本发明专利技术公开了一种多功能天然气零散气智能回收装置及其方法。该装置包括检测系统、回收系统、动力系统和温度控制系统；该装置的所有设备撬装化于回收车上，在回收管网放散气、零散气田气、油田放散气时，利用回收车上的通用接口对接原放散管线上的预留阀门，进行天然气的回收。回收工艺利用检测和自控系统实现不同气质组成条件下回收流程的自动切换。本发明专利技术的装置和工艺方法能有效回收多种零散气源的天然气，充分减小了天然气放散气所产生的温室效应的影响，有效的节约能源，具备良好的经济效益。工艺流程安全简单、自控程度高、操作简单、即开即停、在不同的地方天然气回收点可以灵活移动，具有较为广阔的应用前景和发展潜力。
【技术实现步骤摘要】
一种多功能天然气零散气智能回收装置及其方法
本专利技术属于天然气零散气回收领域，具体涉及一种多功能天然气零散气智能回收装置及其方法。
技术介绍
天然气作为化石燃料中的清洁能源，在我国的能源结构的调整过程扮演着越来越重要的角色，我国城市燃气已进入了持续高速发展的时期。我国天然气储量丰富，国内大型气源的开采及利用技术已相当成熟，但大量的零散气源，如小型气井、沼气池等缺乏可用的开采和回收技术。此外，伴随着城市管道天然气的大力发展，燃气管网建设施工、运行和维护的过程中，所产生的天然气放散的问题也颇受关注，尤其是燃气管网在抢修、检修过程中的天然气放散问题。目前，常规的城市燃气管网检修及抢险抢修作业基本均采用天然气直接放散的方式，不仅造成能源浪费和环境污染，而且存在重大的安全隐患，极易引起火灾、爆炸等安全事故。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，不可避免地会把管线、阀门以及过滤器中残留的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，甚至可达上十几万次以上，可想而知天然气管网检修抢修的经济损失规模之巨大。综上所述，开发一种天然气回收装置，对零散气源进行回收利用，能有效地减少CO2的排放，减小温室效应，保护环境，还能降低天然气场站运行的危险性，产生良好的经济效益，减少损失。中国专利申请CN101509605A公布了一种燃气管网检修作业过程中放散燃气的回收装置。该专利技术通过一个加压装置将待检修管网区域的燃气增压至邻近运行的管网的运行压力，然后直接打入该管网中。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，导致操作费用和投资费用大大提高，经济性差。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。中国专利申请CN104235604A公布了一种利用ANG技术回收管网放散气的装置。该专利技术的所有设备撬装化于ANG回收车上，利用ANG回收车上的通用接口对接待检修管段上的放散阀，进行放散气的回收，该工艺回收了管网检修过程中和其他可预测的放散情况下直接排空的天然气，减小了天然气放散气所产生的温室效应的影响。但该工艺只针对管网放散气进行回收，对于其他零散气源，无法适应气质组成的改变，应用范围局限，且对吸附过程的热效应消除效率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述零散气利用率低的情况，和零散气回收技术的不足，提供一种多功能天然气零散气智能回收装置和方法，对零散气源的天然气进行有效回收。本专利技术利用一套多功能的天然气零散气智能回收装置回收零散天然气，其原理是：将该装置的所有设备撬装化于回收车上，在回收管网放散气、零散气田气、油田放散气时，利用回收车上的通用接口对接原放散管线上的预留阀门，进行天然气的回收。回收工艺中设置了压缩回收方案和吸附回收方案，利用检测和自控系统实现不同气质组成条件下回收流程的自动切换，工艺流程安全简单、自控程度高、操作简单、即开即停并可灵活移动。本专利技术实现上述目的的技术方案为：一种多功能天然气零散气智能回收装置，包括检测系统、回收系统、动力系统和温度控制系统；所述检测系统包括通用接口、总阀门和色谱检测仪；所述回收系统包括压缩回收系统和吸附回收系统，所述回收系统包括压缩机，压缩储罐、预吸附罐、吸附储罐和阀门；所述阀门包括调压阀、第一电动调节阀、第二电动调节阀、第三电动调节阀、第四电动调节阀、第五电动调节阀、第六电动调节阀、第七电动调节阀、第一截止阀和第二截止阀；所述温度控制系统包括换热器、泵、膨胀机、冷媒储罐、板式换热器和第三截止阀、第四截止阀和第五截止阀；所述动力系统包括LNG燃料罐、板式换热器、加热器、发动机、第九电动调节阀和，由第二调压阀和第八电动调节阀组成的ANG辅助供气支路；所述通用接口一端与待回收天然气零散气的预留阀门连接进气，另一端与总阀门连接，所述总阀门后端旁路连接有色谱检测器；所述总阀门后端分为二路，第四电动调节阀组成一路，为供给支路；另一路为回收支路，所述回收支路包含a路和b路：调压阀和第一电动调节阀串联组成a路；压缩机和第二电动调节阀串联组成b路，a路和b路并联后串联电动调节阀；供气支路与回收支路并联连接，并联后依次连接第一截止阀、预吸附罐和第二截止阀；所述第二截止阀后端分为c路、d路和e路，c路依次连接第六电动调节阀和压缩储罐，d路连接第七电动调节阀和吸附储罐，e路顺次连接第二调压阀和第八电动调节阀并连接到所述动力系统；其中，所述吸附储罐内部设有换热器和相变材料存储单元，所述换热器连接外部的温度控制系统，相变材料存储单元均匀分布在储罐内部；所述泵的出口与第三截止阀连接，第三截止阀与换热器的进口连接，换热器出口与膨胀机进口连接，膨胀机出口与第五截止阀连接，第五截止阀与板式换热器的热物流进口连接，板式换热器的热物流出口与第四截止阀连接，第四截止阀与冷媒储罐进口连接，所述冷媒储罐与泵连接，构成回路；其中，板式换热器冷物流接口连接动力系统；所述LNG燃料罐的出口与第九电动调节阀连接，第九电动调节阀与板式换热器的冷物流进口连接，构成f路；所述回收系统中调压阀与电动调节阀连接构成g路，所述f路与g路并联，连接加热器进口，加热器的出口连接发动机的进口，发动机的出口连接排气管；发动机的连轴带动发电机发电。上述装置中，所述的回收系统还设置有流量计，所述流量计位于第二截止阀所在的支路上，即第二截止阀的后端，用于储存于两个储罐内的天然气体积的计量。上述装置中，所述预吸附罐内所填充的吸附剂包括分子筛、活性炭或硅胶中的一种以上。上述装置中，所述吸附储罐内所填充的吸附剂为比表面积在2000m2/g以上的活性炭；所述吸附储罐内所设置的相变材料储存单元内填充的相变材料为十二烷、十三烷和十四烷三种相变材料。上述装置中，所述压缩储罐内所填充的吸附剂为比表面积在800~1200m2/g的活性炭。上述装置中，所述吸附储罐内的换热器为管式换热器；所述泵为防爆泵；所述膨胀机为防爆膨胀机；所述压缩机为可调节的定背压式天然气压缩机。上述装置中，所述冷温度控制系统所使用的冷媒，选用R404、R404a、R600a或R290低温冷媒。上述装置中，所述装置撬装化并安装在LNG卡车上，或安装于其他运载车上，安装于LNG卡车上时该装置与LNG燃料系统并联。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。一种多功能天然气零散气智能回收装置的方法，包括以下步骤：（1）利用通用接口与待回收天然气零散气的放散管路上预留的阀门连接；（2）开启总阀门，色谱检测仪同时开始工作，对进气成分进行分析；当天然气中有害组分含量超过吸附储罐中吸附剂的安全成分要求，即甲烷体积浓度小于90%时，则自控系统切换回收系统至压缩回收支路，关闭第七电动调节阀，开启第六电动调节阀，将天然气先经过预吸附罐预处理后，储存入压缩储罐；当组分含量符合吸附剂安全成本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多功能天然气零散气智能回收装置，其特征在于，包括检测系统、回收系统、动力系统和温度控制系统； 所述检测系统包括通用接口、总阀门和色谱检测仪；所述回收系统包括压缩回收系统和吸附回收系统，所述回收系统包括压缩机（E1），压缩储罐（E3）、预吸附罐（E2）、吸附储罐（E4）和阀门；所述阀门包括调压阀（V1）、第一电动调节阀（V2）、第二电动调节阀（V3）、第三电动调节阀（V4）、第四电动调节阀（V5）、第五电动调节阀（V6）、第六电动调节阀（V9）、第七电动调节阀（V10）、第一截止阀（V7）和第二截止阀（V8）；所述温度控制系统包括换热器（E5）、泵（E7）、膨胀机（E6）、冷媒储罐（E8）、板式换热器（E10）、第三截止阀（V11）、第四截止阀（V12）和第五截止阀（V13）；所述动力系统包括LNG燃料罐（E9）、板式换热器（E10）、加热器（E11）、发动机（E12）、第九电动调节阀(V16)和，由第二调压阀（V14）和第八电动调节阀（V15）组成的ANG辅助供气支路；所述通用接口一端与待回收天然气零散气的预留阀门连接进气，另一端与总阀门连接，所述总阀门后端旁路连接有色谱检测器； 所述总阀门后端分为二路，第四电动调节阀（V5）组成一路，为供给支路；另一路为回收支路，所述回收支路包含a路和b路：调压阀（V1）和第一电动调节阀（V2）串联组成a路；压缩机（E1）和第二电动调节阀（V3）串联组成b路，a路和b路并联后串联电动调节阀（V4）；供气支路与回收支路并联连接，并联后依次连接第一截止阀（V7）、预吸附罐（E2）和第二截止阀（V8）；所述第二截止阀（V8）后端分为c路、d路和e路，c路依次连接第六电动调节阀（V9）和压缩储罐（E3），d路连接第七电动调节阀（V10）和吸附储罐（E4），e路顺次连接第二调压阀（V14）和第八电动调节阀（V15）并连接到所述动力系统；其中，所述吸附储罐（E4）内部设有换热器（E5）和相变材料存储单元，所述换热器（E5）连接外部的温度控制系统，相变材料存储单元均匀分布在储罐内部；所述泵（E7）的出口与第三截止阀（V11）连接，第三截止阀（V11）与换热器（E5）的进口连接，换热器（E5）出口与膨胀机（E6）进口连接，膨胀机（E6）出口与第五截止阀（V13）连接，第五截止阀（V13）与板式换热器（E10）的热物流进口连接，板式换热器（E10）的热物流出口与第四截止阀（V12）连接，第四截止阀（V12）与冷媒储罐（E8）进口连接，所述冷媒储罐（E8）与泵（E7）连接，构成回路；其中，板式换热器冷物流接口连接动力系统；所述LNG燃料罐（E9）的出口与第九电动调节阀(V16)连接，第九电动调节阀(V16)与板式换热器（E10）的冷物流进口连接，构成f路；所述回收系统中调压阀（V14）与电动调节阀（V15）连接构成g路，所述f路与g路并联，连接加热器（E11）进口，加热器（E11）的出口连接发动机（E12）的进口，发动机（E12）的出口连接排气管；发动机（E12）的连轴带动发电机发电。...
【技术特征摘要】
1.一种多功能天然气零散气智能回收装置，其特征在于，包括检测系统、回收系统、动力系统和温度控制系统；所述检测系统包括通用接口、总阀门和色谱检测仪；所述回收系统包括压缩回收系统和吸附回收系统，所述回收系统包括压缩机（E1），压缩储罐（E3）、预吸附罐（E2）、吸附储罐（E4）和阀门；所述阀门包括调压阀（V1）、第一电动调节阀（V2）、第二电动调节阀（V3）、第三电动调节阀（V4）、第四电动调节阀（V5）、第五电动调节阀（V6）、第六电动调节阀（V9）、第七电动调节阀（V10）、第一截止阀（V7）和第二截止阀（V8）；所述温度控制系统包括换热器（E5）、泵（E7）、膨胀机（E6）、冷媒储罐（E8）、板式换热器（E10）、第三截止阀（V11）、第四截止阀（V12）和第五截止阀（V13）；所述动力系统包括LNG燃料罐（E9）、板式换热器（E10）、加热器（E11）、发动机（E12）、第九电动调节阀(V16)和，由第二调压阀（V14）和第八电动调节阀（V15）组成的吸附储运天然气辅助供气支路；所述通用接口一端与待回收天然气零散气的预留阀门连接进气，另一端与总阀门连接，所述总阀门后端旁路连接有色谱检测器；所述总阀门后端分为二路，第四电动调节阀（V5）组成一路，为供给支路；另一路为回收支路，所述回收支路包含a路和b路：调压阀（V1）和第一电动调节阀（V2）串联组成a路；压缩机（E1）和第二电动调节阀（V3）串联组成b路，a路和b路并联后串联第三电动调节阀（V4）；供气支路与回收支路并联连接，并联后依次连接第一截止阀（V7）、预吸附罐（E2）和第二截止阀（V8）；所述第二截止阀（V8）后端分为c路、d路和e路，c路依次连接第六电动调节阀（V9）和压缩储罐（E3），d路连接第七电动调节阀（V10）和吸附储罐（E4），e路顺次连接第二调压阀（V14）和第八电动调节阀（V15）并连接到所述动力系统；其中，所述吸附储罐（E4）内部设有换热器（E5）和相变材料存储单元，所述换热器（E5）连接外部的温度控制系统，相变材料存储单元均匀分布在储罐内部；所述泵（E7）的出口与第三截止阀（V11）连接，第三截止阀（V11）与换热器（E5）的进口连接，换热器（E5）出口与膨胀机（E6）进口连接，膨胀机（E6）出口与第五截止阀（V13）连接，第五截止阀（V13）与板式换热器（E10）的热物流进口连接，板式换热器（E10）的热物流出口与第四截止阀（V12）连接，第四截止阀（V12）与冷媒储罐（E8）进口连接，所述冷媒储罐（E8）与泵（E7）连接，构成回路；其中，板式换热器冷物流接口连接动力系统；所述LNG燃料罐（E9）的出口与第九电动调节阀(V16)连接，第九电动调节阀(V16)与板式换热器（E10）的冷物流进口连接，构成f路；所述回收系统中调压阀（V14）与电动调节阀（V15）连接构成g路，所述f路与g路并联，连接加热器（E11）进口，加热器（E11）的出口连接发动机（E12）的进口，发动机（E12）的出口连接排气管；发动机（E12）的连轴带动发电机发电。2.根据权利要求1所述的多功能天然气零散气智能回收装置，其特征在于，所述的回收系统还设置有流量计，所述流量计位于第二截止阀（V8）所在的支路上，即第二截止阀（V8）的后端，用于储存于两个储罐内的天然气体积的计量。3.根据权利要求1所述的多功能天然气零散气智能回收装置，其特征在于，所述预吸附罐（E2）内所填充的吸附剂包括分子筛、活性炭或硅胶中的一种以上。4.根据权利要求1所述的多功能天然气零散气智能回收装置，其特征在于，所述吸附储罐（E4）内所填充的吸附剂为比表面积在2000...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐文东，郑境森，李夏喜，邢琳琳，钱迪，秦臻，熊凡凡，
申请(专利权)人：华南理工大学，北京市燃气集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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