一种低温气体冷凝回收系统及其方法
【专利摘要】本发明公开了一种低温气体冷凝回收系统和方法，它包括储罐、泵、切换阀、第一阀、低温制冷机、储液罐、第二阀；储罐、泵、切换阀第一入口顺次相连，切换阀出口、第一阀、低温制冷机、储液罐顺次相连，储罐与切换阀第二入口相连，切换阀出口与第二阀相连。本发明适用于冷凝回收LNG车载燃料瓶、LNG槽罐车、储罐等在年检或检修维保过程中须排掉的天然气，也可以用于相应氮气、氧气、氩气等低温气体储罐检修时的气体回收，避免了大量危险气体直接排放导致的安全、环境污染、资源浪费等问题。
【专利说明】一种低温气体冷凝回收系统及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及能源回收领域，尤其涉及一种低温气体冷凝回收系统及其方法。
【背景技术】
[0002] 液化天然气（LNG)其主要成分是甲烷，无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积为同量 气态天然气体积的1/625,是目前全世界增长速度最快的一种优质清洁能源。气态天然气 经压缩、冷却至其沸点（-161. 5°C)温度变成LNG后，储存在低温存储罐中，再通过专用船 或槽车运输，使用时重新气化。相比于气态天然气，LNG由于其体积小，储存效率高，通过专 用的船或槽车可以将大量的天然气运输到管道难以到达的任何用户，与铺设地下输气管道 相比，不仅节省投资，而且方便可靠，风险小、适应性强。随着LNG在世界产能增加，需求和 应用增大，槽车作为灵活便利的LNG转运方式被广泛应用，LNG槽车的使用数量也在逐步增 加。
[0003] 据不完全统计，目前全国有近4000辆的LNG槽罐车，按照《液化气体汽车罐车安 全监察规程》要求，LNG槽车的罐体需要定期检验，包括年度检验和全面检验。其中年度检 验每年至少进行一次，全面检验每六年至少进行一次，罐体发生重大事故或停用时间超过 一年的，使用前应进行全面检验。年检前要求全部排空罐内天然气并置换成安全气体(如 氮气等)。而正常槽罐在卸车后的压力可接近〇.6MPa左右，部分罐内还有残余液化天然气 (LNG)。所以车主在进入年检地点前，需要排空罐内天然气，目前常用的方式是直接排空，不 仅浪费了高纯度、高热值的LNG蒸发气，也存在环境污染和潜在安全问题。
[0004] 另外，目前全国LNG车载气瓶总量也将达到50万个，根据《气瓶安全监察规程》要 求每三年对气瓶检验一次。检验前要求全部排空瓶内天然气压力并置换成安全气体(如氮 气等)。目前常用的方式也是直接排空，不仅浪费了高品质的LNG蒸发气，而也存在环境污 染和潜在安全问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是克服现有技术流程的不足，提供一种低温气体冷凝回收系统及其 方法。
[0006] 低温气体冷凝回收系统包括储罐、泵、切换阀、第一阀、低温制冷机、储液罐、第二 阀；储罐、泵、切换阀第一入口顺次相连，切换阀出口、第一阀、低温制冷机、储液罐顺次相 连，储罐与切换阀第二入口相连，切换阀出口与第二阀相连。
[0007] 所述的低温制冷机与第三阀、不凝气体收集器、排放阀顺次相连。所述储罐与泵的 连接以及储罐与切换阀第二入口的连接均为可拆卸结构。所述的泵、低温制冷机、储液罐位 于可移动装置上。
[0008] 低温气体冷凝回收方法包括如下步骤： 1)储罐内压力大于等于切换压力时，泵关闭，切换阀处于第二入口与出口连通状态，第 一阀打开，制冷机打开，第二阀关闭；气体从储罐流经切换阀、第一阀，进入低温制冷机中冷 凝成为液体，流入储液罐；切换压力大于0且小于储罐的设计压力； 2) 储罐内压力小于切换压力且大于等于最小工作压力时，切换阀切换为第一入口与出 口连通状态，泵打开；气体从储罐流出，先经泵抽吸压缩，再流经切换阀、第一阀，进入低温 制冷机中冷凝成为液体，流入储液罐；最小工作压力大于〇且小于切换压力； 3) 储罐内压力小于最小工作压力时，泵关闭，切换阀切换为第二入口与出口连通状态， 第一阀关闭，低温制冷机关闭，第二阀打开；向储罐内充入置换气体，储罐内的气体经切换 阀、第二阀流出。
[0009] 还包括如下步骤： 4) 不凝气体收集器内压力超过排放阀设定压力时，排放阀打开，不凝性气体经排放阀 流出；排放阀设定压力大于〇且小于储罐1的设计压力。
[0010] 本发明解决了天然气槽罐车及车载气瓶检测过程中的天然气的回收利用和环境 污染等问题，实现罐体和气瓶在检测过程中无天然气排放。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1为低温气体冷凝回收系统结构示意图； 图中，储罐1、泵2、切换阀3、第一阀4、低温制冷机5、储液罐6、第二阀7、第三阀8、不 凝气体收集器9、排放阀10。
【具体实施方式】
[0012] 如图1所示，低温气体冷凝回收系统包括储罐1、泵2、切换阀3、第一阀4、低温制 冷机5、储液罐6、第二阀7 ;储罐1、泵2、切换阀3第一入口顺次相连，切换阀3出口、第一 阀4、低温制冷机5、储液罐6顺次相连，储罐1与切换阀3第二入口相连，切换阀3出口与 第二阀7相连。
[0013] 所述的低温制冷机5与第三阀8、不凝气体收集器9、排放阀10顺次相连。所述储 罐1与泵2的连接以及储罐1与切换阀3第二入口的连接均为可拆卸结构。所述的泵2、低 温制冷机5、储液罐6位于可移动装置上。
[0014] 低温气体冷凝回收方法包括如下步骤： 1) 储罐1内压力大于等于切换压力时，泵2关闭，切换阀3处于第二入口与出口连通 状态，第一阀4打开，制冷机5打开，第二阀7关闭；气体从储罐1流经切换阀3、第一阀4， 进入低温制冷机5中冷凝成为液体，流入储液罐6,切换压力大于0且小于储罐1的设计压 力； 2) 储罐1内压力小于切换压力且大于等于最小工作压力时，切换阀3切换为第一入口 与出口连通状态，泵2打开；气体从储罐1流出，先经泵2抽吸压缩，再流经切换阀3、第一 阀4,进入低温制冷机5中冷凝成为液体，流入储液罐6 ;最小工作压力大于0且小于切换压 力； 3 )储罐1内压力小于最小工作压力时，泵2关闭，切换阀3切换为第二入口与出口连通 状态，第一阀4关闭，低温制冷机5关闭，第二阀7打开；向储罐1内充入置换气体，储罐1 内的气体经切换阀3、第二阀7流出。
[0015] 还包括如下步骤： 4)不凝气体收集器9内压力超过排放阀10设定压力时，排放阀10打开，不凝性气体经 排放阀10流出；排放阀10设定压力大于0且小于储罐1的设计压力。 实施例
[0016] 1)储罐1内初始压力0· 6MPa，大于等于切换压力0· IMPa，泵2关闭，切换阀3处 于第二入口与出口连通状态，第一阀4打开，制冷机5打开，第二阀7关闭；天然气从储罐1 流经切换阀3、第一阀4,进入低温制冷机5中冷凝成为液体，流入储液罐6 ;天然气中包含 的不凝气体从低温制冷机5经阀8流入不凝气体收集器9。
[0017] 2)储罐1内压力小于切换压力0· IMPa时，罐内约有86%的天然气已经被液化回 收，切换阀3切换为第一入口与出口连通状态，泵2打开；天然气从储罐1流出，先经泵2抽 吸压缩，再流经切换阀3、第一阀4,进入低温制冷机5中冷凝成为液体，流入储液罐6 ;天然 气中包含的不凝气体从低温制冷机5经第三阀8流入不凝气体收集器9。
[0018] 3)储罐1内压力小于最小工作压力0· 005MPa时，此时99%以上的天然气已经被液 化回收，泵2关闭，切换阀3切换为第二入口与出口连通状态，第一阀4关闭，低温制冷机5 关闭，第二阀7打开；向储罐1内充入置换气体氮气或干燥空气，储罐1内的气体经切换阀 3、第二阀7流出。
[0019] 4)不凝气体收集器9内压力超过排放阀10设定压力0· 2MPa时，排放阀10打开， 不凝性气体经排放阀10流出；被检测罐体内置换为氮气或干燥空气后进行后续的罐体检 测。
[0020] 储液罐可以通过连接汽化器自增压方式，或者连接潜液泵等方式对外输出液化天 然气，可直接用于LNG车载气瓶的加注，或者给气站储罐等其它液化天然气储罐进行加液。
【权利要求】
1. 一种低温气体冷凝回收系统，其特征在于包括储罐（1)、泵（2)、切换阀（3)、第一阀 (4)、低温制冷机（5)、储液罐（6)、第二阀（7);储罐（1)、泵（2)、切换阀（3)第一入口顺次 相连，切换阀（3)出口、第一阀（4)、低温制冷机（5)、储液罐（6)顺次相连，储罐（1)与切换 阀（3)第二入口相连，切换阀（3)出口与第二阀（7)相连。
2. 根据权利要求1所述的一种低温气体冷凝回收系统，其特征在于，所述的低温制冷 机（5)与第三阀（8)、不凝气体收集器（9)、排放阀（10)顺次相连。
3. 根据权利要求1所述的一种低温气体冷凝回收系统，其特征在于所述储罐（1)与泵 (2) 的连接以及储罐（1)与切换阀（3)第二入口的连接均为可拆卸结构。
4. 根据权利要求1或3所述的一种低温气体冷凝回收系统，其特征在于所述的泵（2)、 低温制冷机（5)、储液罐（6)位于可移动装置上。
5. -种使用如权利要求1或2所述系统的一种低温气体冷凝回收方法，其特征在于，包 括如下步骤： 1) 储罐（1)内压力大于等于切换压力时，泵（2)关闭，切换阀（3)处于第二入口与出口 连通状态，第一阀（4)打开，制冷机（5)打开，第二阀（7)关闭；气体从储罐（1)流经切换阀 (3) 、第一阀（4)，进入低温制冷机（5)中冷凝成为液体，流入储液罐（6);切换压力大于0且 小于储罐（1)的设计压力； 2) 储罐（1)内压力小于切换压力且大于等于最小工作压力时，切换阀（3)切换为第一 入口与出口连通状态，泵（2)打开；气体从储罐（1)流出，先经泵（2)抽吸压缩，再流经切换 阀（3)、第一阀（4)，进入低温制冷机（5)中冷凝成为液体，流入储液罐（6);最小工作压力 大于0且小于切换压力； 3) 储罐（1)内压力小于最小工作压力时，泵（2)关闭，切换阀（3)切换为第二入口与出 口连通状态，第一阀（4)关闭，低温制冷机（5)关闭，第二阀（7)打开；向储罐（1)内充入 置换气体，储罐（1)内的气体经切换阀（3)、第二阀（7)流出。
6. 根据权利要求5所述的一种低温气体冷凝回收方法，其特征在于，还包括如下步骤： 4) 不凝气体收集器（9)内压力超过排放阀（10)设定压力时，排放阀（10)打开，不凝性 气体经排放阀（10)流出；排放阀（10)设定压力大于0且小于储罐1的设计压力。
【文档编号】F17C13/00GK104110574SQ201410365073
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】程章展, 鲁雪生 申请人:江苏克劳特低温技术有限公司