適用于不穩(wěn)定氣源的快速啟動天然氣液化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及天然氣液化裝置，尤其涉及一種適用于不穩(wěn)定氣源的快速啟動天然氣液化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，我國城鎮(zhèn)居民的主要燃料為電、煤氣、瓶裝液化氣、煤和天然氣等。從環(huán)保、節(jié)能、價格、安全等方面做大量對比，天然氣在所有燃料中性價比最為優(yōu)越。但是，我國在一次性能源消費中天然氣比例僅為3%，不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家30%左右的比例，而且和世界平均水平的20%也相去甚遠(yuǎn)。我國城市人口中使用天然氣的不到城市人口的10%，城鎮(zhèn)和農(nóng)村地區(qū)的比例更低。因此，大力發(fā)展天然氣有利于保障能源供給、改善能源結(jié)構(gòu)。由于地理條件的限制，眾多城鎮(zhèn)遠(yuǎn)離氣源或輸氣管線，利用管道遠(yuǎn)距離輸送天然氣效益較差，敷設(shè)天然氣長輸管道投資高、施工難度大、工期長，管道線路長、壓力損失大、運行成本高，運行管理困難、人為破壞嚴(yán)重、維護費用高、安全隱患大；由于LNG(液化天然氣)體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/625，采用LNG技術(shù)是目前實現(xiàn)城鎮(zhèn)氣化的非管道輸送的供氣方式，通過汽車將LNG運到用氣城鎮(zhèn)，作為過渡氣源或永久性氣源將進一步提高城鎮(zhèn)居民燃?xì)馄占奥剩M而改善市域、區(qū)域大氣環(huán)境。
[0003]另一方面，我國有眾多不穩(wěn)定的天然氣氣源，比如煤層氣、雞窩氣、孤井氣、小型頁巖氣、石油伴生氣、焦?fàn)t煤氣、沼氣等氣源，此類氣源不能連續(xù)平穩(wěn)的供氣，出氣壓力及出氣量均會出現(xiàn)一定的波動，且氣質(zhì)組分也會出現(xiàn)波動。
[0004]天然氣工藝中，核心部分為制冷循環(huán)，目前世界上的天然氣液化裝置，其液化循環(huán)主要為:階式制冷循環(huán)、混合冷劑制冷循環(huán)和膨脹機制冷循環(huán)。
[0005]階式制冷循環(huán)、混合冷劑制冷循環(huán)液化工藝機組較多、流程復(fù)雜、附屬設(shè)備多、管路和控制系統(tǒng)復(fù)雜，導(dǎo)致系統(tǒng)啟動時間較長。正常生產(chǎn)時，熱啟動最快需8小時才能出產(chǎn)品，冷啟動也要4小時以上才能出產(chǎn)品。如果氣量和壓力經(jīng)常波動，整個系統(tǒng)需花長時間重新平衡，混合制冷循環(huán)工藝中制冷劑配比也需要改變，導(dǎo)致以上工藝無法用于氣量及壓力、氣質(zhì)組合經(jīng)常波動的氣源
[0006]膨脹機制冷循環(huán)工藝機組相對較少，流程相對簡單，但膨脹機轉(zhuǎn)速較快(32000r/min)，為確保高轉(zhuǎn)速設(shè)備安全，在設(shè)備啟動過程中前期工作及其他附屬工作較多，系統(tǒng)啟動時間也較長，熱啟動需4小時以上，冷啟動也需2小時才能出產(chǎn)品。
[0007]以上工藝中天然氣液化裝置在啟動到出產(chǎn)品這段時間內(nèi)機組仍在運行，能耗白白浪費，直接提高了液化天然氣的制造成本。另外，實際生產(chǎn)中，以上工藝往往用于氣源比較平穩(wěn)的管道天然氣氣源。而占有很大比例的煤層氣、雞窩氣、孤井氣、小型頁巖氣、石油伴生氣、焦?fàn)t煤氣、沼氣等不穩(wěn)定的氣源則很少被開發(fā)利用，均受液化設(shè)備的制約而浪費掉。每年放空的煤層氣達(dá)到100億立方米以上，油田伴生氣年放空量也達(dá)到100億立方米，這些可燃?xì)怏w無法利用而放空至大氣層，對環(huán)境影響也不容小視。
[0008]因此，需要對現(xiàn)有的天然氣處理液化工藝進行改進，改變現(xiàn)有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，改變系統(tǒng)對不穩(wěn)定氣源的適應(yīng)性，縮短裝置啟動時間，提高制冷效率，從而相對提高裝置的處理能力，節(jié)約生產(chǎn)成本，為社會帶來更好的環(huán)保及經(jīng)濟效益。
【實用新型內(nèi)容】
[0009]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種適用于不穩(wěn)定氣源的快速啟動天然氣液化裝置，它對流量、壓力、氣質(zhì)組分波動的氣源具有高適應(yīng)性，制冷效率高，啟動時間短，生產(chǎn)成本低。
[0010]本實用新型的技術(shù)方案是:一種適用于不穩(wěn)定氣源的快速啟動天然氣液化裝置，包括通過管道相連接的凈化系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、液化系統(tǒng)和儲存系統(tǒng)，所述液化系統(tǒng)包括預(yù)冷裝置、引射器和分離器，所述預(yù)冷裝置的輸出端分別與第一引射器和第二引射器的介質(zhì)入口相連，第一、第二引射器的介質(zhì)出口分別與第一分離器和第二分離器的輸入端相連，第一、第二分離器的液態(tài)出口分別與第二分離器和第三分離器的輸入端連接，第三分離器的液態(tài)出口通過栗之后與所述儲存系統(tǒng)連接;所述第一分離器的氣態(tài)出口分為兩條支路，一條支路經(jīng)所述預(yù)冷裝置與壓縮系統(tǒng)輸入端連接，另一條支路與第二分離器內(nèi)的冷凝器輸入端連接，冷凝器輸出端與第四分離器的輸入端連接，第四分離器的液態(tài)出口與第二分離器的輸入端連接;所述第二、第三分離器的氣態(tài)出口分別與第一、第二引射器的吸入口連接，所述第四分離器的氣態(tài)出口通過廢氣管經(jīng)所述預(yù)冷裝置后與鍋爐連接。
[0011]進一步地，所述引射器包括介質(zhì)進入管、介質(zhì)輸出管、吸入管和杯形段，介質(zhì)進入管和介質(zhì)輸出管分別為漸縮管和漸擴管且小端相對設(shè)置，介質(zhì)輸出管的入口端設(shè)有一段小直徑直管作為混合段，直管與所述杯形段連接使介質(zhì)輸出管與杯形段相連接組成外殼，介質(zhì)進入管從杯形段的開口端伸入并且與介質(zhì)輸出管的入口端之間留有間隔，杯形段的壁上設(shè)置所述吸入管。
[0012]進一步地，所述預(yù)冷裝置包括依次串接的第一換熱器、第二換熱器和第三換熱器，第一換熱器與壓縮系統(tǒng)連接，第三換熱器與兩引射器連接，第二換熱器與制冷機組連接。
[0013]進一步地，所述第四分離器的氣態(tài)出口經(jīng)通過廢氣管經(jīng)所述第一換熱器后與鍋爐連接。
[0014]進一步地，所述第一分離器和第四分離器的液態(tài)出口通過管路匯合后，由同一條支路與第二分離器的輸入端連接。
[0015]進一步地，所述第一分離器、第二分離器和第四分離器的液態(tài)出口端連接有節(jié)流閥。
[0016]本實用新型的液化系統(tǒng)采用引射液化技術(shù)，原料天然氣在引射器前先通過壓縮系統(tǒng)增壓以及預(yù)冷裝置預(yù)冷，然后讓天然氣高流速地通過引射器，由于引射器縮小了天然氣流通通道直徑，提高天然氣流速，并且天然氣通過引射器后立即減壓，讓天然氣自身的動力能轉(zhuǎn)化為冷能，使天然氣降溫而液化。介質(zhì)通過引射器時，隨引射器口徑的不斷變化發(fā)生一系列物理變化最終實現(xiàn)液化，引射器借由壓縮天然氣的能量做動力源，沒有機械傳動和機械工作部件，因此制冷系統(tǒng)液化部分可以迅速啟動，不存在能量消耗以及環(huán)境污染問題，真正實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。由于沒有機械傳動，引射器在工作時，介質(zhì)壓力、流速均可在規(guī)定范圍內(nèi)隨時變化，且波動范圍較大，因此能夠很好的解決不穩(wěn)定氣源的液化問題。
[0017]本實用新型的有益效果是:它對流量、壓力、氣質(zhì)組分波動的氣源具有高適應(yīng)性，制冷效率高，啟動時間短，生產(chǎn)成本低，能適用于煤層氣、雞窩氣、孤井氣、小型頁巖氣、石油伴生氣、焦?fàn)t煤氣、沼氣等不穩(wěn)定氣源，擴大了天然氣液化裝置的應(yīng)用范圍。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的流程框圖。
[0019]圖2是本實用新型引射器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3是本實用新型液化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下將結(jié)合附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細(xì)說明。
[0022]如圖1至圖3所示，一種適用于不穩(wěn)定氣源的快速啟動天然氣液化裝置，包括通過管道相連接的凈化系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、液化系統(tǒng)和儲存系統(tǒng)，凈化系統(tǒng)為現(xiàn)有技術(shù)，能脫除原料天然氣中的酸性氣體、水、汞及重?zé)N，壓縮系統(tǒng)的進氣有原料天然氣及循環(huán)天然氣兩個氣源，原料天然氣是經(jīng)凈化系統(tǒng)輸入，而循環(huán)天然氣是由液化系統(tǒng)產(chǎn)生而向壓縮系統(tǒng)輸入，壓縮系統(tǒng)將兩種氣源輸入的天然氣混合加壓至18MP左右后進入液化系統(tǒng)液化。
[0023]液化系統(tǒng)包括預(yù)冷裝置、引射器和分離器，如圖2所示，引射器包括介質(zhì)進入管10、介質(zhì)輸出管20、吸入管30和杯形段40，介質(zhì)進入管10和介質(zhì)輸出管20同軸線設(shè)置，介質(zhì)進入管10為漸縮管，介質(zhì)輸出管20為漸擴管，介質(zhì)進入管10和介質(zhì)輸出管20的小端相對設(shè)置，介質(zhì)輸出管20的入口端設(shè)有一段小直徑直管201作為混合段，直管201與所述杯形段40連接使介質(zhì)輸出管20與杯形段40相連接組成外殼，介質(zhì)進入管10從杯形段40的開口端伸入并且與介質(zhì)輸出管20的入口端之間留有間隔，杯形段40的壁上設(shè)置所述吸入管30，吸入管30的軸線垂直于介質(zhì)進入管10和介質(zhì)輸出管20的軸線。