新型组合式液态轻烃气化系统的制作方法

1.本发明涉及液态轻烃气化技术领域，具体为新型组合式液态轻烃气化系统。


背景技术：

2.液态轻烃是一种优质而且尚未被充分利用的清洁，安全及高效能源。其主要来源于石油气田开采过程中的副产品以及湿性天然气净化厂生产的伴生副产品，其通俗称呼为“凝析油”，和石化生产过程中产生的副产品“拔头油”，液态轻烃是以c5为主的液态轻烃混合物。混空轻烃燃气是一种新型清洁燃气，以石油天然气开采及加工过程中的副产品c5、c6为制气原料，在不添加任何化学助剂的情况下，通过新型组合式液态轻烃气化系统，采用纯物理气化方式按一定比例混入空气或烟气，将液态轻烃转化为符合国家标准的《混空轻烃燃气》，经稳压后通过管道输送到终端用户。
3.现有技术中，采用传统的方法将液态轻烃和混空轻烃燃气混合后，轻烃气化比率低，残液量大。同时在混入的空气中降低了混合空气温度，且提高了混空轻烃燃气的含氧量，因此使燃烧过程处于高氮燃烧的状态，从而无法达到燃烧产物低氮排放，环保效能低。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供新型组合式液态轻烃气化系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：新型组合式液态轻烃气化系统，包括混空气子系统、储油及供油子系统、油气化及混合子系统、燃气处理及供气子系统、控制调节及安全保护子系统，其特征在于：所述混空气子系统包括热烟气循环管道及调节阀门；储油及供油子系统包括卸油泵及管道阀门、安全储油罐、输油泵及管道阀门、油泵加热器及油温控制、油压监测调节装置、安全切换电磁阀、油量调节装置、燃油流量计、油雾化空压机、过滤调节装置、电磁阀，油气化及混合子系统包括气化罐体内置翅片加热器，气体旋流装置、多层分布器、测温传感器、压力安全保护装置；燃气处理及供气子系统包括二次补偿加热器、分布混合器、残液检测器、回油泵组及管道阀门、出口管、调压器、供气压力检测、燃气热值检测，控制调节及安全保护子系统包括主控制器plc、触摸屏，操作监控单元，燃油燃气监控调节单元，混空气监控调节系统，燃气保护单元，残液监测及回送安全保护单元，燃气输出压力，热值监视单元，系统压力、温度超限保护单元，加热装置、热煤介质温度控制。
6.优选的，所述热烟气循环管道包括常温空气进口管道、空气加热器,混空气温度传感器、加压风机、混空气止回阀、混空气组合喷咀。
7.优选的，所述混合气化装置包括轻烃油辅助雾化喷咀及混空气旋流喷咀。
8.优选的，所述燃气监控调节单元监控燃气温度、压力，混空气监控调节系统监控混空气风量、风温和风压，燃气保护单元对燃气温度、压力、检测保护。
9.与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用了新型组合式气化方案，即轻烃预热和空气预热（采用烟气再循环技术和电热组合模式）。同时运用新型多级雾化喷咀，即轻烃
油先经过燃油高压空气雾化成微小油雾气再与混合空气喷咀喷出的空气流再次雾化混合。经过充分混合后，轻烃气化比率高，残液极少。同时在混入的空气中掺入部分烟气提高混合空气温度又降低了混空轻烃燃气的含氧量，因此实现多层供氧模式的目的，使燃烧过程处于低氮燃烧的状态，从而达到燃烧产物低氮排放，环保效能进一步提高。
附图说明
10.图1为本发明系统框图。
具体实施方式
11.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
12.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：新型组合式液态轻烃气化系统，包括了多个流程，流程分别为：轻烃油料卸油与储存，送油罐车将轻烃油运送到用户储油罐装置附近，通过专用输油管和接头与卸油装置接驳，打开卸油管道上的阀门并开启储油罐上安全装置，稳定安全储油罐内气压，然后启动卸油泵，同时设有储油罐压力监测装置及稳压和泄压装置。
13.轻烃油输送及加压，储油罐内的轻烃油经管道及阀门与输油泵，调节阀及压力调节流量调压装置组成，轻烃油输送及压力流量调节系统，实现稳压状态下的燃油流量调节。燃油压力调节，燃油压力测量装置装在输油泵出口管道上，由燃油压力控制油泵电机转速（频率），实现燃油压力变频调节控制，达到燃油输送泵恒压运行方式。燃油流量调节送到气化装置的燃油流量是由燃油流量调节阀控制，由燃气出口热量值信号反馈到plc控制器经plc逻辑运算控制，输出燃油流量调节信号，调整调节阀的开度，实现燃油流量调节，同时参考混合空气的压力和流量，从而实现燃气热值的稳定调节。
14.轻烃燃油空气雾化系统单元，该单元由空气压缩机，过滤器，脱水罐调节器及输气管道，单向止回阀仪表等组成。由空气压缩机提供一定压力的压缩空气经脱水罐冷凝脱水后再经过滤器过滤少量的颗粒杂质，干净的空气进入调压器经调压后的的压缩空气稳定在设定值附近，再经单向止阀送到燃油空气雾化喷咀雾化空气进口处参与轻烃燃油的雾化。
15.混合空气系统，该系统由余热烟气预热装置（合空气电加热器）、过滤器、加压风机、调节风门、止回风阀、空气管及压力温度仪表等组成。部分余热烟气经管道和调节阀门接送到混合空气预热装置，烟气入口常温冷空气经空气电加热预热后再与余热烟气混合成热混合气体，经加压风机加压后进气体单向止回阀后送到复合气化喷嘴内参与轻烃油气化，余热烟气量和预热空气量的比例可根据不同燃气热值要求以及环境温度进行调整，混合空气的管道上装有温度压力测点，便于监测和安装保护混合空气压力低报警。
16.复合轻烃气化系统，该复合轻烃气化系统是由气化器罐体、组合轻烃气化喷嘴、内置旋流混合装置、带内外翅片管的组合加热器、加热媒体温度、气化混空轻烃气温度压力等测量安全控制部件组成；轻烃气化过程与原理：经燃油调节阀调节后带有一定压力的燃油被输送到复合气化喷咀的等压油腔内，然后进入油咀混合腔内与另一路带有一定压力作为
燃油雾化动力的压缩空气，在油咀混合腔中与燃油切向射流混合，同时燃油压力不断降低，部分燃油开始气化，然后气液混合物以高速旋流方式从油咀中心设置的雾化锥喷出液滴粒度逐渐变小，同时液滴压力徒然变小，轻烃燃油进一步气化，完全变成油雾；轻烃燃油经空气雾化油咀雾化成油雾，以一定旋转速度进入二级混空混合室内，而经预热加压的混合空气从同向分布的小孔经射流喷咀以一定的轴向流速在二级混合室内与经向旋流的已经雾化的轻烃气再一次进行混合，混合的轻烃燃气进入组合气化喷咀的出口旋流导向环，经同旋向的旋流助片进一步加强旋流强度，进一步混合扩散；气化器本体内侧的腔室中按一定角度布置旋流拆板，对从复合气化喷咀旋流处的气化燃气进一步扩散旋流拆挠，形成较低流速的混合气流；气化器内装置的热媒加热器加热升温的热媒体经外装翅片的管和管内装拆绕片的加热管与管内流过混合燃气进行热交换，提供轻烃油气化时所需要的汽化潜热和为了便于输送而提高混合燃气的温度所需吸热的显热，经加热器加热后混合燃气温度提高，既提高了混合燃气输送能力又能提高混合燃气中轻烃燃气抗液化能力，从而保证轻烃油气化效率；加热器上设有加热媒质温度控制，该温度控制可根据环境温度和混合燃气的气化温度进行自动调整，不同季节的环境变化较大所需加热量也变化较大，可自动设置几种季节运行模式，例如夏季模式，冬季模式；轻烃气化器上装有气化室、混合器压力和加热器出口混合燃气压力，正常运行时监视各工作点的燃气压力状态，出现压力异常会发出报警信号，同时联锁相关安全部件，执行联锁动作，防止安全事故发生。
17.混合分离子系统，该子系统由混合分离器罐体，内置热媒体组合加热器，内置多层混合气体分离网板，残液收集装置，残液监测装置，回收油泵及相应的管道阀门、温度压力仪表组成；从气化器出口流出的混合燃气经管道送到混合分离器的下部进口端，经气液螺旋分离器后，再进行第一层混合气体分离网板再次进行气液分离，分离出的液体轻烃油流入底部残液收集区。分离出的可燃混合气体上升到热媒体组合加热器内，燃气流经的加热管内插装有拆流阻尼片促使气流反复拆转混合并加热。加装拆流阻尼片不仅延长气流流过时间提高有效传热量，同时提高混合燃气混合程度，增强轻烃燃气热值稳定性；系统运行中由于不定原因或轻烃油中含有杂质成份，会产生少量残留液体，气化器和混合分离器内残留液体汇集到分离器内残液收集区，收集区设有残液液位检测显示装置，当液位超过设定高度与残留液体收集区链接回收油泵自动启动，将残液重新返回加注到轻烃油的进油管道中，再次参与汽化，提高燃油的气化效率，节省燃料成本。
18.混合燃气的调压与输配品质监控输气子系统，该子系统自调压稳压器，出口燃气压力，温度及热值取样（选配）装置，安全切断装置，燃气流量计及相应管道阀门等部件组成； 混合燃气从燃气混合器出口流出，经管道和关断阀后送入调压器内，经调压稳定后输出该处燃气压力，可根据燃烧设备使用压力要求，同时考虑燃气输配距离进行调整；对于同一供气用户系统中同时存在不同的燃气压力需求时也可考虑配置不同供气压力支路，在一次调压稳定器调压后，主供气管道上增设支路调压器，实现二次调压，实现多种燃气压力要求的燃气设备正常安全稳定运行；混合燃气出口处装有燃气压力监测元件，实现燃气系统安全供气监测调压装置工况，同燃气流量一同监测燃气负荷变化情况，根据燃气负荷变化情况可及时调整轻烃油气化量，燃气压力出现异常气化装置先报警，达到联锁设定值输出联锁信号，实施系统保护联锁操作；出口燃气温度检测时为了保证混合燃气在输送管道内出现液化冷凝，产生轻烃油拆出为残液，降低混合燃气热值，影响温度燃烧；混合燃气热值
在线检测（选配）：主要是通过测量混合燃气中有效可燃成分的含量，从而测出混合燃气所含有的热值，参与控制轻烃油输出量调节，从而保证输出混合燃气稳定；控制调节及安全保护子系统，该系统主要由主控制器plc彩色触摸屏，变频器等主要部件组成的智能控制单元，具有监控，显示，操作，设置记录等功能，燃油压力，温度，流量，检测控制调节单元，混合空气风量，风温，风压，空气预热器控制调节单元，燃气气化温度，压力监测保护单元，复合热媒体电加热器热媒温度，调节控制保护单元，气化混合罐残液监测及回送控制安全保护单元，混合燃气出口燃气压力，燃气温度，燃气流量及燃气热值测量及调节，整个气化系统主要部位介质压力，温度，超限，报警联锁保护，整个气化系统装置安全接地防静电保护单元；该控制系统主要调节控制回路：
①
轻烃燃油输入压力调节：根据输油泵受到的燃油压力，反馈到plc控制器并输出调节信号控制输油泵的电机转速，实现恒压供油。
19.②
轻烃燃油输入流量调节：根据轻烃混合燃气的需求量（燃气流量）及燃气热值要求，反馈到plc控制中心经逻辑运算输出控制信号，控制燃油调节阀的开度，实现燃油量调节。
20.③
混合空气风温调节：根据混合后热空气的温度，调节空气预热器的加热量。
21.④
气化轻烃燃气温度调节：根据气化罐内气化混合轻烃气的温度并考虑混合轻烃燃气的输送环境温度，输送距离等因素，逻辑计算出最佳燃气温度设定目标值并以此值控制热媒体主加热器的热媒介质的温度，达到混合轻烃气温度控制调节的目标。
22.⑤
混合气化气热值调节：由于混合燃气热值主要是由燃气中含有的轻烃气的量与混合空气比例决定的，可以通过调节轻烃燃油的输入量来调节燃气热值。
23.⑥
轻烃气化系统压力控制及调节：该系统的压力来源于轻烃油雾化空气压力，轻烃油雾化气体压力及混合空气压力等。气化罐内的混合轻烃燃气压力最高，将为系统的安全监控主要对象；燃气压力偏高时，首先调节轻烃燃油的气化量。即减少轻烃油的输入量并同步减少输入的混空空气量；若燃气压力持续升高达到报警值，系统发出报警信号，如燃气压力继续升高到燃气系统联锁值时，立即实施燃气系统联锁停机并报警，如若燃气系统压力再升高，将打开燃气系统安全卸放电磁阀，防止系统过压。
24.⑦
气化残液回收调节：由混合罐底部气化残留轻烃油收集器的液位传感器控制回收油泵的启停；液位满时启动油泵，液位低时停止油泵。将残留轻烃油重新输入供油系统，再次参与气化，提高燃料油气化率。
25.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。