本低、操作簡便且普通人員也能操作的MRC制冷循環用復合冷劑的填充方法。
[0008]現有技術中MRC制冷循環的具體工藝流程如下:
制冷劑經過循環壓縮機加壓后降溫進入分離器，分離出的液態和氣態分別進入換熱系統(冷箱)中進行節流、換熱、分離等過程對外提供冷量。節流后的制冷劑(狀態為氣態)又重新返回到循環壓縮機入口進行加壓。在制冷循環的過程中，制冷劑會發生泄漏，故在運行過程中需要向制冷循環系統補充制冷劑。
[0009]為了使MRC制冷方法更加的適應小微型的天然氣液化裝置，需要將MRC制冷的冷劑填充的方法變得更加簡單，對人員的操作水平要求更低。為達到該目的。故對于復合冷劑的各組分實際比例不再要求盡最大的可能接近復合冷劑的各組分設計比例，而是保證各組分實際比例不偏離復合冷劑的各組分設計比例。這樣雖然MRC制冷方法的實際能耗高于設計能耗，但操作更加簡便，對操作人員的操作水平要求較低，故對于小微型天然氣液化裝置這樣做是有益的。
[0010]為達到上述目的，本發明的技術方案如下:
一種MRC制冷循環用復合冷劑的填充方法，包括:
往MRC制冷循環中填充復合冷劑，該復合冷劑的各組分通過部分或全部混合的方式填充到MRC制冷循環中。即往MRC制冷循環填充復合冷劑，該復合冷劑通過各組分部分混合、其余組分按單一組分，或各組分分組混合，或各組分全部混合的方式添加到MRC制冷循環中。
[0011]MRC制冷循環中損耗的制冷劑中各組成成分的比例與制冷劑的設計比例差距不大，因而本發明的復合冷劑采用按照設計比例將需要添加的制冷劑各組分部分或全部混合后添加到MRC制冷循環中即可，該填充方法無需操作人員在單次調整的過程中結合復合冷劑的各組分實際比例和復合冷劑的各組分設計比例等相關工況進行計算，降低了操作人員水平要求，任何人員只需根據操作要求即可完成操作，無需具有豐富的操作經驗，降低操作人員的要求，極大地減少操作人員的投入成本；同時該方法簡化了制冷劑的填充步驟，使操作更加簡單。
[0012]由于無需對復合冷劑的各組分實際比例進行檢測，因而無需利用在線分析儀對冷劑的組分進行實時檢測，可節省現有MRC制冷循環系統中的在線分析儀，節約投入成本。且復合冷劑的各組分是混合后再補充到MRC制冷循環中，因而可以有效取消丙烷儲罐、戊烷儲罐、乙烯儲罐等設備，使冷劑配比系統更加簡單，設備更加優化，極大地節約設備投入成本。
[0013]通過對小型冷循環系統進行實驗，經過大量實驗證明:采用設計比例的復合冷劑填充后，其冷劑比例偏差也在允許范圍內，其能耗僅僅只比采用單一制冷劑填充的方法高出3~5%，但其能耗依然遠低于氮膨脹制冷及天然氣射流制冷，因而本發明的復合冷劑的填充依然能在較小能耗的情況下達到液化天然氣的目的。同時，采用多種組分混合后添加到MRC制冷循環中時，還極大地減少了單一組分添加時冷劑組分平衡的滯后時間，減少每次填充冷劑的時間；且由于單一組分添加后，復合冷劑中各組分之間的比例偏離設計比例更大，進而導致能耗在單一組分添加時更高，而采用復合冷劑各組分部分或全部混合后添加的方式，該復合冷劑的添加過程所用時間更短、能耗更低。
[0014]進一步，在填充制冷劑時，制冷劑按照狀態分為氣態冷劑和液態冷劑兩組，液態冷劑的組分為混合組分。
[0015]作為最優的添加方式，固定分離器中液態的循環量，當制冷循環系統中制冷劑發生泄漏時，分離器的液位會下降，根據分離器液位，向MRC制冷循環中填充液態冷劑。
[0016]作為一種優選，在填充制冷劑時，氣態冷劑的組分為混合組分。
[0017]作為最優的添加方式，所述當制冷循環系統中制冷劑發生泄漏時，循環壓縮機入口壓力會發生下降，根據循環壓縮機入口壓力，向MRC制冷循環中填充氣態冷劑。
[0018]進一步，所述MRC制冷循環的工作過程如下:
(O制冷劑經過循環壓縮機加壓后降溫進入分離器，分離成液態和氣態；
(2)分尚出的液態和氣態分別進入換熱系統對外提供冷量；
(3)經過換熱系統的制冷劑重新返回到循環壓縮機入口進行加壓。在MRC制冷循環過程中混合制冷劑會發生泄漏，需要補充，因混合制冷劑為多組分組成，現有填充方法為單一組分分別填充，本發明則采用混合組分進行填充；該液態冷劑中各組分從分離器位置處填充到MRC制冷循環中，該氣態冷劑中各組分從壓縮機入口位置處填充到MRC制冷循環中。
[0019]作為一種優選設置方式，所述液態冷劑存儲于混合液罐中，混合液罐中液態冷劑再從分離器位置處填充到MRC制冷循環中。
[0020]進一步，所述液態冷劑采用< 200L的混合液罐儲存，需要時直接填充。
[0021]本發明與現有技術相比，具有以下優點及有益效果:
1、本發明采用本發明的