一种天然气零散气智能回收的ANG吸附瓶组装置的制作方法

本发明属于天然气零散气回收领域，具体涉及一种天然气零散气智能回收的ANG吸附装置。

背景技术：

随着时代的文明进步，我们更加的关注经济和环境的同步发展，环境问题日显突出。依次清洁能源、再生能源前景可观。我国国内天然气的储量丰富，并且相关的天然气的气源的开采技术已经成熟，但还是有很多的天然气的零散气源，如小型的气井、沼气池、部分伴生气等却缺乏一定的开采和回收技术。随着国家对环保越来越重视，目前的城市燃气管道规模一直呈现需求增长趋势，大量的燃气管道在进行管网建设、施工、运行以及相关的维护过程中，会出现大量的天然气放散。据相关资料显示，甲烷对于温室效应的影响是二氧化碳的近24倍，所以对于放散的天然气得到关注。一般的城市燃气管道维护，抢修的时候，管道内置的天然气是采用的直接放散的方式。这样不仅能源浪费，而且还会污染环境，进一步的天然气是易燃易爆气体，过程中还伴随严重的安全问题，如果不解决好，将有很大的安全隐患。

在高压天然气长输管道、地下燃气管道、管道碰口或者调压门站中，每年需按计划对燃气管线进行多次停气检修，过程中大量天然气直接放散，每次天然气放散量可达上百标方气以上，甚至在一些应急的抢修情况下，可达约上千标方气。目前，全国各地分布着众多的燃气管网，每年需检修抢修的次数可达上万次以上，所以天然气管网检修抢修的经济损失规模巨大。

综上所述，开发一种天然气零散气的回收装置，能够有效的节约能源，缓解温室效应，保护环境，降低天然气检修，抢修，加气站等操作运行时的安全性，有着非常好的经济性，一定程度上减少损失。

中国专利申请CN104235604 A公布了一种利用吸附天然气（ANG）技术回收天然气放散气的方法，他的所有的设备都是撬装化于ANG回收车上，以实现灵活运用到各个需要维护的管段要求，利用ANG回收车上的通用接口对接待检修的管段上的放散阀，进行放散气的回收。该回收工艺中还设置了压缩机支路和直接回收支路，利用检测和自控系统实现自动切换，自控程度高。但是整个工艺还是比较复杂，其次所有的撬装化于ANG回收车上，这就加剧了车载的负担以及运作面积。

中国专利申请CN101509605A公布了一种燃气管网检修过程中放散燃气的回收装置。该工艺回收了原本直接放散的天然气，节约了天然气资源，但该工艺在回收放散气时需针对邻近运行管网不同的压力，对压缩机背压进行调整，增加了设备的负担和损耗。此外，对于某一管段的天然气的回收，属于定容量的气体抽真空，压缩机进口压力会逐渐减小，加上前述出口压力的变化，使得操作难度大大增加。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上面的放散气直接排空造成的环境问题、资源浪费，以及放散回收技术中存在的部分不足，提供一种利用ANG技术回收管网放散气的瓶组装置，对管网放散气进行有效回收，以达到节约能源，保护环境，提高利用率等目的。

本发明实现上述目的的技术方案为:

一种天然气零散气智能回收的ANG吸附瓶组装置，包括检测控制系统、调压系统、设置于ANG回收车上的储气系统，

所述的检测控制系统包括通用接口、控制总阀、在线色谱检测仪、控制装置，所述的通用接口一端与待检修管段的放散阀连接，另一端与控制总阀连接，控制总阀后端接在线色谱检测仪，当进气的压力超过安全压力要求或者天然气的组分超过吸附剂的安全成分要求时，控制装置关闭控制总阀，反之则开启控制总阀；

所述调压系统包括通过管路依次串接的压缩机、换热系统、第二控制阀、压力表、流量计及第三控制阀；

所述储气系统包括至少一个通过管路与第三控制阀相串接的吸附罐，各个吸附罐之间的管路上均设置有控制阀，所述第三控制阀与吸附罐之间的管路上设置有用于释放罐内天然气的第五控制阀，使用时可方便根据实际需求调整车的规模及吸附罐的数量，灵活方便、适应性强。

进一步地，在本发明的另一可实施的方案中，所述吸附罐包括依次连接的第一吸附罐，第二吸附罐，第三吸附罐，第四吸附罐，四个吸附储罐依次串联放置于装运车上，其余设备等放置于车外吸附场地，这样方便根据实际需求调整车的规模及吸附罐的数量；其次在放气与下游对接时方便车载，减轻车负重，第一吸附罐可充当预吸附罐，能够有效吸收燃气杂质和部分重烃。

进一步地，在本发明的另一可实施的方案中，所述的第一吸附罐与第二吸附罐之间、第二吸附罐与第三吸附罐之间、第三吸附罐和第四吸附罐之间的管路上分别设置有第六控制阀、第七控制阀、第八控制阀。

进一步地，在本发明的另一可实施的方案中，所述的吸附罐采用低合金钢16MnR为原料的薄壁材料制成，具有体型小、散热性好、重量轻的特点。

进一步地，在本发明的另一可实施的方案中，所述的吸附罐内有多层丝网，各丝网上填充有吸附剂，丝网用于将罐体分隔为多层空间，对吸附剂起到支撑和固定的作用，避免罐体内填充的吸附剂过分的挤压。

进一步地，在本发明的另一可实施的方案中，所述的吸附剂为活性炭或分子筛，成本低，吸附性能好。

进一步地，在本发明的另一可实施的方案中，所述的吸附罐的外壁设置有导热材料，所述的导热材料包括纯铜或者6063t5铝合金，可加速吸附过程中产生的热量排出。

进一步地，在本发明的另一可实施的方案中，所述的换热系统包括设置在压缩机和第二控制阀之间管路上的换热器、与所述换热器相连接形成制冷剂回路的泵和第四控制阀，所述换热系统结构简单、体积小、安装使用方便可靠。

进一步地，在本发明的另一可实施的方案中，所述的换热器为板式换热器，所述的泵为防爆泵，换热效率高、稳定可靠。

进一步地，在本发明的另一可实施的方案中，当所述吸附罐为两个以上时，各吸附罐相互平行地排列成一字形，从而起到减少占地空间，减少体积的作用，空间利用率比圆形空间利用率多12%左右。

本发明与现有技术和现状相比具有以下的有益效果：

1、节约资源，保护环境。本发明改变了现有零散气源包括管网放散气、零散井气等天然气回收率低下的情况，不仅回收了天然气资源加以有效的利用，而且减少了温室效应气体的排放，缓解环境污染。

2、工艺设计的吸附罐为小型吸附罐，内部没有安置盘管，吸附罐外壁装有铜片或者6063t5铝合金能够强化散热，有效缓解吸附罐体温度。

3、装置灵活移动，应用范围广。本发明将涉及的设备撬装化，并集成在一辆运行车上，实现装置的小型化、撬装化、移动化，实现一套装置在多个地点使用，即装即用。在实地吸附操作中，除ANG吸附罐放置于ANG上，其余的都放置于ANG车外的场地，占地面积少。

4、工艺简单、安全可靠、智能化程度高。本发明操作简单，通过检测和自控系统就能实现根据不同气质进行特定的流程的应用，而且所涉及的设备都是常用设备，应用技术成熟，选型方便。

附图说明

图1为天然气零散气智能回收的ANG吸附瓶组装置的示意图。

图2为回收管网放散气时的工艺驳接示意图。

图中示出：1为控制总阀，2为第二控制阀，3为第三控制阀，4为第四控制阀，5为第五控制阀，6为第六控制阀，7为第七控制阀，8为第八控制阀，9为在线色谱检测仪，10为压缩机，11为换热器，12为泵，13为压力表，14为流量计，15为通用接口，16为ANG回收车，17为放散阀，18为管道泄露点，19为截断阀，20-第一吸附罐，21-第二吸附罐，22-第三吸附罐，23-第四吸附罐。

具体实施方式

为更好的理解本发明，下面结合实施例及附图对本发明做进一步的描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

如图1所示，一种天然气零散气智能回收的ANG吸附瓶组装置，包括检测控制系统、调压系统、设置于ANG回收车16上的储气系统，

所述的检测控制系统包括通用接口15、控制总阀1、在线色谱检测仪9、控制装置，假定管道泄漏点18位于图2所示的两个截止阀19之间的管段上，即虚线包围部分为待检修区域，此时通用接口15的一端与待检修管段的放散阀17连接进气，另一端与控制总阀1连接，在控制总阀1后端接在线色谱检测仪9；

所述的通用接口15一端与待检修管段的放散阀17连接，另一端与控制总阀1连接，控制总阀1后端接在线色谱检测仪9，当进气的压力超过安全压力要求或者天然气的组分超过吸附剂的安全成分要求时，控制装置关闭控制总阀1，反之则开启控制总阀1；

所述调压系统包括通过管路依次串接的压缩机10、换热系统、第二控制阀2、压力表13、流量计14及第三控制阀3；

所述储气系统包括依次连接的第一吸附罐20，第二吸附罐21，第三吸附罐22，第四吸附罐23，4个吸附罐的体积是1.5m³，有效的储气容积为1.4m³，储气压力为3MPa，存储的天然气的量可达到552Nm³。各吸附罐相互平行地排列成一字形，从而起到减少占地空间，减少体积的作用，空间利用率比圆形空间利用率多12%左右。所述第一吸附罐20通过管路与第三控制阀3相串接的吸附罐，各个吸附罐之间的管路上均设置有控制阀，所述第三控制阀3与吸附罐之间的管路上设置有用于释放罐内天然气的第五控制阀5，使用时可方便根据实际需求调整车的规模及吸附罐的数量，灵活方便、适应性强。四个吸附储罐依次串联放置于装运车上，其余设备等放置于车外吸附场地，这样方便根据实际需求调整车的规模及吸附罐的数量；其次在放气与下游对接时方便车载，减轻车负重，放散气经过压力表13、流量计14以后经过第三控制阀3依次进入各吸附罐，第一吸附罐20可充当预吸附罐，能够有效吸收燃气杂质和部分重烃。

当天然气流经第一吸附罐20，第二吸附罐21，第三吸附罐22，第四吸附罐23时，由于吸附罐的体型较小，并且吸附罐的外壁附加有加强传热的铜片或者铝合金，在吸附过程中出现的吸附热能够较快的散去，能够减缓吸附罐体的温度，保持吸附剂较好的吸附条件。

在脱附放气的过程中，第三控制阀3关闭，第五控制阀5打开，天然气从第四吸附罐23、第三吸附罐22、第二吸附罐21、第一吸附罐20依次流过的顺序最后接入下游管道用户，在放气过程中，从各吸附罐中出来的气体流经各吸附罐，能够对各吸附罐起到良好的冲刷作用，一定程度上提高了各吸附罐的使用寿命。

具体而言，所述的第一吸附罐20与第二吸附罐21之间、第二吸附罐21与第三吸附罐22之间、第三吸附罐22和第四吸附罐23之间的管路上分别设置有第六控制阀6、第七控制阀7、第八控制阀8，方便后续的控制。

具体而言，所述的吸附罐采用低合金钢16MnR为原料的薄壁材料制成，具有体型小、散热性好、重量轻的特点。

另外，所述的吸附罐内有多层丝网，各丝网上填充有吸附剂，丝网用于将罐体分隔为多层空间，对吸附剂起到支撑和固定的作用，避免罐体内填充的吸附剂过分的挤压而破碎。

所述的吸附剂为富含微孔的活性炭，以提高ANG储气罐的有效储气量。

另外，为进一步促进散热，所述的吸附罐的外壁设置有导热材料，所述的导热材料包括纯铜或者6063t5铝合金，可加速吸附过程中产生的热量排出，不需要内置盘管。

所述的换热系统包括设置在压缩机10和第二控制阀2之间管路上的换热器11、与所述换热器11相连接形成制冷剂回路的泵12和第四控制阀4，所述的换热器11为板式换热器，所述的泵12为防爆泵，换热效率高、稳定可靠，所述换热系统结构简单、体积小、安装使用方便可靠。

下面以图2所示的工况环境说明所述装置的工作原理及过程，如图2以一段待检修的甲烷的含量在90%左右以上的高压输气管线（管径100mm、压力1.6MPa、温度20⁰C）。

首先，将装置与通用接口15与该气井放散管道上的预留的放散阀17连接，开启装置，开启控制总阀1开启，在线色谱检测仪9对进气成分进行分析，判断气质符合吸附罐存储要求，当进气的压力超过安全压力要求或者天然气的组分超过吸附剂的安全成分要求时，控制总阀1将自动切断天然气的供应；当进入的天然气组分和进气的压力都符合安全的压力要求和相应的吸附剂的安全成分要求时，零散天然气将进入调压系统；

接着，在调压系统中，通过压缩机10和流量截止阀控制进气的压力，使管道进入吸附系统的压力为预设置的储气压力；压缩过程伴随产生的气体升温通过换热器9进行空气冷却降温至适合吸附系统预设温度附近，随后气体流经压力表13、流量计14等进入储气系统，由于进气压力低于储气压力2.5MPa，控制装置开启压缩机10，天然气经过压缩机10升至2.5MPa，随着待检修气量不断下降，即进气压力不断降低，所选用的压缩机10的型号可在变化的进口压力的条件下，保持出口压力稳定维持在2.5MPa；

随后，放散气进入储气系统中，先经过压力表13、流量计14，流量计14会记录流过的天然气的总体流量，然后顺次通过第三控制阀3依次到达第一吸附罐20、第二吸附罐21、第三吸附罐22、第四吸附罐23，完成吸附过程；吸附过程中，由于吸附热效应会引起吸附罐体的温度升高，由于我们设计的吸附罐的体积较小，每个25L，本身体积较小，器壁较薄散热比较好；加上吸附罐的外壁镀有铜片或者铝合金进行强化散热，不需要内置盘管，能够有效的加速吸附过程中产生的热，使热能有效地排出，缓解吸附罐体温度的升温，保证较好的吸附条件。

上述过程对于低压管道气放散气的回收过程，实现了对原本放空燃烧的天然气进行有效的回收；利用所选压缩机能够在进口压力变化的情况下，稳定的保持出口压力，整个回收工艺安全、稳定、节能。

而在供气过程中，当储罐内部的压力较高时，天然气分别经过调压回路，经过调压阀，经过第二在线色谱检测仪后进入下游；储罐内压力低于下游压力时，经过压缩机升压后进入下游，利用压缩机抽空至储罐为真空状态时，关闭控制阀，供气结束。

经过一定量的吸附供气结束后，储罐内压力较高时，吸附储罐内的天然气经过第四吸附罐23、第八控制阀8、第三吸附罐22、第七控制阀7、第二吸附罐21、第六控制阀6、第一吸附罐20，此时在关闭第三控制阀3、打开第五控制阀5的基础上给下游供气，整个供气过程中第三吸附罐22还充当着缓冲罐的作用；当用于应急调峰等用气量较大的情况时，使用多台回收装置并联供气。

上述实施例表明该天然气零散气智能回收的ANG吸附瓶组装置，能够有效回收放空燃烧的天然气，实现资源的有效回收利用，并且整个工艺流程简单易操作，容易实现自动化。上述装置中，所述待回收天然气零散气包括待维修、建设管段内的残留天然气，零散天然气气井、油田伴生气或沼气源。

上述实施例通过利用吸附天然气（ANG)技术回收天然气零散气，其原理是：将装置的所有设备撬装化于ANG回收车上，实现灵活移动到各个需要维护的管段的要求，在实际天然气回收过程中，只有4个ANG吸附罐放置于ANG回收车上，其余的部分放置于ANG车外的现场地段，因为除了4个ANG吸附罐，其余设备简单，并且占地面积小，然后利用ANG回收车上的通用接口对接待检修的管段上的放散阀，进行放散气的回收。回收过程中，因为有四个吸附罐，能够非常便利回收和应对各种气源，流程简单安全易行，自控程度高。

整个装置中的吸附罐有效容积相对较大，有效填充量相对较高，整体重量相对较轻，在不借助盘管的条件下能够较好的排出由于吸附过程中产生的热；整个工艺流程简单安全，所需设备少，可以在不同地方的天然气回收点灵活运用，能有效的减少天然气放散气对温室效应的影响； 4个吸附储罐吸附时全部置于ANG车上面，其余的设备都放置于ANG车外的吸附场地，这样方便根据实际需求调整车的规模及吸附罐的数量；其次在放气与下游对接时方便车载，减轻车负重，并且吸附罐设计为扁平卧式状，整个空间利用率高。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。