一種低溫氣體冷凝回收系統及其方法
【專利摘要】本發明公開了一種低溫氣體冷凝回收系統和方法，它包括儲罐、泵、切換閥、第一閥、低溫制冷機、儲液罐、第二閥；儲罐、泵、切換閥第一入口順次相連，切換閥出口、第一閥、低溫制冷機、儲液罐順次相連，儲罐與切換閥第二入口相連，切換閥出口與第二閥相連。本發明適用于冷凝回收LNG車載燃料瓶、LNG槽罐車、儲罐等在年檢或檢修維保過程中須排掉的天然氣，也可以用于相應氮氣、氧氣、氬氣等低溫氣體儲罐檢修時的氣體回收，避免了大量危險氣體直接排放導致的安全、環境污染、資源浪費等問題。
【專利說明】一種低溫氣體冷凝回收系統及其方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及能源回收領域，尤其涉及一種低溫氣體冷凝回收系統及其方法。
【背景技術】
[0002] 液化天然氣（LNG)其主要成分是甲烷，無色、無味、無毒且無腐蝕性，其體積為同量 氣態天然氣體積的1/625,是目前全世界增長速度最快的一種優質清潔能源。氣態天然氣 經壓縮、冷卻至其沸點（-161. 5°C)溫度變成LNG后，儲存在低溫存儲罐中，再通過專用船 或槽車運輸，使用時重新氣化。相比于氣態天然氣，LNG由于其體積小，儲存效率高，通過專 用的船或槽車可以將大量的天然氣運輸到管道難以到達的任何用戶，與鋪設地下輸氣管道 相比，不僅節省投資，而且方便可靠，風險小、適應性強。隨著LNG在世界產能增加，需求和 應用增大，槽車作為靈活便利的LNG轉運方式被廣泛應用，LNG槽車的使用數量也在逐步增 加。
[0003] 據不完全統計，目前全國有近4000輛的LNG槽罐車，按照《液化氣體汽車罐車安 全監察規程》要求，LNG槽車的罐體需要定期檢驗，包括年度檢驗和全面檢驗。其中年度檢 驗每年至少進行一次，全面檢驗每六年至少進行一次，罐體發生重大事故或停用時間超過 一年的，使用前應進行全面檢驗。年檢前要求全部排空罐內天然氣并置換成安全氣體(如 氮氣等)。而正常槽罐在卸車后的壓力可接近〇.6MPa左右，部分罐內還有殘余液化天然氣 (LNG)。所以車主在進入年檢地點前，需要排空罐內天然氣，目前常用的方式是直接排空，不 僅浪費了高純度、高熱值的LNG蒸發氣，也存在環境污染和潛在安全問題。
[0004] 另外，目前全國LNG車載氣瓶總量也將達到50萬個，根據《氣瓶安全監察規程》要 求每三年對氣瓶檢驗一次。檢驗前要求全部排空瓶內天然氣壓力并置換成安全氣體(如氮 氣等)。目前常用的方式也是直接排空，不僅浪費了高品質的LNG蒸發氣，而也存在環境污 染和潛在安全問題。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是克服現有技術流程的不足，提供一種低溫氣體冷凝回收系統及其 方法。
[0006] 低溫氣體冷凝回收系統包括儲罐、泵、切換閥、第一閥、低溫制冷機、儲液罐、第二 閥；儲罐、泵、切換閥第一入口順次相連，切換閥出口、第一閥、低溫制冷機、儲液罐順次相 連，儲罐與切換閥第二入口相連，切換閥出口與第二閥相連。
[0007] 所述的低溫制冷機與第三閥、不凝氣體收集器、排放閥順次相連。所述儲罐與泵的 連接以及儲罐與切換閥第二入口的連接均為可拆卸結構。所述的泵、低溫制冷機、儲液罐位 于可移動裝置上。
[0008] 低溫氣體冷凝回收方法包括如下步驟： 1)儲罐內壓力大于等于切換壓力時，泵關閉，切換閥處于第二入口與出口連通狀態，第 一閥打開，制冷機打開，第二閥關閉；氣體從儲罐流經切換閥、第一閥，進入低溫制冷機中冷 凝成為液體，流入儲液罐；切換壓力大于0且小于儲罐的設計壓力； 2) 儲罐內壓力小于切換壓力且大于等于最小工作壓力時，切換閥切換為第一入口與出 口連通狀態，泵打開；氣體從儲罐流出，先經泵抽吸壓縮，再流經切換閥、第一閥，進入低溫 制冷機中冷凝成為液體，流入儲液罐；最小工作壓力大于〇且小于切換壓力； 3) 儲罐內壓力小于最小工作壓力時，泵關閉，切換閥切換為第二入口與出口連通狀態， 第一閥關閉，低溫制冷機關閉，第二閥打開；向儲罐內充入置換氣體，儲罐內的氣體經切換 閥、第二閥流出。
[0009] 還包括如下步驟： 4) 不凝氣體收集器內壓力超過排放閥設定壓力時，排放閥打開，不凝性氣體經排放閥 流出；排放閥設定壓力大于〇且小于儲罐1的設計壓力。
[0010] 本發明解決了天然氣槽罐車及車載氣瓶檢測過程中的天然氣的回收利用和環境 污染等問題，實現罐體和氣瓶在檢測過程中無天然氣排放。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011] 圖1為低溫氣體冷凝回收系統結構示意圖； 圖中，儲罐1、泵2、切換閥3、第一閥4、低溫制冷機5、儲液罐6、第二閥7、第三閥8、不 凝氣體收集器9、排放閥10。
【具體實施方式】
[0012] 如圖1所示，低溫氣體冷凝回收系統包括儲罐1、泵2、切換閥3、第一閥4、低溫制 冷機5、儲液罐6、第二閥7 ;儲罐1、泵2、切換閥3第一入口順次相連，切換閥3出口、第一 閥4、低溫制冷機5、儲液罐6順次相連，儲罐1與切換閥3第二入口相連，切換閥3出口與 第二閥7相連。
[0013] 所述的低溫制冷機5與第三閥8、不凝氣體收集器9、排放閥10順次相連。所述儲 罐1與泵2的連接以及儲罐1與切換閥3第二入口的連接均為可拆卸結構。所述的泵2、低 溫制冷機5、儲液罐6位于可移動裝置上。
[0014] 低溫氣體冷凝回收方法包括如下步驟： 1) 儲罐1內壓力大于等于切換壓力時，泵2關閉，切換閥3處于第二入口與出口連通 狀態，第一閥4打開，制冷機5打開，第二閥7關閉；氣體從儲罐1流經切換閥3、第一閥4， 進入低溫制冷機5中冷凝成為液體，流入儲液罐6,切換壓力大于0且小于儲罐1的設計壓 力； 2) 儲罐1內壓力小于切換壓力且大于等于最小工作壓力時，切換閥3切換為第一入口 與出口連通狀態，泵2打開；氣體從儲罐1流出，先經泵2抽吸壓縮，再流經切換閥3、第一 閥4,進入低溫制冷機5中冷凝成為液體，流入儲液罐6 ;最小工作壓力大于0且小于切換壓 力； 3 )儲罐1內壓力小于最小工作壓力時，泵2關閉，切換閥3切換為第二入口與出口連通 狀態，第一閥4關閉，低溫制冷機5關閉，第二閥7打開；向儲罐1內充入置換氣體，儲罐1 內的氣體經切換閥3、第二閥7流出。
[0015] 還包括如下步驟： 4)不凝氣體收集器9內壓力超過排放閥10設定壓力時，排放閥10打開，不凝性氣體經 排放閥10流出；排放閥10設定壓力大于0且小于儲罐1的設計壓力。 實施例
[0016] 1)儲罐1內初始壓力0· 6MPa，大于等于切換壓力0· IMPa，泵2關閉，切換閥3處 于第二入口與出口連通狀態，第一閥4打開，制冷機5打開，第二閥7關閉；天然氣從儲罐1 流經切換閥3、第一閥4,進入低溫制冷機5中冷凝成為液體，流入儲液罐6 ;天然氣中包含 的不凝氣體從低溫制冷機5經閥8流入不凝氣體收集器9。
[0017] 2)儲罐1內壓力小于切換壓力0· IMPa時，罐內約有86%的天然氣已經被液化回 收，切換閥3切換為第一入口與出口連通狀態，泵2打開；天然氣從儲罐1流出，先經泵2抽 吸壓縮，再流經切換閥3、第一閥4,進入低溫制冷機5中冷凝成為液體，流入儲液罐6 ;天然 氣中包含的不凝氣體從低溫制冷機5經第三閥8流入不凝氣體收集器9。
[0018] 3)儲罐1內壓力小于最小工作壓力0· 005MPa時，此時99%以上的天然氣已經被液 化回收，泵2關閉，切換閥3切換為第二入口與出口連通狀態，第一閥4關閉，低溫制冷機5 關閉，第二閥7打開；向儲罐1內充入置換氣體氮氣或干燥空氣，儲罐1內的氣體經切換閥 3、第二閥7流出。
[0019] 4)不凝氣體收集器9內壓力超過排放閥10設定壓力0· 2MPa時，排放閥10打開， 不凝性氣體經排放閥10流出；被檢測罐體內置換為氮氣或干燥空氣后進行后續的罐體檢 測。
[0020] 儲液罐可以通過連接汽化器自增壓方式，或者連接潛液泵等方式對外輸出液化天 然氣，可直接用于LNG車載氣瓶的加注，或者給氣站儲罐等其它液化天然氣儲罐進行加液。
【權利要求】
1. 一種低溫氣體冷凝回收系統，其特征在于包括儲罐（1)、泵（2)、切換閥（3)、第一閥 (4)、低溫制冷機（5)、儲液罐（6)、第二閥（7);儲罐（1)、泵（2)、切換閥（3)第一入口順次 相連，切換閥（3)出口、第一閥（4)、低溫制冷機（5)、儲液罐（6)順次相連，儲罐（1)與切換 閥（3)第二入口相連，切換閥（3)出口與第二閥（7)相連。
2. 根據權利要求1所述的一種低溫氣體冷凝回收系統，其特征在于，所述的低溫制冷 機（5)與第三閥（8)、不凝氣體收集器（9)、排放閥（10)順次相連。
3. 根據權利要求1所述的一種低溫氣體冷凝回收系統，其特征在于所述儲罐（1)與泵 (2) 的連接以及儲罐（1)與切換閥（3)第二入口的連接均為可拆卸結構。
4. 根據權利要求1或3所述的一種低溫氣體冷凝回收系統，其特征在于所述的泵（2)、 低溫制冷機（5)、儲液罐（6)位于可移動裝置上。
5. -種使用如權利要求1或2所述系統的一種低溫氣體冷凝回收方法，其特征在于，包 括如下步驟： 1) 儲罐（1)內壓力大于等于切換壓力時，泵（2)關閉，切換閥（3)處于第二入口與出口 連通狀態，第一閥（4)打開，制冷機（5)打開，第二閥（7)關閉；氣體從儲罐（1)流經切換閥 (3) 、第一閥（4)，進入低溫制冷機（5)中冷凝成為液體，流入儲液罐（6);切換壓力大于0且 小于儲罐（1)的設計壓力； 2) 儲罐（1)內壓力小于切換壓力且大于等于最小工作壓力時，切換閥（3)切換為第一 入口與出口連通狀態，泵（2)打開；氣體從儲罐（1)流出，先經泵（2)抽吸壓縮，再流經切換 閥（3)、第一閥（4)，進入低溫制冷機（5)中冷凝成為液體，流入儲液罐（6);最小工作壓力 大于0且小于切換壓力； 3) 儲罐（1)內壓力小于最小工作壓力時，泵（2)關閉，切換閥（3)切換為第二入口與出 口連通狀態，第一閥（4)關閉，低溫制冷機（5)關閉，第二閥（7)打開；向儲罐（1)內充入 置換氣體，儲罐（1)內的氣體經切換閥（3)、第二閥（7)流出。
6. 根據權利要求5所述的一種低溫氣體冷凝回收方法，其特征在于，還包括如下步驟： 4) 不凝氣體收集器（9)內壓力超過排放閥（10)設定壓力時，排放閥（10)打開，不凝性 氣體經排放閥（10)流出；排放閥（10)設定壓力大于0且小于儲罐1的設計壓力。
【文檔編號】F17C13/00GK104110574SQ201410365073
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】程章展, 魯雪生 申請人:江蘇克勞特低溫技術有限公司