一種利用常溫壓縮機壓縮深冷介質的換熱系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種利用常溫壓縮機壓縮深冷介質的換熱系統，它包括低溫進氣管線、空浴式換熱器、工藝氣循環換熱器、電加熱器、壓縮機機組，所述低溫進氣管線與初過濾器連接后分為兩路，一路通過第一閥門與工藝氣管道連接，另一路通過第二閥門與空浴式換熱器連接后再與工藝氣管道連接，所述工藝氣管道通過工藝氣循環換熱器與電加熱器的入口連接，電加熱器的出口與壓縮機入口連接，所述壓縮機末級排氣緩沖罐的出口通過末級管線與工藝氣循環換熱器的第二入口連接，工藝氣循環換熱器的第二出口與外輸管網連接。本發明合理的利用能源資源，大大的節約了能耗。
【專利說明】一種利用常溫壓縮機壓縮深冷介質的換熱系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用常溫壓縮機壓縮深冷介質的換熱系統。
【背景技術】
[0002]常溫天然氣壓縮機組采用的低壓氣缸材料一般為合金鑄鐵，該材料的理化特性在溫度方面表征為在-40°C以上時，其力學性能相對穩定，因此適應的壓縮介質溫度要求為-40°C以上。LNG(Liquefied Natural Gas)作為一種清潔、高效的能源，在能源供應中的比例迅速增加，成為世界油氣工業新的熱點。在LNG的儲運過程中，受環境因素和輸送中加壓泵的影響，LNG會產生大量的散蒸氣——Boil Off Gas (簡稱B0G)，其處理工藝進入壓縮機的應用領域，BOG的溫度最低為-161.5°C (常壓下甲烷的沸點)，超出了現有常溫壓縮機組的適用范圍。
[0003]目前，對于BOG介質的深冷壓縮，壓縮機基本進口(布克哈德、漢緯爾、三星等等)，多為兩級壓縮，站內循環用。國內在深冷壓縮機方面,通過改變缸套的材質,有樣機在山東泰安乙烯工程上進行試用，尚未通過工業驗證。對于BOG介質的常溫壓縮，各國對此均有專利報道，與本發明相近的專利是海威氣體系統公司于2009年6月3日在挪威獲得公告一一用于在再液化系統中在壓縮之前將LNG蒸發氣預熱至常溫的方法和設備，該專利中的BOG介質與壓縮過程無關的第三類介質進行換熱后升溫，冷能量被浪費，其后壓縮過程產生的高溫高壓氣流在進入下一道工序時又需要能源來冷卻，不利于能源的綜合利用。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中存在的技術問題提供一種利用常溫壓縮機壓縮深冷介質的換熱系統，該系統能合理利用能源資源，大大的節約能耗。
[0005]本發明所采用的技術方案為:一種利用常溫壓縮機壓縮深冷介質的換熱系統，其特征在于:它包括低溫進氣管線、空浴式換熱器、工藝氣循環換熱器、電加熱器、壓縮機機組，所述低溫進氣管線與初過濾器連接后分為兩路，一路通過第一閥門與工藝氣管道連接，另一路通過第二閥門與空浴式換熱器連接后再與工藝氣管道連接，所述工藝氣管道與工藝氣循環換熱器的第一入口連接，工藝氣循環換熱器的第一出口與電加熱器的入口連接，電加熱器的出口與壓縮機入口連接，所述壓縮機末級排氣緩沖罐的出口通過末級管線與工藝氣循環換熱器的第二入口連接，工藝氣循環換熱器的第二出口與外輸管網連接。
[0006]按上述技術方案，所述工藝氣循環換熱器為兩個，為第一工藝氣循環換熱器和第二工藝氣循環換熱器，兩者相互并聯，所述壓縮機組為至少兩級壓縮，所述壓縮機的其中一級排氣緩沖罐的出口與第一工藝氣循環換熱器的第二入口連接，第一工藝氣循環換熱器的第二出口與壓縮機下一級進氣緩沖罐的入口連接，所述壓縮機的末級緩沖罐的出口與第二工藝氣循環換熱器的第二入口連接，所述第二工藝氣循環換熱器的第二出口與外輸管網連接。
[0007]按上述技術方案，第一閥門和第二閥門均為氣動閥門。
[0008]按上述技術方案，在工藝氣循環換熱器的入口處、出口處、加熱器的出口處、末級管線上均設置有溫度監測儀表。
[0009]本發明所取得的有益效果為:在壓縮機啟動后，在工藝氣循環換熱器中，通過壓縮介質冷熱態能量對換，保證經過工藝氣循環換熱器后的深冷介質可以進入常溫壓縮機組進行壓縮，同時保證在壓縮機末級不提供其它能源的前提下，經過多級壓縮后的高溫介質經過工藝氣循環換熱器后可以滿足進入外輸管網的溫度要求，本發明合理的利用能源資源，大大的節約了能耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明提供的一種實施例的流程示意圖。
[0011]圖2為本發明提供的另一種實施例的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0013]實施例一:
如圖1所示，本實施例提供的一種利用常溫壓縮機壓縮深冷介質的換熱系統，它包括低溫進氣管線1、空浴式換熱器7、工藝氣循環換熱器12、電加熱器16、壓縮機機組，所述低溫進氣管線I與初過濾器2、膨脹短節3連接后分為兩路，一路通過第一氣動閥門6與工藝氣管道8連接，另一路通過第二氣動閥門4和管線5與空浴式換熱器7連接后再通過管路10與工藝氣管道8連接，所述工藝氣管道8與工藝氣循環換熱器12的第一入口連接，工藝氣循環換熱器12的第一出口與電加熱器16的入口連接，電加熱器16的出口與壓縮機入口連接，所述壓縮機末級排氣緩沖罐的出口通過末級管線19與工藝氣循環換熱器12的第二入口連接，工藝氣循環換熱器12的第二出口通過管路11與外輸管網連接。
[0014]其中，在工藝氣循環換熱器的入口處、出口處、加熱器的出口處、末級管線19、管路11上均設置有溫度監測儀表9，14，18，20。本發明中所采用的第一、第二氣動閥門均為自動閥，溫度監測儀表為帶遠傳功能的儀表，使本發明可以實現自動化操作和遠程判斷。
[0015]本發明的工作過程為:來自于低溫進氣管線I的工藝氣經過初濾器2過濾后，經膨脹節3和第二氣動閥門4、管路5 (此時第一氣動閥門6處于關閉狀態)進入空浴式加熱器7，其中，空浴式加熱器7以周圍空氣作為熱源，以后續壓縮機作為動力泵，從自然界吸取熱能為冷介質提供初始溫升。經過初始加溫后的的工藝氣經過工藝氣管道8、溫度監測儀表9、工藝氣循環換熱器12(此階段該工藝氣循環換熱器12的功能等同于管路)、管路13、溫度監測儀表14、膨脹節15到達補償加熱的電加熱器16進行電加熱后，經過換熱處理后的工藝氣經管道17和溫度監測儀表18進入常溫壓縮機組的一級氣缸23、二級氣缸24進行壓縮，保證壓縮機組正常啟機，完成壓縮機正常啟機流程。
[0016]壓縮機開啟后，經過壓縮后的高溫氣體溫度達到設定值時，第二氣動閥門4關閉，第一氣動閥門6開啟，來自于低溫進氣管線I的工藝氣經過初濾器2過濾后，經膨脹節3、第一氣動閥門6、工藝氣管道8和溫度監測儀表9進入工藝氣循環換熱器12,此時,來自于壓縮機組的末級排氣緩沖罐的高溫工藝氣經過末級溫度監測儀表20和末級排氣管路19進入循環換熱器12的第二入口進行冷態工藝氣和熱態工藝氣的熱量交換，冷態工藝氣經過升溫后經管路13、溫度監測儀表14、膨脹節15、電加熱器16、管道17和溫度監測儀表18進入常溫壓縮機組，保證壓縮機組正常運行；熱態工藝氣經過工藝氣循環換熱器12降溫處理后經管路11、出口單向閥21和切斷閥22進入外輸管網。
[0017]本發明通過壓縮介質冷熱態能量對換，保證經過工藝氣循環換熱器12升溫后的深冷介質可以進入常溫壓縮機組進行壓縮，同時保證在壓縮機機組末級不提供其它能源的前提下，經過多級壓縮后的高溫介質可以滿足進入外輸管網的溫度要求。
[0018]實施例2:
在該換熱系統的作用下，深冷介質如果增壓要求不高，一級壓縮可以完成，則不需要增加能耗就可經過常溫壓縮達到外輸要求，如果增壓要求高，需要多級壓縮，根據實際工況也可以采用兩組工藝氣循環換熱器來進行末級和中間某一級的換熱(如圖2所示)，即可以在增加少量能耗的前提下經過常溫壓縮達到外輸要求。本實施例中的結構與實施例1的結構基本相同，不同之處在于:所述工藝氣循環換熱器為兩個，為第一工藝氣循環換熱器26和第二工藝氣循環換熱器12，兩者相互并聯，即工藝氣管線8分別與第一工藝氣循環換熱器26和第二工藝氣循環換熱器12的第一入口連接，第一工藝氣循環換熱器26和第二工藝氣循環換熱器12的第一出口分別通過管路29和管路13與電加熱器16的入口連接，在管路29上設置有溫度監測儀表30。所述壓縮機至少為兩級壓縮(本實施例以二級壓縮為例進行說明)，電加熱器16的出口通過管路17與壓縮機的入口連接，所述壓縮機的一級排氣緩沖罐23的出口通過管路28與第一工藝氣循環換熱器26的第二入口連接，第一工藝氣循環換熱器26的第二出口通過管道27與壓縮機二級進氣緩沖罐的入口連接，所述壓縮機的二級排氣緩沖罐的出口通過末級管路19與第二工藝氣循環換熱器12的第二入口連接，所述第二工藝氣循環換熱器12的第二出口通過管路11與外輸管網連接。
[0019]本實施例的工作過程為:來自于低溫進氣管線I的工藝氣經過初濾器2過濾后，經膨脹節3和第二氣動閥門4 (此時第一氣動閥門6處于關閉狀態)進入空浴式加熱器7進行初始溫升。經過初始加溫后的的工藝氣經過工藝氣管道8、溫度監測儀表9、第二工藝氣循環換熱器12或/和第一工藝氣循環換熱器26 (此階段第二工藝氣循環換熱器12和第一工藝氣循環換熱器26的功能等同于管路)、管路13、溫度監測儀表14、膨脹節15到達補償加熱的電加熱器16進行電加熱后，經過換熱處理后的工藝氣經管道17和溫度監測儀表18進入常溫壓縮機組，保證壓縮機組正常啟機，完成壓縮機正常啟機流程。
[0020]壓縮機開啟后，經過壓縮后的高溫氣體溫度達到設定值時，第二氣動閥門4關閉，第一氣動閥門6開啟，來自于低溫進氣管線I的工藝氣經過初濾器2過濾后，經膨脹節3、第一氣動閥門6、工藝氣管道8和溫度監測儀表9進入第一工藝氣循環換熱器26,此時,來自于壓縮機組的一級排氣緩沖罐的高溫工藝氣經過管路28進入第一工藝氣循環換熱器26進行冷態工藝氣和熱態工藝氣的熱量交換，冷態工藝氣經過升溫后經管路29、溫度監測儀表30、電加熱器16、管道17和溫度監測儀表18繼續進入常溫壓縮機組的一級壓縮氣缸進行壓縮，保證壓縮機組正常運行；熱態工藝氣經過第一工藝氣循環換熱器26降溫處理后進入壓縮機機組的二級進氣緩沖罐的的入口，壓縮后的工藝氣從二級排氣緩沖罐的出口出來后經過末級溫度監測儀表20和末級排氣管路19進入第二循環換熱器12進行冷態工藝氣和熱態工藝氣的熱量交換，冷態工藝氣經過升溫后經管路13、溫度監測儀表14、膨脹節15、電加熱器16、管道17和溫度監測儀表18進入常溫壓縮機組，保證壓縮機組正常運行；熱態工藝氣經過工藝氣循環換熱器12降溫處理后進入外輸管網。
【權利要求】
1.一種利用常溫壓縮機壓縮深冷介質的換熱系統，其特征在于:它包括低溫進氣管線、空浴式換熱器、工藝氣循環換熱器、電加熱器、壓縮機機組，所述低溫進氣管線與初過濾器連接后分為兩路，一路通過第一閥門與工藝氣管道連接，另一路通過第二閥門與空浴式換熱器連接后再與工藝氣管道連接，所述工藝氣管道與工藝氣循環換熱器的第一入口連接，工藝氣循環換熱器的第一出口與電加熱器的入口連接，電加熱器的出口與壓縮機入口連接，所述壓縮機末級排氣緩沖罐的出口通過末級管線與工藝氣循環換熱器的第二入口連接，工藝氣循環換熱器的第二出口與外輸管網連接。
2.根據權利要求1所述的一種利用常溫壓縮機壓縮深冷介質的換熱系統，其特征在于:所述工藝氣循環換熱器為兩個，為第一工藝氣循環換熱器和第二工藝氣循環換熱器，兩者相互并聯，所述壓縮機組為至少兩級壓縮，所述壓縮機的其中一級排氣緩沖罐的出口與第一工藝氣循環換熱器的第二入口連接，第一工藝氣循環換熱器的第二出口與壓縮機下一級進氣緩沖罐的入口連接，所述壓縮機的末級緩沖罐的出口與第二工藝氣循環換熱器的第二入口連接，所述第二工藝氣循環換熱器的第二出口與外輸管網連接。
3.根據權利要求1或2所述的一種利用常溫壓縮機壓縮深冷介質的換熱系統，其特征在于:第一閥門和第二閥門均為氣動閥門。
4.根據權利要求1或2所述的一種利用常溫壓縮機壓縮深冷介質的換熱系統，其特征在于:在工藝氣循環換熱器的入口處、出口處、加熱器的出口處、末級管線上均設置有溫度監測儀表。
【文檔編號】F17D3/01GK104141881SQ201410342505
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月18日 優先權日:2014年7月18日
【發明者】陳梅芳, 侯小兵, 曾憲國 申請人:江漢石油鉆頭股份有限公司