Lng加氣站bog壓縮液化回收系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及LNG加氣站中產生的BOG回收技術領域，具體涉及一種采用膨脹壓縮一體機、真空絕熱三位一體螺旋折流板列管式換熱器的LNG加氣站BOG壓縮液化回收系統，及采用所述系統回收BOG的方法。
【背景技術】
[0002]隨著“后石油時代”的到來，全球能源重心正在向更加高效、更加環保的天然氣能源快速轉移。LNG汽車作為國家清潔能源用車，近年來得到了突飛猛進的發展，同時LNG加氣站也如雨后春筍般的進行了大面積的建設。目前在LNG加氣站運行過程中，因儲存條件苛亥IJ、設計工藝不先進等原因，幾乎所有加氣站都面臨著較為嚴重的能源浪費，其中最突出的是BOG再回收利用冋題。
[0003]在LNG加氣站生產運營過程中，由于LNG槽車運輸、儲罐蒸發、卸車、調壓、預冷、管道吸熱、儲罐閃蒸和栗工作外輸等原因都會產生大量的BOG氣體。BOG氣體不僅造成加氣站系統壓力升高，更帶來較大的安全隱患，最終這部分BOG氣體不得不進行安全放散，造成巨大的能源浪費和經濟損失。
【發明內容】
[0004]本專利旨在提供一種在LNG加氣站中采用膨脹壓縮一體機、真空絕熱三位一體螺旋折流板列管式換熱器的BOG優化壓縮液化回收裝置，解決目前LNG加氣站的安全隱患和BOG氣體放空處理造成的環境污染、資源浪費。
[0005]為實現上述技術目的，本發明采用以下的技術方案:
[0006]LNG加氣站BOG壓縮液化回收系統，包括用于儲存LNG液體的LNG儲罐和用于收集加氣站管道內BOG氣體的BOG緩沖罐;LNG儲罐和所述BOG緩沖罐分別通過管道與真空絕熱三位一體換熱器的一級換熱區相連通;所述真空絕熱三位一體換熱器的一級換熱區與絕熱膨脹壓縮一體機的壓縮機相連通，所述絕熱膨脹壓縮一體機的壓縮機通過一級空溫式換熱器與二級壓縮機相連通，所述二級壓縮機通過二級空溫式換熱器與真空絕熱三位一體換熱器的一級換熱區相連通;所述真空絕熱三位一體換熱器的三級換熱區與絕熱膨脹壓縮一體機的絕熱膨脹機相連通;所述絕熱膨脹壓縮一體機的絕熱膨脹機連接氣液分離器，所述氣液分離器的氣相口通過管道和調節閥與所述真空絕熱三位一體換熱器的二級換熱區相連通，所述氣液分離器的液相口連接低溫栗，所述低溫栗與所述真空絕熱三位一體換熱器的三級換熱區及所述LNG儲罐相連通。
[0007]作為優選，所述真空絕熱三位一體換熱器將三個管式換熱器集成在一個真空殼內，殼內采用螺旋折流板提高換熱效率，部分管路集成在殼內，使設備小型化，投資省，配管簡單，工藝簡化。當然，也可以采用其他形式的三個換熱器集成于一個真空殼內，部分管路集成在殼內。
[0008]作為優選，所述膨脹壓縮一體機利用絕熱膨脹機進行制冷的同時帶動壓縮機，對富熱后的BOG進行一級壓縮，制冷效率高，設備小，投資省，工藝簡化，節能降耗。
[0009]作為優選，所述BOG壓縮液化回收系統采用DCS對BOG回收壓縮液化撬進行控制，通過調節閥分別與壓力變送器、溫度變送器和液位變送器相連鎖，安全可靠，操作簡單。
[0010]作為優選，LNG槽車的氣相部分通過管道與所述BOG緩沖罐上部的管道相連通，管道上分別設置止回閥。所述BOG壓縮液化回收系統不僅對LNG儲罐內的BOG進行回收，而且對LNG槽車和管線內的BOG氣體均可進行回收，杜絕了加氣站內的能源浪費。
[0011]作為優選，所述一級壓縮機和二級壓縮機采用一級空溫式換熱器和二級空溫式換熱器進行級間冷凝，從而提供BOG氣體液化所需冷能。
[0012]作為優選，所述真空絕熱三位一體換熱器包括外殼和內膽，所述外殼和內膽之間形成真空真空殼，所述真空絕熱三位一體換熱器的若干換熱管集成設置于所述內膽內部而形成所述一級換熱區、二級換熱區及三級換熱區，各換熱區管式換熱器采用螺旋折流板提高傳熱效率。
[0013]作為進一步優選，所述真空絕熱三位一體換熱器的一級換熱區與二級換熱區之間、二級換熱區與三級換熱區之間的管程分別通過管程連接腔相連通;所述真空絕熱三位一體換熱器的一級換熱區與二級換熱區之間、二級換熱區與三級換熱區之間的殼程分別通過殼程連接管相連通。
[0014]本發明的另一目的在于提供采用以上所述系統回收BOG的方法，包括如下步驟:
[0015]S1.將LNG加氣站的管線BOG收集至緩沖罐內，并在緩沖罐的氣相出口安裝調節閥，卸車裝置的氣相也通過此調節閥連接壓縮回收撬;LNG儲罐的氣相出口安裝調節閥和壓縮回收撬相連;待儲罐內的壓力超過規定的要求，DCS將連鎖啟動壓縮回收撬，對LNG儲罐內BOG氣體進行回收，將LNG儲罐壓力降低到規定的值后DCS將停止壓縮回收;BOG緩沖罐壓力達到一定值時，DCS將連鎖啟動壓縮回收撬，壓力降低到規定的壓力后，壓縮回收裝置將自動停止;LNG槽車卸車完成后，通過BOG回收撬將槽車內NG充分回收。回收的BOG氣體通過分別調壓后送入液化回收裝置的真空絕熱三位一體換熱器進行一級換熱，充分回收BOG氣體的冷能；
[0016]S2.在真空絕熱三位一體換熱器中，低溫BOG氣體與常溫的壓縮NG進行一級換熱，使BOG氣體溫度升至20 °C左右，變成NG，將其冷能全部由壓縮后NG氣體回收；
[0017]S3.然后將NG送入第一級壓縮機增壓，一級壓縮機利用絕熱膨脹制冷機的機械能帶動，絕熱膨脹機和一級壓縮機整合在一個機座上，不僅投資省，節省占地面積，并且制冷效率提高70%，節電40%。壓縮后的NG送入第二級壓縮機，壓縮至lOMPa，兩級壓縮采用級間冷凝，使壓縮后的NG氣體溫度控制在30°C左右，然后將壓縮NG送至真空絕熱三位一體換熱器進行降溫；
[0018]S4.壓縮NG在真空絕熱三位一體換熱器中分別與低溫回收B0G、氣液分離器后NG及氣液分離器中部分LNG進行三級換熱，使壓縮NG氣體溫度降至-110°C左右;然后將NG送入絕熱膨脹機，使NG壓力降至400KPa，由于NG絕熱做功溫度降至約-160°C ;大部分NG被液化。
[0019]S5.將氣液混合物送入氣液分離器，實現氣液分離;氣態低溫NG通過調節閥調壓后送至真空絕熱三位一體換熱器二級換熱，LNG—部分栗送至LNG儲罐，另一部分送至真空絕熱三位一體換熱器第三級與壓縮NG換熱；在三級換熱器內LNG溫度升至-120 °C而氣化成低溫NG，出三級換熱器的低溫NG通過一體化換熱器內殼程連接管與氣液分離器低溫NG—起進入真空絕熱三位一體換熱器二級換熱，換熱結束后進入一級換熱器與回收BOG—起對壓縮NG氣體進行冷卻；壓縮NG從一級換熱器被冷卻后分別從級間管程腔進入二級換熱器，從二級冷卻后又進入三級換熱器進入冷卻；真空絕熱三位一體換熱器內折流板為螺旋板，提高換熱效率30 %。
[0020]本發明具有至少以下有益效果:采用低溫BOG絕熱膨脹制冷時產生的機械能帶動壓縮機，同時對富熱后的BOG進行一級壓縮，降低能耗，提高制冷效率;采用真空絕熱三位一體換熱器實現BOG壓縮制冷液化各工段的冷能充分利用，增強傳熱效率，提高BOG回收的液化效率;采用DCS對BOG回收壓縮液化撬進行控制，安全可靠，操作簡單，利于減小LNG加氣站的安全隱患，并能夠實現BOG氣體高效回收，從而避免BOG氣體放空處理造成的環境污染和資源浪費。
【附圖說明】
[0021]以下附圖僅旨在于對本發明做示意性說明和解釋，并不限定本發明的范圍。其中:
[0022]圖1是本發明實施例回收系統的結構示意圖；
[0023]圖2是三級管式換熱器的結構示意圖；
[0024]圖3是圖2中A處的放大結構示意圖；
[0025]圖4是圖2中B處的放大結構示意圖。
[0026]圖中:1-LNG儲罐；11、21、81_管道；12、22、82_調節閥；13、23、83_壓力變送器；2-BOG緩沖罐;3-真空絕熱三位一體換熱器;31-—級換熱區；32-二級換熱區；33-三級換熱區；34-外殼;35-內膽;351-螺旋折流板;36-真空殼;37-換熱管;38-殼程;381-殼程連接管;39-管程;391-管程連接腔;4-絕熱膨脹壓縮一體機;41-壓縮機;42-絕熱膨脹機;5-—級空溫式換熱器;6-二級空溫式換熱器;7-二級壓縮機;8-氣液分離器;9-低溫栗；10-LNG槽車；101-管道;24、102-止回閥。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和實施例，進一步闡述本發明。在下面的詳細描述中，只通過說明的方式描述了本發明的某些示范性實施例。毋庸置疑，本領域的技術人員可以認識到，在不偏離本發明的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式對所描述的實施例進行修正。因此，附圖和描述在本質上是說明性的，而不是用于限制權利要求的保護范圍。
[0028]如圖1至圖4所示，LNG加氣站BOG壓縮液化回收系統，包括用于儲存LNG液體的LNG儲罐I和用于收集加氣站管道內BOG氣體的BOG緩沖罐2;所述LNG儲罐I和所述BOG緩沖罐2氣相部分分別通過管道11、21與真空絕熱三位一體換熱器3的一級換熱區31的殼程38相連通；所述真空絕熱三位一體換熱器3的一級換熱區31的殼程38與所述絕熱膨脹壓縮一體機4的壓縮機41相連通，所述絕熱膨脹壓縮一體機4的壓縮機41通過空溫式換熱器5與所述三級管式真空絕熱三位一體換熱器3的一級換熱區31的管程39相連通，所述二級壓縮機7通過二級空溫式換熱器6與真空絕熱三位一體換熱器3的一級換熱區31相連通;所述真空絕熱三位一體換熱器3的三級換熱區33的管程與膨脹壓縮一體機4的絕熱膨脹機42相連通，所述絕熱膨脹壓縮一體機4的絕熱膨脹機42連接氣液分離器8，所述氣液分離器8的氣相口通過管道81與所述真空絕熱三位一體換熱器3的二級換熱區32的殼程38相連通，所述氣液分離器8的液相口連接低溫栗9，所述低溫栗9通過調節閥和管道與所述真空絕熱三位一體換熱器3的三級換熱區33及所述LNG儲罐I相連通。
[0029]為了實現系統DCS控制，在BOG緩沖罐2的氣相出口管道21安裝調節閥22，LNG槽車10的氣相部分通過管道101與所述BOG緩沖罐2上部的管道21相連通，LNG槽車10的BOG氣相口也通過調節閥22連接壓縮液化回收系統(或稱壓縮回收撬)，所述LNG儲罐I上部的氣相管道11及氣液分離器8上部的氣相管道81上分別設置有調節閥12、82，所述調節閥12、22、82分別與壓縮回收系統的溫度變送器、壓力變送器13、23和