甲烷回收系統(tǒng)以及回收方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體回收再利用的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指應(yīng)用在液化天然氣(LNG)存儲和運輸過程中蒸發(fā)氣體(BOG)的再液化與回收。
【背景技術(shù)】
[0002]液化天然氣(LNG)主要成分是甲烷，被公認(rèn)是地球上最干凈的能源，無色、無味、無毒且無腐蝕性，其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/625，液化天然氣的重量僅為同體積水的45%左右。液化天然氣是天然氣經(jīng)壓縮、冷卻至其沸點溫度后變成液體，通常液化天然氣儲存在零下161.5攝氏度、0.1MPa左右的低溫儲存罐內(nèi)，用專用船或油罐車運輸，使用時重新氣化。液化天然氣燃燒后對空氣污染非常小，而且放出的熱量大，所以液化天然氣是一種比較先進(jìn)的能源。
[0003]LNG加注站儲存的低溫甲烷液體，由于和外界存在熱交換，低溫甲烷液體需自身氣化(由液體變?yōu)闅怏w)才能保證溫度在沸點或者沸點以下，這部分氣化的甲烷氣體若直接排入大氣，會造成環(huán)境污染以及安全隱患?，F(xiàn)有的甲烷氣體回收方式包括把氣化出來的甲烷氣體經(jīng)與空氣換熱后進(jìn)入城市管網(wǎng)或者使用壓縮機把這些甲烷氣體變成CNG (壓力大于20MPa的甲烷氣體產(chǎn)品)，若選擇進(jìn)入城市管網(wǎng)方案需要LNG加注站靠近城市管網(wǎng)，對普通的LNG加注站并不適用；若選擇利用壓縮機將甲烷氣體加工成CNG產(chǎn)品，由于CNG產(chǎn)品的市場價值較低，儲運復(fù)雜，而且壓縮耗能較高，設(shè)備占地較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中回收甲烷時能量損耗高且回收率低的問題從而提供一種不但可以充分利用能量，減少能量損耗，而且回收率高的甲烷回收系統(tǒng)以及回收方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所述的一種甲烷回收系統(tǒng)，包括氣相換熱裝置以及液相換熱裝置，所述氣相換熱裝置包括至少兩個通道，其中高溫通道與低溫通道交換熱量，甲烷氣通過管道輸送至所述氣相換熱裝置的高溫通道內(nèi)，所述液相換熱裝置包括至少兩個通道，其中高溫通道與低溫通道交換熱量，所述液相換熱裝置的低溫通道通過管道與冷卻液連接，且所述氣相換熱裝置的高溫通道與所述液相換熱裝置的高溫通道相連，所述氣相換熱裝置的低溫通道與所述液相換熱裝置的低溫通道相連。
[0006]在本發(fā)明的一個實施例中，所述液相換熱裝置位于所述氣相換熱裝置的下方，且均位于第一換熱裝置內(nèi)。
[0007]在本發(fā)明的一個實施例中，所述液相換熱裝置的出液口與甲烷液存罐之間通過液泵連接。
[0008]在本發(fā)明的一個實施例中，所述液相換熱裝置的出液口與所述甲烷液存罐之間設(shè)有冷卻管，且所述冷卻管纏繞于所述液相換熱裝置的出液口與所述甲烷液存罐之間的管道上。
[0009]在本發(fā)明的一個實施例中，所述甲烷液存罐通過加壓泵與加液槍相連。
[0010]在本發(fā)明的一個實施例中，所述甲烷液存罐和所述加液槍之間的管道采用雙層管，所述雙層管包括外管和內(nèi)管。
[0011]在本發(fā)明的一個實施例中，所述甲烷液存罐和所述加液槍之間也設(shè)有冷卻管，且所述冷卻管纏繞于所述甲烷液存罐與所述加液槍之間的管道上。
[0012]本發(fā)明還公開了一種甲烷回收方法，用于回收甲烷液，包括如下步驟:步驟S1:將冷卻液換熱升溫形成升溫冷卻液；步驟S2:將甲烷氣與所述升溫冷卻液換熱進(jìn)行第一級降溫，形成降溫甲烷氣；步驟S3:將降溫甲烷氣與所述冷卻液換熱進(jìn)行第二級降溫，形成甲烷液，回收所述甲烷液；同時，所述冷卻液與降溫甲烷氣換熱升溫，形成升溫冷卻液，進(jìn)入步驟S2進(jìn)行循環(huán)處理。
[0013]在本發(fā)明的一個實施例中，所述步驟S2還包括:將所述升溫冷卻液與所述甲烷氣換熱升溫形成再升溫冷卻液，所述再升溫冷卻液與其它換熱設(shè)備換熱降溫。
[0014]在本發(fā)明的一個實施例中，所述步驟S3中利用甲烷液存罐回收甲烷液，且所述甲烷液存罐至加液槍之間的管道先通入制冷氣冷卻管道后再排出甲烷液。
[0015]本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明所述的甲烷回收系統(tǒng)以及回收方法，利用冷卻液的冷量對甲烷氣進(jìn)行降溫，進(jìn)而將甲烷氣液化，實現(xiàn)對甲烷氣回收，不但實現(xiàn)能量充分利用，而且減少能量損耗使回收率顯著提高。
【附圖說明】
[0016]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
圖1是本發(fā)明實施例一所述甲烷回收系統(tǒng)示意圖；
圖2是本發(fā)明實施例二所述甲烷回收系統(tǒng)示意圖；
圖3是本發(fā)明實施例三所述甲烷回收系統(tǒng)示意圖；
圖4是本發(fā)明實施例四所述甲烷回收系統(tǒng)示意圖；
圖5是本發(fā)明實施例五所述甲烷回收控制系統(tǒng)示意圖；
圖6是本發(fā)明實施例六所述甲烷回收控制系統(tǒng)示意圖；
圖7是本發(fā)明實施例七所述甲烷回收控制系統(tǒng)示意圖；
圖8是本發(fā)明實施例八所述甲烷回收控制系統(tǒng)示意圖；
圖9是本發(fā)明實施例九所述甲烷回收控制系統(tǒng)示意圖；
圖10是本發(fā)明實施例十所述甲烷回收控制系統(tǒng)示意圖；
圖11是本發(fā)明實施例十一所述甲烷回收控制系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0017]實施例一:
如圖1所示，本實施例提供了一種甲烷回收系統(tǒng)，包括氣相換熱裝置11以及液相換熱裝置12，所述氣相換熱裝置包括至少兩個通道，其中高溫通道與低溫通道交換熱量，甲烷氣10通過管道輸送至所述氣相換熱裝置11的高溫通道內(nèi)，所述液相換熱裝置包括至少兩個通道，其中高溫通道與低溫通道交換熱量，所述液相換熱裝置的低溫通道通過管道與冷卻液連接，且所述氣相換熱裝置11的高溫通道與所述液相換熱裝置12的高溫通道相連，所述氣相換熱裝置11的低溫通道與所述液相換熱裝置12的低溫通道相連。
[0018]上述是本發(fā)明的核心技術(shù)方案，本發(fā)明所述的甲烷回收系統(tǒng)包括氣相換熱裝置11，所述氣相換熱裝置包括至少兩個通道，其中高溫通道與低溫通道交換熱量，甲烷氣10通過管道輸送至所述氣相換熱裝置11的高溫通道，通過所述氣相換熱裝置11的低溫通道內(nèi)流過的介質(zhì)用于降低甲烷氣的溫度，實現(xiàn)對甲烷氣的一級降溫。為了使所述氣相換熱裝置11的低溫通道內(nèi)流入的介質(zhì)溫度比甲烷氣10的溫度更低，具體地，本發(fā)明所述甲烷回收系統(tǒng)還包括液相換熱裝置12，所述液相換熱裝置包括至少兩個通道，其中高溫通道與低溫通道交換熱量，所述氣相換熱裝置11的高溫通道與所述液相換熱裝置12的高溫通道相連，使經(jīng)過一級降溫后的降溫甲烷氣通過所述氣相換熱裝置11的高溫通道流入所述液相換熱裝置12的高溫通道，所述液相換熱裝置12的低溫通道通過管道與冷卻液13連接，由于所述冷卻液13的溫度很低，所述冷卻液13進(jìn)入所述液相換熱裝置12的低溫通道后，與經(jīng)過所述氣相換熱裝置11的高溫通道內(nèi)的降溫甲烷氣進(jìn)行換熱，使降溫甲烷氣經(jīng)過二級降溫相變形成甲烷液，所述甲烷液直接回收利用，且回收產(chǎn)品為液化天然氣可以就地銷售。所述氣相換熱裝置11的低溫通道與所述液相換熱裝置12的低溫通道相連，所述冷卻液13經(jīng)過所述液相換熱裝置12的換熱后形成升溫冷卻液，所述升溫冷卻液的溫度仍舊比甲烷氣10的溫度低，通過所述液相換熱裝置12的低溫通道進(jìn)入所述氣相換熱裝置11的低溫通道，從而實現(xiàn)對甲烷氣10進(jìn)行的一級降溫。本發(fā)明采用所述冷卻液13對甲烷氣10進(jìn)行降溫，且對所述甲烷氣10進(jìn)行二次降溫，與利用所述冷卻液13進(jìn)行一級換熱而言，其冷量利用更充分有效，從而回收甲烷液的效率大幅度提高；另外，本發(fā)明一級降溫中的冷量來源于二級降溫中所述冷卻液13的冷量，使能源最大程度上得到循環(huán)利用，減少了能源的損耗，有效提高了甲烷的回收率。
[0019]下面說明甲烷回收系統(tǒng)的工作原理:
所述冷卻液13通過管道進(jìn)入所述液相換熱裝置12的低溫通道形成升溫冷卻液，所述升溫冷卻液進(jìn)入所述氣相換熱裝置11的低溫通道；所述甲烷氣10進(jìn)入所述氣相換熱裝置11的高溫通道，由于所述升溫冷卻液的溫度仍舊比所述甲烷氣10的溫度低，進(jìn)入所述氣相換熱裝置11高溫通道的甲烷氣與所述氣相換熱裝置11的低溫通道內(nèi)的所述升溫冷卻液換熱降溫形成降溫甲烷氣，完成對甲烷氣的一級降溫；所述降溫甲烷氣進(jìn)入所述液相換熱裝置12的高溫通道，且與所述液相換熱裝置12的低溫通道內(nèi)的所述冷卻液13換熱降溫，完成對甲烷氣的二級降溫，經(jīng)過二次降溫后的甲烷氣經(jīng)過相變形成