一種低溫氣體冷凝回收系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種低溫氣體冷凝回收系統(tǒng)和方法，它包括儲(chǔ)罐、泵、切換閥、第一閥、低溫制冷機(jī)、儲(chǔ)液罐、第二閥；儲(chǔ)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(jī)、儲(chǔ)液罐順次相連，儲(chǔ)罐與切換閥第二入口相連，切換閥出口與第二閥相連。本發(fā)明適用于冷凝回收LNG車載燃料瓶、LNG槽罐車、儲(chǔ)罐等在年檢或檢修維保過(guò)程中須排掉的天然氣，也可以用于相應(yīng)氮?dú)狻⒀鯕?、氬氣等低溫氣體儲(chǔ)罐檢修時(shí)的氣體回收，避免了大量危險(xiǎn)氣體直接排放導(dǎo)致的安全、環(huán)境污染、資源浪費(fèi)等問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種低溫氣體冷凝回收系統(tǒng)及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及能源回收領(lǐng)域，尤其涉及一種低溫氣體冷凝回收系統(tǒng)及其方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 液化天然氣（LNG)其主要成分是甲烷，無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒且無(wú)腐蝕性，其體積為同量 氣態(tài)天然氣體積的1/625,是目前全世界增長(zhǎng)速度最快的一種優(yōu)質(zhì)清潔能源。氣態(tài)天然氣 經(jīng)壓縮、冷卻至其沸點(diǎn)（-161. 5°C)溫度變成LNG后，儲(chǔ)存在低溫存儲(chǔ)罐中，再通過(guò)專用船 或槽車運(yùn)輸，使用時(shí)重新氣化。相比于氣態(tài)天然氣，LNG由于其體積小，儲(chǔ)存效率高，通過(guò)專 用的船或槽車可以將大量的天然氣運(yùn)輸?shù)焦艿离y以到達(dá)的任何用戶，與鋪設(shè)地下輸氣管道 相比，不僅節(jié)省投資，而且方便可靠，風(fēng)險(xiǎn)小、適應(yīng)性強(qiáng)。隨著LNG在世界產(chǎn)能增加，需求和 應(yīng)用增大，槽車作為靈活便利的LNG轉(zhuǎn)運(yùn)方式被廣泛應(yīng)用，LNG槽車的使用數(shù)量也在逐步增 加。
[0003] 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)有近4000輛的LNG槽罐車，按照《液化氣體汽車罐車安 全監(jiān)察規(guī)程》要求，LNG槽車的罐體需要定期檢驗(yàn)，包括年度檢驗(yàn)和全面檢驗(yàn)。其中年度檢 驗(yàn)每年至少進(jìn)行一次，全面檢驗(yàn)每六年至少進(jìn)行一次，罐體發(fā)生重大事故或停用時(shí)間超過(guò) 一年的，使用前應(yīng)進(jìn)行全面檢驗(yàn)。年檢前要求全部排空罐內(nèi)天然氣并置換成安全氣體(如 氮?dú)獾?。而正常槽罐在卸車后的壓力可接近〇.6MPa左右，部分罐內(nèi)還有殘余液化天然氣 (LNG)。所以車主在進(jìn)入年檢地點(diǎn)前，需要排空罐內(nèi)天然氣，目前常用的方式是直接排空，不 僅浪費(fèi)了高純度、高熱值的LNG蒸發(fā)氣，也存在環(huán)境污染和潛在安全問(wèn)題。
[0004] 另外，目前全國(guó)LNG車載氣瓶總量也將達(dá)到50萬(wàn)個(gè)，根據(jù)《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》要 求每三年對(duì)氣瓶檢驗(yàn)一次。檢驗(yàn)前要求全部排空瓶?jī)?nèi)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(fèi)了高品質(zhì)的LNG蒸發(fā)氣，而也存在環(huán)境污 染和潛在安全問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)流程的不足，提供一種低溫氣體冷凝回收系統(tǒng)及其 方法。
[0006] 低溫氣體冷凝回收系統(tǒng)包括儲(chǔ)罐、泵、切換閥、第一閥、低溫制冷機(jī)、儲(chǔ)液罐、第二 閥；儲(chǔ)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(jī)、儲(chǔ)液罐順次相 連，儲(chǔ)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(jī)與第三閥、不凝氣體收集器、排放閥順次相連。所述儲(chǔ)罐與泵的 連接以及儲(chǔ)罐與切換閥第二入口的連接均為可拆卸結(jié)構(gòu)。所述的泵、低溫制冷機(jī)、儲(chǔ)液罐位 于可移動(dòng)裝置上。
[0008] 低溫氣體冷凝回收方法包括如下步驟： 1)儲(chǔ)罐內(nèi)壓力大于等于切換壓力時(shí)，泵關(guān)閉，切換閥處于第二入口與出口連通狀態(tài)，第 一閥打開(kāi)，制冷機(jī)打開(kāi)，第二閥關(guān)閉；氣體從儲(chǔ)罐流經(jīng)切換閥、第一閥，進(jìn)入低溫制冷機(jī)中冷 凝成為液體，流入儲(chǔ)液罐；切換壓力大于0且小于儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力； 2) 儲(chǔ)罐內(nèi)壓力小于切換壓力且大于等于最小工作壓力時(shí)，切換閥切換為第一入口與出 口連通狀態(tài)，泵打開(kāi)；氣體從儲(chǔ)罐流出，先經(jīng)泵抽吸壓縮，再流經(jīng)切換閥、第一閥，進(jìn)入低溫 制冷機(jī)中冷凝成為液體，流入儲(chǔ)液罐；最小工作壓力大于〇且小于切換壓力； 3) 儲(chǔ)罐內(nèi)壓力小于最小工作壓力時(shí)，泵關(guān)閉，切換閥切換為第二入口與出口連通狀態(tài)， 第一閥關(guān)閉，低溫制冷機(jī)關(guān)閉，第二閥打開(kāi)；向儲(chǔ)罐內(nèi)充入置換氣體，儲(chǔ)罐內(nèi)的氣體經(jīng)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(nèi)壓力超過(guò)排放閥設(shè)定壓力時(shí)，排放閥打開(kāi)，不凝性氣體經(jīng)排放閥 流出；排放閥設(shè)定壓力大于〇且小于儲(chǔ)罐1的設(shè)計(jì)壓力。
[0010] 本發(fā)明解決了天然氣槽罐車及車載氣瓶檢測(cè)過(guò)程中的天然氣的回收利用和環(huán)境 污染等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)罐體和氣瓶在檢測(cè)過(guò)程中無(wú)天然氣排放。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為低溫氣體冷凝回收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中，儲(chǔ)罐1、泵2、切換閥3、第一閥4、低溫制冷機(jī)5、儲(chǔ)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(shí)施方式】
[0012] 如圖1所示，低溫氣體冷凝回收系統(tǒng)包括儲(chǔ)罐1、泵2、切換閥3、第一閥4、低溫制 冷機(jī)5、儲(chǔ)液罐6、第二閥7 ;儲(chǔ)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(jī)5、儲(chǔ)液罐6順次相連，儲(chǔ)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(jī)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(chǔ) 罐1與泵2的連接以及儲(chǔ)罐1與切換閥3第二入口的連接均為可拆卸結(jié)構(gòu)。所述的泵2、低 溫制冷機(jī)5、儲(chǔ)液罐6位于可移動(dòng)裝置上。
[0014] 低溫氣體冷凝回收方法包括如下步驟： 1) 儲(chǔ)罐1內(nèi)壓力大于等于切換壓力時(shí)，泵2關(guān)閉，切換閥3處于第二入口與出口連通 狀態(tài)，第一閥4打開(kāi)，制冷機(jī)5打開(kāi)，第二閥7關(guān)閉；氣體從儲(chǔ)罐1流經(jīng)切換閥3、第一閥4， 進(jìn)入低溫制冷機(jī)5中冷凝成為液體，流入儲(chǔ)液罐6,切換壓力大于0且小于儲(chǔ)罐1的設(shè)計(jì)壓 力； 2) 儲(chǔ)罐1內(nèi)壓力小于切換壓力且大于等于最小工作壓力時(shí)，切換閥3切換為第一入口 與出口連通狀態(tài)，泵2打開(kāi)；氣體從儲(chǔ)罐1流出，先經(jīng)泵2抽吸壓縮，再流經(jīng)切換閥3、第一 閥4,進(jìn)入低溫制冷機(jī)5中冷凝成為液體，流入儲(chǔ)液罐6 ;最小工作壓力大于0且小于切換壓 力； 3 )儲(chǔ)罐1內(nèi)壓力小于最小工作壓力時(shí)，泵2關(guān)閉，切換閥3切換為第二入口與出口連通 狀態(tài)，第一閥4關(guān)閉，低溫制冷機(jī)5關(guān)閉，第二閥7打開(kāi)；向儲(chǔ)罐1內(nèi)充入置換氣體，儲(chǔ)罐1 內(nèi)的氣體經(jīng)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(nèi)壓力超過(guò)排放閥10設(shè)定壓力時(shí)，排放閥10打開(kāi)，不凝性氣體經(jīng) 排放閥10流出；排放閥10設(shè)定壓力大于0且小于儲(chǔ)罐1的設(shè)計(jì)壓力。 實(shí)施例
[0016] 1)儲(chǔ)罐1內(nèi)初始?jí)毫?· 6MPa，大于等于切換壓力0· IMPa，泵2關(guān)閉，切換閥3處 于第二入口與出口連通狀態(tài)，第一閥4打開(kāi)，制冷機(jī)5打開(kāi)，第二閥7關(guān)閉；天然氣從儲(chǔ)罐1 流經(jīng)切換閥3、第一閥4,進(jìn)入低溫制冷機(jī)5中冷凝成為液體，流入儲(chǔ)液罐6 ;天然氣中包含 的不凝氣體從低溫制冷機(jī)5經(jīng)閥8流入不凝氣體收集器9。
[0017] 2)儲(chǔ)罐1內(nèi)壓力小于切換壓力0· IMPa時(shí)，罐內(nèi)約有86%的天然氣已經(jīng)被液化回 收，切換閥3切換為第一入口與出口連通狀態(tài)，泵2打開(kāi)；天然氣從儲(chǔ)罐1流出，先經(jīng)泵2抽 吸壓縮，再流經(jīng)切換閥3、第一閥4,進(jìn)入低溫制冷機(jī)5中冷凝成為液體，流入儲(chǔ)液罐6 ;天然 氣中包含的不凝氣體從低溫制冷機(jī)5經(jīng)第三閥8流入不凝氣體收集器9。
[0018] 3)儲(chǔ)罐1內(nèi)壓力小于最小工作壓力0· 005MPa時(shí)，此時(shí)99%以上的天然氣已經(jīng)被液 化回收，泵2關(guān)閉，切換閥3切換為第二入口與出口連通狀態(tài)，第一閥4關(guān)閉，低溫制冷機(jī)5 關(guān)閉，第二閥7打開(kāi)；向儲(chǔ)罐1內(nèi)充入置換氣體氮?dú)饣蚋稍锟諝?，?chǔ)罐1內(nèi)的氣體經(jīng)切換閥 3、第二閥7流出。
[0019] 4)不凝氣體收集器9內(nèi)壓力超過(guò)排放閥10設(shè)定壓力0· 2MPa時(shí)，排放閥10打開(kāi)， 不凝性氣體經(jīng)排放閥10流出；被檢測(cè)罐體內(nèi)置換為氮?dú)饣蚋稍锟諝夂筮M(jìn)行后續(xù)的罐體檢 測(cè)。
[0020] 儲(chǔ)液罐可以通過(guò)連接汽化器自增壓方式，或者連接潛液泵等方式對(duì)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(chǔ)罐等其它液化天然氣儲(chǔ)罐進(jìn)行加液。
【權(quán)利要求】
1. 一種低溫氣體冷凝回收系統(tǒng)，其特征在于包括儲(chǔ)罐（1)、泵（2)、切換閥（3)、第一閥 (4)、低溫制冷機(jī)（5)、儲(chǔ)液罐（6)、第二閥（7);儲(chǔ)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(jī)（5)、儲(chǔ)液罐（6)順次相連，儲(chǔ)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫氣體冷凝回收系統(tǒng)，其特征在于，所述的低溫制冷 機(jī)（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(jù)權(quán)利要求1所述的一種低溫氣體冷凝回收系統(tǒng)，其特征在于所述儲(chǔ)罐（1)與泵 (2) 的連接以及儲(chǔ)罐（1)與切換閥（3)第二入口的連接均為可拆卸結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種低溫氣體冷凝回收系統(tǒng)，其特征在于所述的泵（2)、 低溫制冷機(jī)（5)、儲(chǔ)液罐（6)位于可移動(dòng)裝置上。
5. -種使用如權(quán)利要求1或2所述系統(tǒng)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(chǔ)罐（1)內(nèi)壓力大于等于切換壓力時(shí)，泵（2)關(guān)閉，切換閥（3)處于第二入口與出口 連通狀態(tài)，第一閥（4)打開(kāi)，制冷機(jī)（5)打開(kāi)，第二閥（7)關(guān)閉；氣體從儲(chǔ)罐（1)流經(jīng)切換閥 (3) 、第一閥（4)，進(jìn)入低溫制冷機(jī)（5)中冷凝成為液體，流入儲(chǔ)液罐（6);切換壓力大于0且 小于儲(chǔ)罐（1)的設(shè)計(jì)壓力； 2) 儲(chǔ)罐（1)內(nèi)壓力小于切換壓力且大于等于最小工作壓力時(shí)，切換閥（3)切換為第一 入口與出口連通狀態(tài)，泵（2)打開(kāi)；氣體從儲(chǔ)罐（1)流出，先經(jīng)泵（2)抽吸壓縮，再流經(jīng)切換 閥（3)、第一閥（4)，進(jìn)入低溫制冷機(jī)（5)中冷凝成為液體，流入儲(chǔ)液罐（6);最小工作壓力 大于0且小于切換壓力； 3) 儲(chǔ)罐（1)內(nèi)壓力小于最小工作壓力時(shí)，泵（2)關(guān)閉，切換閥（3)切換為第二入口與出 口連通狀態(tài)，第一閥（4)關(guān)閉，低溫制冷機(jī)（5)關(guān)閉，第二閥（7)打開(kāi)；向儲(chǔ)罐（1)內(nèi)充入 置換氣體，儲(chǔ)罐（1)內(nèi)的氣體經(jīng)切換閥（3)、第二閥（7)流出。
6. 根據(jù)權(quán)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(nèi)壓力超過(guò)排放閥（10)設(shè)定壓力時(shí)，排放閥（10)打開(kāi)，不凝性 氣體經(jīng)排放閥（10)流出；排放閥（10)設(shè)定壓力大于0且小于儲(chǔ)罐1的設(shè)計(jì)壓力。
【文檔編號(hào)】F17C13/00GK104110574SQ201410365073
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】程章展, 魯雪生 申請(qǐng)人:江蘇克勞特低溫技術(shù)有限公司