一种燃料气处理系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型的燃料气处理系统，它包括通过管路依次相连的入口绝缘与火警切断单元（1)、旋风分离单元（2)、过滤分离单元(3)、计量单元（4)、加热单元（5)、调压单元（6)、出口单元（7)和前置模块单元（8)。本实用新型结构设计合理，可降低投资和运行成本，提高供应燃料气的稳定性和安全性，并可保证调压站系统的安全稳定运行，能满足燃气用户对燃料气参数精确度高、响应迅速的要求。
【专利说明】一种燃料气处理系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及燃料气应用【技术领域】，具体设计一种对燃料气进行调压(增压)、计量、控制和输送的燃料气处理系统。
【背景技术】
[0002]天然气是一种埋藏于地下的可燃性气体，无色无味，主要成分中85?95%为甲烷(CH4)，比重轻于空气，并在空气中扩散迅速，属可燃可爆性气体。天气燃烧过程中，产生的污染物较少，燃烧之后也没有废渣、废水。与煤炭等黑色能源相比，所产生的氮化物、一氧化碳、可吸入悬浮微粒极少，几乎不产生二氧化硫，二氧化碳的排放为煤的40%左右。天然气利用效率高，利于环境保护，然而燃料气利用尚处于起步阶段，对天然气处理还没有一个统一的形式，这就可能会造成燃气用户入口的天然气参数状态不稳定或者不能根据用户工作状态的变化迅速响应，直接影响了用户设备的安全运行，增加了检修成本，也降低了燃气场站设备的使用寿命，进而使得投资及运行成本过高。
[0003]因此，很有必要在现有技术的基础之上，设计研发一种结构设计合理，安全性好的新型的燃料气处理系统。
【发明内容】
[0004]本实用新型目的在于提供一种新型的燃料气处理系统，经本实用新型提供的燃料气处理系统输出的燃气能满足如下要求:清洁的燃气，燃气中不含液态烃；燃气温度大于露点温度；控制燃气压力以保证燃气用户的正常需求；燃气用户工作状态变化时能够响应迅速；计量精确；可提供足够的运行安全保护。
[0005]技术方案:为了实现以上目的，本实用新型采取如下技术方案:
[0006]一种新型的燃料气处理系统，它包括依次通过管路相连的入口绝缘与火警切断单元、旋风分离单元、过滤分离单元、计量单元、加热单元、调压单元、出口单元；
[0007]所述的入口绝缘与火警切断单元包括绝缘接头、火警切断阀门、温度传感器和压力传感器；
[0008]所述的旋风分离单元为多管微旋流过滤分离器；
[0009]所述的过滤分离单元为二个过滤分离器；
[0010]所述的计量单元为气体超声波流量计、流量计算机或气相色谱分析仪；
[0011]所述的加热单元为水浴锅、电加热器或双层管式换热器；
[0012]所述的出口单元包括切断阀、绝缘接头、压力变送器和温度变送器。
[0013]作为优选方案，所述的燃料气处理系统，所述的出口单元和前置模块单元相连；所述前置模块单元包括前置计量单元、前置精过滤单元和前置绝缘与火警切断单元。
[0014]作为优选方案，所述的燃料气处理系统，旋风分离单元、过滤分离单元和前置精过滤单元的排污口均通过管道连接到集污箱。
[0015]作为优选方案，所述所述的燃料气处理系统，所述入口绝缘与火警切断单元、旋风分离单元、过滤分离单元、调压单元、出口单元、前置精过滤单元和前置绝缘与火警切断单元均通过放散管路与燃料气放散塔相连。
[0016]作为优选方案，所述所述的燃料气处理系统，所述的调压单元由工作压力调整支路及备用压力调整支路构成，所述工作压力调整支路及备用压力调整支路均包括工作调压器、监控调压器、紧急切断阀和微流量放散阀。
[0017]作为优选方案，所述所述的燃料气处理系统，所述的过滤分离器的进出口均配置二个气动隔离球阀实现双阀隔断，且二个气动隔离球阀中间设设置有放散管路。
[0018]作为优选方案，所述所述的燃料气处理系统，燃料气处理系统中还通过管路连接有氮气置换系统。
[0019]有益效果，本实用新型提供的燃料气处理系统和现有技术相比，具有以下优点:
[0020]本实用新型提供的燃料气处理系统，结构设计合理，该系统对燃气用户的燃料气供应有针对性，可降低投资和运行成本，提高供应燃料气的稳定性和安全性，针对燃气用户的用气特点及上游气源参数，考虑加热单元和前置单元的同时又配备了齐全的辅助设施，可保证调压站系统的安全稳定运行，又可满足燃气用户对燃料气参数精确度高、响应迅速的要求，应用范围广泛。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型燃料气处理系统的结构示意图。
具体实施方案
[0022]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0023]如图1所示，一种新型的燃料气处理系统系统，它包括通过管路相连的入口绝缘与火警切断单元(I)、旋风分离单元(2)、过滤分离单元(3)、计量单元(4)、加热单元(5)、调压单元(6)和出口单元(7)。
[0024]所述的出口单元(7)和前置模块单元(8)相连；所述前置模块单元(8)包括前置计量单元(8-1)、前置精过滤单元(8-2)和前置绝缘与火警切断单元(8-3)。
[0025]其中所述的入口绝缘与火警切断单元(I)主要由绝缘接头、火警切断阀门、温度传感器、压力传感器组成。绝缘接头主要是避免埋地输气管道的电化学腐蚀对调压站的影响；入口单元的压力和温度通过传感器检测。火警切断阀为气动操作，可以瞬间切断供气，目的为实现火灾时紧急切断，该阀门动作时间一般小于I秒。
[0026]其中旋风分离单元(2)为多管微旋流过滤分离器，因进入到调压站的燃料气中可能含有固体杂质和液体杂质。这些杂质可以通过分离器清除。该设备核心部分为微旋子组件，颗粒由于离心力的作用克服气流的阻力向壁面运动，达到壁面附近后，由于边界层内较小的湍流，颗粒会沿着壁面进入排污管排除；能99.5%分离掉大于10μ的固体或液体微粒。多管微旋流过滤分离器的进出口均配置一个气动隔离球阀，以便设备的清理和检修，在隔离阀上配置一路手动旁路，以便首次注入燃料气时，慢慢地注入管道，该单元设有旁路阀。
[0027]过滤分离单元(3)的主要设备是过滤分离器，本实用新型设置有二个过滤分离器，一用一备，每台过滤分离器出力为系统流量的110%-120%。进入到调压站的燃料气通过旋风分离单元的处理之后，可能还含有一定的固体杂质和液体杂质。这些杂质可以通过过滤分离器清除。燃料气穿过过滤元件，细小固体微粒和雾气在这里被滤元截除。干净的气体流出过滤分离器。过滤分离器的过滤精度及过滤效率为:对5 μ以上的颗粒要求清除效率达到100%，当颗粒为3-5 μ m时，除尘效率应不小于99.9%，当尘粒在2_3 μ m范围时，过滤效率应不小于99.5%，当尘粒在0.5-2 μ m范围时，过滤效率应不小于95%。
[0028]过滤分离器的进出口均配置二个气动隔离球阀实现双阀隔断，双阀中间设有放散管路，方便过滤分离装置的清理和检修。在隔离阀上同样配置了手动旁路，以便首次注入燃料气时，慢慢地注入管道。每台过滤器设置I套差压监控系统(差压变送器)，用于指示过滤器进出口的差压，该差压值表示过滤器内滤芯的污染程度，因为滤芯的污染程度越高，燃料气的流通能力越小，阻力就越大，也就是过滤器的前后压差就越大；在正常的运行过程中，差压值应在15(T550 mbar，当差压值大于550mbar时系统会报警，提醒工作人员更换滤芯，从而保证过滤器的过滤效率。该系统设置两台过滤器，采用一用一备，当运行的过滤器更换滤芯时，应先切换到备用的过滤器。每台配置一台磁翻板液位计，液位计上配有高液位开关、低液位开关。受高、低液位开关控制实现自动排污；在正常的操作情况下，过滤器内的污液通过液位开关发出信号给PLC，PLC控制电磁阀开关动作，进而来控制自动排污阀的动作。电磁阀为常失电状态，当液位达到高液位值时，自动排污阀开启，将污液排放至冷凝液储罐；在排放过程中，当液位达到低液位值时，自动排污阀关闭；自动排污阀设置一路旁路，该旁路用于自动排污系统故障情况下的手动排污，当液位达到高液位并持续报警，说明自动排污故障，PLC报警，提醒工作人员，同时打开相应的旁路排放结束后，检查系统，将报警问题解决。
[0029]其中所述的计量单元(4)的作用主要是通过流量计对进入调压站的燃料气进行精确的流量计量。计量系统可为气体超声波流量计，流量计算机或气相色谱分析仪。利用超声波在管道内传输的时差来实现对气体的计量；采用流量计算机完成标准体积流量(101.325kPa，20°C )、质量流量等瞬时流量的计算和累积流量计算。气相色谱分析仪典型应用可以分析到C6+ ( 一个周期180-240秒)，主要提供热值，相对密度和气体组分数据给流量计算机，从而得到燃料气的燃烧能量值。
[0030]其中所述的加热单元(5)，调压站的主要功能是将上游供气管道的燃料气降压稳压以满足燃气用户对燃料气的压力要求，但是根据焦耳-汤姆森效应，因为燃料气经过调压站时压力降低导致温度降低，若调压前后压降太大会使燃料气温降也很大，调压后温度低于水露点、烃露点或造成元器件及管道发生冰堵现象，影响系统正常运行，所以可根据压降情况和进口温度选择是否设计加热单元。加热设备可选用水浴锅、电加热器或双层管式换热器等设备。
[0031]其中所述的调压单元(6)，调压单元包括减压模块或稳压模块的加增压模块。该调压单元设置两套单机容量100%的调压系统，由工作压力调整支路及备用压力调整支路构成。工作压力调整支路由工作调压器、监控调压器、紧急切断阀、微流量放散阀构成。当工作调压路失效或因维护保养而关闭时，可自动切换到备用调压路继续工作。工作调压器后和监控调压器后设置有就地压力指示。备用调压路组成与工作调压支路一致，也可只采用一个工作调压器，调压器选用自力式调压器。每条调压支路设置就地压力指示、手动放散阀、手动排污阀，前后设置隔断阀。隔断阀设置有开启缓注阀。当燃气压力较低不能满足燃气用户入口压力要求时，调压站需对燃料气进行增压。增压机一般采用活塞压缩机、螺杆或离心压缩机。压缩机采用高压防爆型电动机驱动。为控制出口燃料气流量、温度，压缩机组还需配置回流阀及回流冷却器。调压单元还包括稳压模块和增压模块，稳压模块即对进入增压机之前的燃气进行调节，使其压力稳定在一个数值，然后再进入增压模块。
[0032]以上所述的调压站的出口单元(7)主要由紧急切断阀和绝缘接头构成，同时设置放散阀，用于维护时迅速放散下游设备和管线中的燃气。出口段设置有压力变送器、温度变送器，用于将调压站的出口压力温度信号传送到DCS系统中。
[0033]调压站输出的燃气经过本实用新型上述7个单元后，在性能参数上已经符合燃气用户的技术要求。
[0034]为了保证与调压站距离较远的燃气用户的用气安全稳定，本实用新型增设有前置单元(8)，前置单元由前置计量单元(8-1)、前置精过滤单元(8-2)和火警切断单元(8-3)构成。前置计量单元(8-1)可实现单台燃气用户的商业计量的对比作用。前置精过滤单元(8-2)对进入燃气用户的燃气进行最终过滤，确保燃气用户用气的安全性。火警切断单元(8-3 )用于紧急状况下切断燃气用户的供气。
[0035]在本调压站系统的主要单元均通过放散管路与燃料气放散塔(9)相连。放散管路设置自动放散阀，自动放散阀与紧急安全切断阀联锁，当紧急安全切断阀关闭时，自动放散阀即刻启动。
[0036]在旋风分离单元(2)、过滤分离单元(3)、前置精过滤单元(8-2)中排出的燃料气的废液均通过管道输送到集污箱(10 )。
[0037]本系统还配置有氮气置换系统(11)，以便根据要求对系统进行氮气吹扫和置换。为了对某一部分进行吹扫和气体置换，首先要将该部分从调压站系统中解列出来，即通过隔离阀将该部分解列出来，打开排气阀，将管道排空，将氮气通过氮气接口送入管道，完成氮气置换过程。
[0038]本实用新型系统还可设置有检测燃料气泄漏的报警装置、各种控制仪表等确保调压站安全可靠运行。
[0039]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种新型的燃料气处理系统，其特征在于，它包括依次通过管路相连的入口绝缘与火警切断单元(I)、旋风分离单元(2)、过滤分离单元(3)、计量单元(4)、加热单元(5)、调压单元(6)、出口单元(7)； 所述的入口绝缘与火警切断单元(I)包括绝缘接头、火警切断阀门、温度传感器和压力传感器； 所述的旋风分离单元(2)为多管微旋流过滤分离器； 所述的过滤分离单元(3)为二个过滤分离器； 所述的计量单元(4)为气体超声波流量计、流量计算机或气相色谱分析仪； 所述的加热单元(5)为水浴炉、电加热器或双层管式换热器； 所述的出口单元(7 )包括切断阀、绝缘接头、压力变送器和温度变送器。
2.根据权利要求1所述的燃料气处理系统，其特征在于，所述的出口单元(7)和前置模块单元(8)相连；所述前置模块单元(8)包括前置计量单元(8-1)、前置精过滤单元(8-2)和前置绝缘与火警切断单元(8-3)。
3.根据权利要求2所述的燃料气处理系统，其特征在于，旋风分离单元(2)、过滤分离单元(3)和前置精过滤单元(8-2)的排污口均通过管道连接到集污箱(10)。
4.根据权利要求2所述的燃料气处理系统，其特征在于，所述入口绝缘与火警切断单元(I)、旋风分离单元(2)、过滤分离单元(3)、调压单元(6)、出口单元(7)、前置精过滤单元(8-2)和前置绝缘与火警切断单元(8-3)均通过放散管路与燃料气放散塔(9)相连。
5.根据权利要求4所述的燃料气处理系统，其特征在于，所述的调压单元(6)由工作压力调整支路及备用压力调整支路构成，所述工作压力调整支路及备用压力调整支路均包括工作调压器、监控调压器、紧急切断阀和微流量放散阀。
6.根据权利要求1所述的燃料气处理系统，其特征在于，所述的过滤分离器的进出口均配置二个气动隔离球阀实现双阀隔断，且二个气动隔离球阀中间设置有放散管路。
7.根据权利要求1所述的燃料气处理系统，其特征在于，燃料气处理系统通过管路连接有氮气置换系统(U)。
【文档编号】F17D1/02GK204026147SQ201420417943
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】张晓东, 管士扬, 于维莉, 端午祥 申请人:南京博纳能源环保科技有限公司