回收BOG制作高压瓶装金属切焊气设备的制作方法

本实用新型涉及BOG的回收、催化和高压充瓶技术领域，具体是回收LNG储罐或槽车内的BOG，注入增益剂活化后作为金属切焊气并高压充瓶的设备。

背景技术：

在近代世界工业燃气领域，乙炔气在金属切焊工艺中仍处于垄断地位，但因其易燃易爆，安全系数低，生产过程中耗能耗电，污染环境，生产成本偏高，以至在生产、存储、运输、使用、环保及价格方面存在诸多缺陷和隐患，发展受到了很大限制，许多国家都在研制新的更安全、更节能的金属切焊气。我国机械工业部一九九五年在全国乙炔生产会议上明确不再审批新建扩建电石厂、乙炔厂，现有的厂家面临转产的境地。国家科委早在八五期间，就极力推广石油气（如"丙烷气"、"丙烯气"、"丙烯混合气"等等）替代乙炔气，但由于这些产品的燃烧温度，预热时间、耗气量、使用效率以及黑色金属焊接、喷涂、热处理，切割大、厚金属材料等实际应用方面都存在着一些难以克服的缺点。相比之下，在天然气中添加少量的稀土有机化合物的增益剂，发挥其助燃、阻聚、催化等特殊功能。添加剂与基料能完全相互溶解，在燃烧状态下可以改变火焰频率及波长，激化甲烷介质，使之能释放出更多的热能，同时抑制燃烧焰向外辐射，火焰更加集中，以达到更高温度（3300 ℃以上），成本仅为乙炔切焊成本的40％，因而成为当今最高效、最经济、最环保、最安全的金属切焊气。

再者、自天然气西气东输管线贯通以来，为了满足日益增长的天然气需要，我国已从国外大量进口LNG（液化天然气），国内也建成有LNG液化工厂，不久的将来，LNG将会成为天然气在我国普及的另一种重要方式，发展前景广阔。但是由于LNG储罐或槽车内LNG的日蒸发率可高达1～2%，这部分蒸发气体（温度较低，一般为-80～-162℃）简称BOG (Boil Off Gas闪蒸汽)，BOG的比重较空气重，而且易燃易爆，国内数以千计的LNG卫星站、调峰站和LNG加液站均没有配置低温BOG回收装置，在运营中BOG超压必须向大气排放，排放的BOG约为其储存LNG体积的1-2%，这部分BOG若不加以回收利用，任由其排放在空气中，不仅造成能源的极大浪费，还严重的污染了空气（CH₄的污染程度相当同体积CO₂污染程度的21倍）。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种回收BOG制作高压瓶装金属切焊气设备，该设备将回收的LNG储罐或槽车内产生的BOG经升温、活化后再充填到高压储气瓶组中作为金属切焊气使用，不仅将LNG储罐或槽车内产生的BOG加以回收，代替高能耗、重污染的乙炔作为新型切焊气使用，解决了新型金属切焊气稀缺的问题，还为国内LNG储罐或槽车产生的BOG提供最佳的回收利用途径，保护了环境、提高了安全系数，而且整个设备结构紧凑，运输、安装和操作维修都较方便。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：回收BOG制作高压瓶装金属切焊气设备，包括底座和撬体，撬体安装在底座上，底座上设有BOG气源进口，撬体内集成有空温式升温器、调压计量系统、缓冲罐、增益剂加注系统、天然气压缩机、高压储气瓶组和加气机，空温式升温器的进气口与BOG气源进口管道相接，空温式升温器的气源出口经过调压计量系统与缓冲罐的进气口相接，所述的增益剂加注系统与缓冲罐的进液口管道相接，缓冲罐的出气口与天然气压缩机的相接，天然气压缩机的出气口分为两路，一路经过高压储气瓶组与加气机相接，另一路直接与加气机相接，所述的空温式升温器、调压计量系统、增益剂加注系统、缓冲罐、天然气压缩机、高压储气瓶组和加气机均安装在底座上。

所述的增益剂加注系统由增益剂储罐、隔膜泵和单片机控制器组成，增益剂储罐内装有稀土增益剂，增益剂储罐与隔膜泵连接，所述的隔膜泵由单片机控制器控制，隔膜泵工作压力0.2～0.76 MPa、最大输出压力1.73 MPa、单行程加液量20～400 mg/次、频率1～200次/分。

所述的缓冲罐的工作容积为0.5 m³，工作压力为1.6 MPa；所述的天然气压缩机的额定排气压力为25.0 MPa；所述的高压储气瓶组包括至少两个高压储气瓶，单个高压储气瓶额定工作压力为25.0 MPa，高压储气瓶组可以在充瓶作业更换储气瓶时储气，充瓶时补气，避免天然气压缩机频繁停机；所述的加气机的额定压力为25.0 MPa。

为简单说明问题起见，以下对本实用新型所述的回收BOG制作高压瓶装金属切焊气设备均简称本设备。

本设备可以用于液化天然气汽车(LNGV)加液站、液化-压缩天然气汽车（L-CNGV）加气站、LNG卫星站或调峰站的LNG储罐运营过程产生的BOG以及LNG槽车卸液后余留BOG的回收再利用。本设备可以将回收的BOG经过温控式气化器升温、调压计量、稀土增益剂活化处理制取稀土BOG作为金属切焊气，再经天然气增压机增压至25.0 MPa后直接利用加气机进行充瓶，或者先充入高压储气瓶组储存，再根据需要利用加气机充瓶，不仅达到经济、高效地回收利用BOG的目的，生产的金属切焊气还可以替代高能耗、重污染、易爆炸的乙炔气，充分发挥其相当高的节能减排功效。在使用时，可以将本设备设置在LNG卫星站、调峰站或LNGV加液站等的LNG储罐的BOG排放口附近，利用连接管线将排放的BOG引人本设备的BOG进气口，经过空温式升温器升温至-25～-15℃，经调压计量系统调压计量后泄入缓冲罐中缓冲、稳压，增益剂加注系统自动加注稀土增益剂，两者在缓冲罐中充分混合、活化，以提高BOG的燃烧热值和切焊温度，减少单位消耗量，大幅度提高切焊速度，然后再经过天然气压缩机增压至20.0～25.0 MPa，送入高压储气瓶组储存，通过加气机计量充入切焊气瓶中作为金属切焊气使用，大大增加金属切焊气充装量，以供市场需要。

本实用新型通过添加稀土增益剂形成的金属切焊气的切焊温度可达3300℃，较乙炔提高600～900 ℃，大幅度提高了热效率，降低了燃料消耗，切焊速度比乙炔快，成本仅为乙炔的30～40%，焊割工具与乙炔一样，无须更换割具，高压金属切焊气瓶的额定压力为20.0 MPa，相同体积储存气量为乙炔的13.33倍，且不需要装特殊的气化装置。在有效提高火焰温度，省燃气而延长燃烧时间的同时，耗氧量减少15%以上，工件的焊割切口平整、不挂渣，比乙炔割口窄0.5毫米，切焊过程不回火、不爆鸣、不产生磷化氢、硫化氢等有毒气体，燃烧完全；基本消除了一氧化碳和碳氢化物的排放及污染环境的三废排放，大幅减少了二氧化碳的排放，实现了低碳排放。

利用本设备可以实现BOG的回收再利用，既提高了LNG储罐或槽车内BOG的利用率，为国内LNG储罐或槽车产生的BOG找到最佳回收利用途径，增加了经济效益；又通过对BOG进行活化和增压处理，提高了BOG的燃烧热值和高压金属切焊气瓶内金属切焊气的储存量，突破新型金属切焊气推广、利用的瓶颈，为我国金属切焊提供经济、高效气源，节能减排，具有相当高的社会经济效益。

而且，通过BOG活化获得的金属切焊气对钢铁类金属容器不腐蚀、不发生化学反应，不挂壁、不结晶、无沉淀物、不堵塞瓶咀，也不影响钢瓶的使用寿命。更重要的是为国内数以千计缺少BOG回收装备的LNG卫星站、调峰站、LNGV加液站运营中，产生的BOG回收利用提供高效、经济实惠的成套设备，填补国内空白。

附图说明

图1是本实用新型回收BOG制作高压瓶装金属切焊气设备的俯视图。

图2是本实用新型回收BOG制作高压瓶装金属切焊气设备的主视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作具体描述：

实施例一

回收BOG制作高压瓶装金属切焊气设备，如图1和图2所示，包括底座10和撬体20，撬体20安装在底座10上，底座10上设有BOG气源进口11、安全阀排放口12和排污口13，撬体20内安装有空温式升温器1、调压计量系统2、缓冲罐3、增益剂加注系统4、天然气压缩机5、高压储气瓶组6和加气机7，空温式升温器1的进气口与BOG气源进口11管道相接，空温式升温器1的气源出口经过调压计量系统2与缓冲罐3的进气口相接，所述的增益剂加注系统4与缓冲罐3的进液口相接，缓冲罐3的出气口与天然气压缩机5的相接，天然气压缩机5的出气口分为两路，一路经过高压储气瓶组6与加气机7相接，另一路直接与加气机7相接，天然气压缩机5与加气机7之间的管道上设有阀82，天然气压缩机5与高压储气瓶组之间的管道上设有阀83，高压储气瓶组6又与加气机7相接，高压储气瓶组6与加气机7之间的管道上设有阀81，从天然气压缩机5出来的气体既可以直接利用加气机7进行充瓶，也可以先在高压储气瓶组6中储存，在需要时，再利用加气机7充瓶。所述的空温式升温器1、调压计量系统2、缓冲罐3、增益剂加注系统4、天然气压缩机5、高压储气瓶组6和加气机7均安装在底座10上。

所述的缓冲罐3的工作容积为0.5 m³，工作压力为1.6 MPa.。

所述的增益剂加注系统4包括增益剂储罐41、单片机控制器43和隔膜泵42，增益剂储罐41内装有稀土增益剂，增益剂储罐41与隔膜泵42连接，所述的隔膜泵42由单片机控制器43控制，隔膜泵42工作压力0.2～0.76 MPa、最大输出压力1.73 MPa、单行程加液量2～40 mg/次、频率1～100次/分。

所述的天然气压缩机5为DF-0.66/(2-6)-250型天然气压缩机，气缸、级间冷却器风冷、少油润滑，传动机构压力油润滑；吸气压力0.2～0.6 MPa，排气压力25.0 MPa，排气量115～275 Nm³/h，电机功率45 kW，软启动、PLC 控制。

所述的高压储气瓶组6包括两只高压储气瓶61，单个高压储气瓶61的水容积为0.212 m³，额定压力25.0 MPa，可充分利用不充瓶或换瓶空余时间向高压储气瓶组6内充气，充瓶时利用高压储气瓶组6来提高充瓶效率，避免天然气压缩机5频繁停机。

所述的加气机7为单枪加气机，单枪加气机的额定压力为25.0 MPa。

利用本实施例的设备回收BOG制作高压瓶装金属切焊气的方法，包括以下步骤：

（1）升温：将LNG槽车出气口与BOG气源进口11连接，使LNG槽车内余压为0.3 MPa的BOG进入空温式升温器1，经过空温式升温器1升温至-20℃；

（2）稳压：升温后的BOG经调压计量系统2调压至0.3 MPa后计量后泄入缓冲罐3内缓冲、稳压，缓冲罐3内气体压力为0.3 MPa；

（3）活化：增益剂加注系统4在单片机控制器43控制下按照6 g V8稀土增益剂/1 Nm³ BOG的比例将增益剂储罐41内的V8稀土增益剂泵入缓冲罐3中，调节天然气压缩机5的吸气压力为0.3 MPa，排气量为157 Nm³/h，V8稀土燃料增益剂注入的流量为15.7 g/min，V8土燃料增益剂与缓冲罐3内的BOG充分混合、催化、活化，使BOG转化为稀土BOG金属切焊气；

（4）增压、充瓶：将缓冲罐3内的稀土BOG金属切焊气经天然气压缩机5压缩至25.0 MPa后充入高压储气瓶组6中储存，再根据需要利用单枪加气机7充入高压金属切焊气瓶中用作金属切焊气，直至达到高压金属切焊气瓶的额定压力20.0MPa。

采用120 L、20.0 MPa的高压金属切焊气瓶，则每瓶可充装2.38 Nm³稀土BOG金属切焊气，本设备每小时可充装66瓶稀土BOG金属切焊气。

用本实施例的设备，按照本实施例的方法制作的“稀土BOG金属切焊气”与“SQ天然气”性质相同，切割钢坯、连铸板时所消耗的燃气，按体积计，若需用1体积本实施例制作的“稀土BOG金属切焊气”，就相当用1.5～2.5体积的纯天然气，或4～6体积的焦炉煤气。换言之，按每年1.5×10⁶ m³ 的稀土BOG金属切焊气所完成的切焊工作量计算，相当于 3.0×10⁶m³甲烷、或1300吨/乙炔、或1300吨/丙烷所完成的切焊工作量。

假设一年需要1.5×10⁶ m³稀土BOG金属切焊气，其燃气生产成本和排放氧化碳量与现有的切焊气相比，结果如表1所示：

表1 不同燃气的生产成本及CO₂排放量

由表1可见，使用稀土BOG金属切焊气后成本大幅下降，二氧化碳的排放量也大幅降低，属低碳环保的清洁能源。而且从大量生产实践证明，“稀土BOG金属切焊气”对钢铁类金属容器不腐蚀、不发生化学反应，不挂壁、不结晶、无沉淀物、不堵塞瓶嘴，也不影响钢瓶的使用寿命。

本实施例制作的“稀土BOG金属切焊气”，能完全替代乙炔进行切割、焊接、烤校和喷涂，具有预热时间短、切割、加热速度快等优势。

实施例二

回收BOG制作高压瓶装金属切焊气设备，如图1和图2所示，包括底座10和撬体20，撬体20安装在底座10上，底座10上设有BOG气源进口11、安全阀排放口12和排污口13，撬体20内安装有空温式升温器1、调压计量系统2、缓冲罐3、增益剂加注系统4、天然气压缩机5、高压储气瓶组6和加气机7，空温式升温器1的进气口与BOG气源进口11管道相接，空温式升温器1的气源出口经过调压计量系统2与缓冲罐3的进气口相接，所述的增益剂加注系统4与缓冲罐3的进液口相接，缓冲罐3的出气口与天然气压缩机5的相接，天然气压缩机5的出气口分为两路，一路经过高压储气瓶组6与加气机7相接，另一路直接与加气机7相接，天然气压缩机5与加气机7之间的管道上设有阀82，天然气压缩机5与高压储气瓶组之间的管道上设有阀83，高压储气瓶组6又与加气机7相接，高压储气瓶组6与加气机7之间的管道上设有阀81，从天然气压缩机5出来的气体既可以直接利用加气机7进行充瓶，也可以先在高压储气瓶组6中储存，在需要时，再利用加气机7充瓶。所述的空温式升温器1、调压计量系统2、缓冲罐3、增益剂加注系统4、天然气压缩机5、高压储气瓶组6和加气机7均安装在底座10上。

所述的缓冲罐3的工作容积为0.5 m³，工作压力为1.6 MPa.。

所述的增益剂加注系统4包括增益剂储罐41、单片机控制器43和隔膜泵42，增益剂储罐41内装有稀土增益剂，增益剂储罐41与隔膜泵42连接，所述的隔膜泵42由单片机控制器43控制，隔膜泵42工作压力0.2～0.76 MPa、最大输出压力1.73 MPa、单行程加液量20～400 mg/次、频率1～200次/分。

所述的天然气压缩机5为VF-2/(2-5)-250型天然气压缩机，吸气压力0.2～0.5 MPa，排气压力25.0 MPa，排气量357～712 Nm³/h，电机功率132 kW，软启动、PLC 控制。

所述的高压储气瓶组6包括两只高压储气瓶61，单个高压储气瓶61的水容积为0.212 m³，额定压力25.0 MPa，可充分利用不充瓶或换瓶空余时间向高压储气瓶组6内充气，充瓶时利用高压储气瓶组6来提高充瓶效率，避免天然气压缩机5频繁停机。

所述的加气机7为双枪加气机，双枪加气机的额定压力为25.0 MPa。

回收BOG制作高压瓶装金属切焊气的方法，包括以下步骤：

（1）升温：将LNG卫星站或调峰站储罐排放BOG的出气口与与BOG气源进口11连接，将进气压力控制为0.5 MPa的BOG进入空温式升温器1，经过空温式升温器1升温至-25℃；

（2）稳压：升温后的BOG经调压计量系统2调压至0.5 MPa计量后泄入缓冲罐3内缓冲、稳压，缓冲罐3内气体压力为0.5 MPa；

（3）活化：增益剂加注系统4在单片机控制器43控制下按照5 g SQ-I稀土增益剂/1 Nm³ BOG的比例将增益剂储罐41内的SQ-I稀土增益剂泵入缓冲罐3中，调节天然气压缩机5的吸气压力为0.5 MPa，排气量为712 Nm³/h，SQ-I稀土燃料增益剂注入的流量为59.4 g/min，SQ-I稀土燃料增益剂与缓冲罐3内的BOG充分混合、催化、活化，使BOG转化为稀土BOG金属切焊气；

（4）增压、充瓶：将缓冲罐3内的稀土BOG金属切焊气经天然气压缩机5压缩至25.0 MPa后充入高压储气瓶组6中储存，再根据需要利用双枪加气机7充入高压金属切焊气瓶中用作金属切焊气，直至达到高压金属切焊气瓶的额定压力。采用120L、20.0 MPa高压金属切焊气瓶，则每瓶可充装2.38 Nm³稀土BOG金属切焊气，本设备每小时可充装299瓶稀土BOG金属切焊气。