CN104482396B - 一种具有储冷功能的bog回收*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型高效、低能耗并且具有储冷功能的BOG的回收工艺及其装置，包括LNG储罐，氮气储罐、压缩机、一号储冷罐、膨胀机、BOG冷凝回收装置、二号储冷罐，本发明将来自于氮气储罐的氮气压缩后得到压缩氮气，再流经储冷罐(之前在预冷准备阶段已储冷)冷却，温度降低后进入膨胀机膨胀，温度进一步降低后进入BOG冷凝回收装置与BOG气体进行换热使其液化，然后流经另一个储冷罐，温度升高后最后进入氮气储罐。本工艺流程简单，减少了一些专业设备，能够实现自动控制，可以使氮气循环利用，减少了氮气排空的浪费，大大减少了资金的投入，具有良好的工业推广和市场应用前景。
Description
技术领域
本发明专利涉及LNG(液化天然气)储运和使用等技术领域，是工业回收BOG的新型高效的装置。
背景技术
我国天然气资源储量丰富，需求增长日益加快。与汽油、柴油相比，LNG作为汽车、船舶动力燃料，具有良好的安全、环保、经济等优势，不仅是我国海上节能减排的重点推进项目之一(交通部《“十二五”水运节能减排总体推进实施方案》)也是中央和***支持的重点优势产业(《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》、《国家发展改革委关于加快推进储气设施建设的指导意见》)。LNG的主要成分是甲烷，在常温常压下呈现气态，但在储运及销售使用过程中，需将常温常压下气态的天然气在0.1MPa，-163℃下液化储存于LNG的储罐。由于外界热量侵袭和一些漏热等原因，将使储罐内的LNG重新气化，产生大量的BOG(Boil Off Gas)气体，这些气体将使储罐内的压力迅速升高，不仅会对储罐的结构造成破坏，也给***的安全运行造成危险，是LNG项目快速向前推进的严重制约。如果将这些气体排空，不仅造成资源浪费，而且易引发***，带来安全隐患，并且废气排放所引起的雾霾、酸雨和温室效应也不可忽视，因此必须进行回收。如能对这部分气体进行回收，则经济效益十分可观。
目前常见的BOG回收技术主要有BOG直接压缩工艺和BOG再冷凝液化工艺。直接压缩法是将BOG气体直接经压缩机压缩后提高其压力，然后通过管网外输供给其他设备使用，此工艺虽然流程简单，但是功耗较大，并且建设管网的成本也比较高；BOG再冷凝液化工艺，是将经气液分离罐分离的BOG通过压缩机加压至一定压力，由储罐内的第一级泵输送出相同压力的LNG，由于LNG经泵加压后的压力大于该温度下LNG的饱和压力，具有一定的“显冷”性，再冷凝器设有比例控制***，根据BOG的流量控制进入再冷凝器的LNG流量，两者在再冷凝器中直接接触换热，利用LNG的“显冷”将大部分BOG冷凝。在这两种工艺中，BOG压缩机是BOG气体回收利用的关键设备，关系到主体设备LNG储罐的正常安全运行。目前一般采用低温无油往复式压缩机，国内压缩机制造厂尚无设计、制造该类无油往复压缩机的成熟经验，主要依赖进口，并且BOG压缩机故障分析方面的统计技术资料以及运行可靠性方面的资料也不是很完善。
发明内容
为了克服已有技术的不足和缺陷，本发明的目的在于提供一种流程简单、能源利用率高、高效低成本、具有储冷功能的BOG回收的工艺流程。该方法在BOG回收过程中不需BOG压缩机以及一些大型的机械，采用普通压缩机和膨胀机使氮气的温度足够低能与BOG气体换热使其液化。氮气可以循环使用，并且再整个工艺中加上储冷罐的应用，该方法可大大节省能源以及设备运行成本，并且原理简单，结构紧凑，节能环保，能够广泛适用于各种BOG回收的场合。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种新型高效的具有储冷功能的BOG回收***，包括氮气储罐，压力计，流量计，普通阀门，双螺杆压缩机，一号储冷罐，9个自动控制阀门，涡轮径向膨胀机，BOG冷凝回收装置，LNG储罐，二号储冷罐，温度感应器，压力感应器以及自动控制***。氮气储罐的出口与双螺杆压缩机的入口通过管道相连，管道上面附有流量计和普通阀门；双螺杆压缩机的出口分两支，一支与一号储冷罐的第一入口相连，一支与二号储冷罐的第二入口相连，这两支的管道均采用保温管道并且上面附有自动控制阀门；一号储冷罐的第一出口分两支，一支与膨胀机相连，一支与二号储冷罐的第二出口相连，这两支的管道均采用保温管道并且上面附有自动控制阀门；膨胀机的出口与BOG冷凝回收装置的氮气通道入口相连，管道采用保温管道；BOG冷凝回收装置的氮气通道的出口分两支，一支与一号储冷罐的第二入口相连，一支与二号储冷罐的第一入口相连，这两支的管道均采用保温管道并且上面附有自动控制阀门；二号储冷罐的第一出口分两支，一支与一号储冷罐的第二出口相连，一支与氮气储罐的入口相连，这两支的管道均采用保温管道并且上面附有自动控制阀门；LNG储罐的出口与BOG冷凝回收装置的BOG气体通道的入口通过管道相连，管道采用保温管道并且上面附有自动控制阀门；BOG冷凝回收装置的BOG气体通道的出口与LNG储罐的入口通过管道相连，管道采用保温管道。
本发明的BOG回收方法，将来自于氮气储罐的氮气经双螺杆压缩机压缩，压缩后的氮气流经一号储冷罐(之前在预冷准备阶段已储冷)冷却后进入膨胀机膨胀，温度进一步降低后进入BOG冷凝回收装置与BOG气体进行换热使其液化，然后温度有所升高的氮气流经二号储冷罐，温度升高后进入氮气储罐，返回氮气储罐里的氮气重复之前的工艺过程循环使用。
上述BOG回收工艺流程主要包括两个阶段，分别是：
一、准备预冷阶段:两个储冷罐上面均装有温度感应器，刚开始时准备预冷，此时BOG冷凝回收装置里未通入BOG气体，只有氮气在整个工艺装置中流动运行，当二号储冷罐的温度低于-130℃时，自动控制***自动控制阀门的开启与关闭，实现两个储罐切换使用，即当二号储冷罐的温度低于-130℃时，自动控制***控制阀门的开启与关闭使得二号储罐将与双螺杆压缩机的出口相连，此时氮气流经时温度降低，从而减少了膨胀机的耗功。
二、运行处理阶段:当二号储冷罐温度低于-130℃时，此时整个工艺流程就可以开始进行处理BOG气体了，自动控制***控制LNG储罐管道上面阀门的开启释放BOG气体通入BOG冷凝回收装置与低温氮气换热，将BOG气体液化后再回到LNG储罐。在运行过程中，只要有一个储冷罐的温度低于-130℃时自动控制***自动控制阀门的开启与关闭，实现两个储罐切换使用，重复此过程，可以使氮气循环利用，减少了氮气排空的浪费，大大减少了资金的投入和能源的损耗。
有益效果：对比市场上常见的BOG的回收工艺，本工艺流程简单，减少了一些专业设备比如BOG压缩机的使用，整个工艺流程设备较少，能够实现自动控制，可以使氮气循环利用，减少了氮气排空的浪费，大大减少了资金的投入，具有良好的工业推广和市场应用前景。
附图说明
图1为本发明新型高效BOG回收***的设备流程图。
图2为本发明储冷罐的管道进出口结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本发明的实施做进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。
本实施例详细说明了一种新型高效、低能耗并且具有储冷功能的BOG的回收工艺及其装置。本BOG回收***将来自于氮气储罐的氮气压缩后得到压缩氮气，再流经储冷罐(之前在预冷准备阶段已储冷)冷却，温度降低后进入膨胀机膨胀，温度进一步降低后进入BOG冷凝回收装置与BOG气体进行换热使其液化，然后流经另一个储冷罐，温度升高后最后进入氮气储罐。
如图1所示，本实施例的BOG回收***包括氮气储罐1，普通阀门2，双螺杆压缩机3，第一控制阀门4，第二控制阀门5，一号储冷罐6，第三控制阀门7，第四控制阀门8，膨胀机9，BOG冷凝回收装置10，第五控制阀门11，第六控制阀门12，二号储冷罐13，第七控制阀门14，第八控制阀门15，LNG储罐16，第九控制阀门17。氮气储罐1和LNG储罐16上均装有压力检测装置，一号储冷罐6和二号储冷罐13上均装有温度感应装置。
所述的氮气储罐1的出口与双螺杆压缩机3的入口通过管道相连，管道上面附有流量计和普通阀门；双螺杆压缩机3的出口分两支，一支与一号储冷罐6的第一入口相连，一支与二号储冷罐13的第二入口相连，这两支的管道均采用保温管道并且上面附有自动控制阀门；一号储冷罐6的第一出口分两支，一支与膨胀机9相连，一支与二号储冷罐13的第二出口相连，这两支的管道均采用保温管道并且上面附有自动控制阀门；膨胀机9的出口与BOG冷凝回收装置10的氮气通道入口相连，管道采用保温管道；BOG冷凝回收装置10的氮气通道的出口分两支，一支与一号储冷罐6的第二入口相连，一支与二号储冷罐13的第一入口相连，这两支的管道均采用保温管道并且上面附有自动控制阀门；二号储冷罐13的第一出口分两支，一支与一号储冷罐6的第二出口相连，一支与氮气储罐1的入口相连，这两支的管道均采用保温管道并且上面附有自动控制阀门；LNG储罐16的出口与BOG冷凝回收装置10的BOG气体通道的入口通过管道相连，管道采用保温管道并且上面附有自动控制阀门；BOG冷凝回收装置10的BOG气体通道的出口与LNG储罐16的入口通过管道相连，管道采用保温管道。
使用上述BOG回收工艺流程，包括以下步骤：
1、在准备预冷阶段，此时BOG冷凝回收装置10里还未通入BOG气体。二号储冷罐13的温度没有低于-130℃，二号储冷罐13上面的温度感应器感应并传输信号，自动控制***控制第一控制阀门4、第三控制阀门7、第五控制阀门11、第七控制阀门14开启，第八控制阀门15、第六控制阀门12、第四控制阀门8、第二控制阀门5关闭，开启普通阀门2；常温常压的氮气由氮气储罐1输出，进入双螺杆压缩机3进行压缩；
2、得到的压缩氮气流经第一控制阀门4从一号储冷罐6的第一入口进入一号储冷罐6，再流经第三控制阀门7从一号储冷罐6的第一出口流出，压力基本不变；
3、从一号储冷罐6流出的氮气通过膨胀机9膨胀，压力降低，温度也进一步降低；
4、低温氮气进入BOG冷凝回收装置10，因为此时无BOG气体进入与氮气换热，所以氮气直接从BOG冷凝回收装置10氮气通道出口流出；
5、从BOG冷凝回收装置10出来的氮气流经第五控制阀门11从二号储冷罐13的第一入口进入二号储冷罐13，再流经第七控制阀门14从二号储冷罐13的第一出口流出，压力基本不变，最后进入氮气储罐1；
6、如此氮气循环运行直至二号储冷罐13的温度低于-130℃，温度感应器感应并传输信号，自动控制***自动控制第八控制阀门15、第六控制阀门12、第四控制阀门8、第二控制阀门5开启，第一控制阀门4、第三控制阀门7、第五控制阀门11、第七控制阀门14关闭，氮气由氮气储罐1输出，进入双螺杆压缩机3，此时自动控制***控制第九控制阀门17打开LNG储罐16释放BOG气体，BOG气体进入BOG冷凝回收装置10，整体处理工艺开始运行；
7、得到的压缩氮气流经第八控制阀门15从二号储冷罐13的第二入口进入二号储冷罐13，再流经第六控制阀门12从二号储冷罐13的第二出口流出，温度降低，压力基本不变；
8、从二号储冷罐13流出的低温氮气通过膨胀机9膨胀，压力降低，温度也进一步降低；
9、低温氮气进入BOG冷凝回收装置10，与BOG气体进行换热使其液化，液化后的BOG气体从BOG冷凝回收装置10出来流回LNG储罐16；
10、从BOG冷凝回收装置10出来的氮气流经第四控制阀门8从一号储冷罐6的第二入口进入一号储冷罐6，再流经第二控制阀门5从一号储冷罐6的第二出口流出，温度上升压力基本不变；最后进入氮气储罐1；
11、安装上述方法连续不断地进行BOG气体的回收。
以上所述实施例的技术方案，都只能认为是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求书指出了本发明的保护范围，本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都属于本发明的权利要求书的范围内，都应该收到尊重和保护。
Claims (9)
1.一种具有储冷功能的BOG回收***，包括LNG储罐，其特征在于：还包括氮气储罐、压缩机、一号储冷罐、膨胀机、BOG冷凝回收装置、二号储冷罐，将来自于氮气储罐的氮气经压缩机压缩，压缩后的氮气流经一号储冷罐冷却后进入膨胀机膨胀，温度进一步降低后进入BOG冷凝回收装置与BOG气体进行换热使其液化，然后流经二号储冷罐，温度升高，最后进入氮气储罐，氮气储罐里的氮气重复之前的工艺过程循环使用；
***还包括自动控制***，所述LNG储罐上设有压力感应检测装置，所述压力感应检测装置检测压力信号，当压力达到危险压力时，整个***自动运行，等到其中一个储冷罐温度达到要求时自动开启阀门释放BOG气体，整个BOG回收工艺开始工作；所述储冷罐上设有温度感应器，所述温度感应器接收传递信号，当任一储冷罐温度低于-130℃时自动控制阀门的开启与关闭，进而实现两个储冷罐切换使用。
2.根据权利要求1所述的BOG回收***，其特征在于：所述压缩机为双螺杆压缩机，所述膨胀机为涡轮径向膨胀机，所述BOG冷凝回收装置为微通道绕管换热器；所述氮气储罐的出口与所述双螺杆压缩机的入口通过管道相连，管道上面附有流量计和普通阀门；所述双螺杆压缩机的出口分两支，一支与一号储冷罐的第一入口相连，一支与二号储冷罐的第二入口相连，这两支的管道均采用保温管道并且上面附有自动控制阀门；所述一号储冷罐的第一出口分两支，一支与所述膨胀机相连，一支与二号储冷罐的第二出口相连，这两支的管道均采用保温管道并且上面附有自动控制阀门；所述膨胀机的出口与所述BOG冷凝回收装置的氮气通道入口相连，管道采用保温管道；所述BOG冷凝回收装置的氮气通道的出口分两支，一支与所述一号储冷罐的第二入口相连，一支与所述二号储冷罐的第一入口相连，这两支的管道均采用保温管道并且上面附有自动控制阀门；所述二号储冷罐的第一出口分两支，一支与所述一号储冷罐的第二出口相连，一支与所述氮气储罐的入口相连，这两支的管道均采用保温管道并且上面附有自动控制阀门；所述LNG储罐的出口与所述BOG冷凝回收装置的BOG气体通道的入口通过管道相连，管道采用保温管道并且上面附有自动控制阀门；所述BOG冷凝回收装置的BOG气体通道的出口与所述LNG储罐的入口通过管道相连，管道采用保温管道。
3.根据权利要求1所述的BOG回收***，其特征在于：所述储冷罐为带保温层双层的罐体，罐体里面充满等大小的特定的鹅卵石，储冷罐的出口温度根据回收量的大小确定。
4.根据权利要求1至3之一所述的BOG回收***，其特征在于：各个装置以及各个设备的接管、阀门都进行保温处理。
5.一种具有储冷功能的BOG回收方法，首先构建权利要求1至4之一所述的BOG回收***，其特征在于：所述BOG回收方法包括两个阶段，分别是：
准备预冷阶段：两个储冷罐上面均装有温度感应器，刚开始时准备预冷，此时BOG冷凝回收装置里未通入BOG气体，只有氮气在BOG回收***中流动运行，只有当二号储冷罐的温度低于设定温度时，自动控制***才控制阀门的开启与关闭使得二号储冷罐与双螺杆压缩机的出口相连，实现两个储冷罐切换使用；
运行处理阶段：当二号储冷罐温度低于设定温度时，此时BOG回收***开始进行处理BOG气体，自动控制***控制LNG储罐管道上面阀门的开启释放BOG气体通入BOG冷凝回收装置与低温氮气换热，将BOG气体液化后再回到LNG储罐。
6.根据权利要求5所述的BOG回收方法，其特征在于：在运行过程中，设定温度为-130℃，只要有一个储冷罐的温度低于-130℃时，自动控制***自动控制阀门的开启与关闭，实现两个储冷罐切换使用，重复此过程，使氮气循环利用。
7.根据权利要求5所述的BOG回收方法，其特征在于：来自于氮气储罐的氮气经双螺杆压缩机压缩，压缩后的氮气流经一号储冷罐冷却后进入膨胀机膨胀，温度进一步降低后进入BOG冷凝回收装置与BOG气体进行换热使其液化，然后温度有所升高的氮气流经二号储冷罐，温度升高后进入氮气储罐，返回氮气储罐里的氮气重复之前的工艺过程循环使用。
8.根据权利要求5至7之一所述的BOG回收方法，其特征在于：
步骤一、在准备预冷阶段，此时BOG冷凝回收装置里还未通入BOG气体，二号储冷罐的温度没有低于-130℃，二号储冷罐上面的温度感应器感应并传输信号，自动控制***控制相应的控制阀门开启，控制对应的控制阀门关闭；常温常压的氮气由氮气储罐输出，进入双螺杆压缩机进行压缩；
步骤二、得到的压缩氮气流经控制阀门从一号储冷罐的第一入口进入一号储冷罐，再从一号储冷罐的第一出口流出，压力基本不变；
步骤三、从一号储冷罐流出的氮气通过膨胀机膨胀，压力降低，温度进一步降低；
步骤四、低温氮气进入BOG冷凝回收装置，因此时无BOG气体进入与氮气换热，所以氮气直接从BOG冷凝回收装置氮气通道出口流出；
步骤五、从BOG冷凝回收装置出来的氮气流经控制阀门从二号储冷罐的第一入口进入二号储冷罐，再从二号储冷罐的第一出口流出，压力基本不变，最后进入氮气储罐；
步骤六、如此氮气循环运行直至二号储冷罐的温度低于-130℃，温度感应器感应并传输信号，自动控制***控制相应的控制阀门开启，控制对应的控制阀门关闭，氮气由氮气储罐输出，进入双螺杆压缩机，此时自动控制***控制打开LNG储罐释放BOG气体，BOG气体进入BOG冷凝回收装置，整体处理工艺开始运行；
步骤七、得到的压缩氮气流经控制阀门从二号储冷罐的第二入口进入二号储冷罐，再从二号储冷罐的第二出口流出，温度降低，压力基本不变；
步骤八、从二号储冷罐流出的低温氮气通过膨胀机膨胀，压力降低，温度进一步降低；
步骤九、低温氮气进入BOG冷凝回收装置，与BOG气体进行换热使其液化，液化后的BOG气体从BOG冷凝回收装置出来流回LNG储罐；
步骤十、从BOG冷凝回收装置出来的氮气从一号储冷罐的第二入口进入一号储冷罐，再流经一号储冷罐的第二出口流出，温度上升，压力基本不变；最后进入氮气储罐。
9.根据权利要求8所述的BOG回收方法，其特征在于：所述方法连续不断地进行BOG气体的回收。
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