一種cng加氣站天然氣壓縮節(jié)能工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種CNG加氣站天然氣壓縮節(jié)能工藝。它能提高壓縮系統(tǒng)的工藝水平，使得CNG壓縮機(jī)經(jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行。其技術(shù)方案：先將原料氣輸入換熱器進(jìn)行預(yù)冷卻，原料氣預(yù)冷卻所需的冷量來自干氣經(jīng)J-T閥節(jié)流降壓所得，然后輸入分離器脫去游離水和凝液雜質(zhì)；被淺脫水的原料氣隨后輸入壓縮機(jī)逐級增壓至22～25MPa，各級壓縮缸出氣經(jīng)各級冷卻分離器冷卻分離，最后輸入精過濾器過濾掉機(jī)械雜質(zhì)后輸入深度脫水系統(tǒng)脫水以獲得成品壓縮天然氣；壓縮機(jī)采用變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)；冷卻水輸入電磁除垢儀進(jìn)行軟化處理；溫控系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)各級調(diào)節(jié)閥的開度以控制進(jìn)入各級冷卻分離器的水量。本發(fā)明避免了能量的浪費(fèi)，提高了CNG壓縮機(jī)系統(tǒng)的效率，降低了CNG加氣站壓縮系統(tǒng)的運(yùn)營成本。
【專利說明】—種CNG加氣站天然氣壓縮節(jié)能工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于天然氣處理與加工工業(yè)中的CNG加氣站天然氣壓縮節(jié)能工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]CNG加氣站一般由6個(gè)系統(tǒng)組成，即預(yù)處理系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、儲存系統(tǒng)和售氣系統(tǒng)。壓縮系統(tǒng)作為CNG加氣站的核心部分，主要包括進(jìn)氣緩沖、壓縮機(jī)組、機(jī)組潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、除油系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中壓縮機(jī)組的能耗占整個(gè)CNG加氣站的80%以上。我國CNG技術(shù)起步較晚，工藝流程不盡合理以及CNG壓縮機(jī)整體性能不夠優(yōu)良，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行能耗高、效率低、運(yùn)行成本大等問題，給CNG生產(chǎn)與運(yùn)營帶來了巨大壓力。
[0003]壓縮天然氣(CNG)增壓后的水露點(diǎn)應(yīng)符合GB18047的規(guī)定，按照脫水裝置在工藝流程中的位置分為前置脫水和后置脫水兩種方式。前置脫水即低壓脫水，進(jìn)入壓縮機(jī)的氣體為純凈的干氣，無雜質(zhì)的干氣對壓縮機(jī)影響小，可提高壓縮機(jī)的產(chǎn)氣效率，但是，由于氣體壓力的逐級增加，天然氣狀態(tài)發(fā)生變化，在高壓條件下，有部分水汽析出，天然氣水露點(diǎn)達(dá)不到要求。后置脫水即高壓脫水，由于進(jìn)入壓縮機(jī)的原料氣脫液深度不夠，未經(jīng)精處理的濕氣和雜質(zhì)進(jìn)入壓縮機(jī)會(huì)降低壓縮機(jī)吸氣率，造成壓縮機(jī)閥件的磨損，增加壓縮機(jī)的負(fù)荷，但是，由于采用后置高壓脫水，其脫水深度高，能達(dá)到低水露點(diǎn)的苛刻要求。
[0004]冷卻系統(tǒng)的功能是冷卻各級壓縮缸和級間壓縮天然氣。雖然冷卻系統(tǒng)占CNG加氣站能耗比例較小，但是它對壓縮機(jī)系統(tǒng)影響很大，因?yàn)槔鋮s系統(tǒng)直接決定級間壓縮氣的溫度和分離效果，直接影響壓縮缸的冷卻效果。目前冷卻系統(tǒng)有風(fēng)冷和水冷兩種方式，較常見的是水冷。采用水冷的冷卻系統(tǒng)存在的問題有:(I)現(xiàn)有技術(shù)中來自涼水塔的循環(huán)冷卻水平均分配自各級冷卻器，由于各級壓縮缸的壓縮比和排氣溫度不同，導(dǎo)致各級冷卻效果不盡相同，未實(shí)現(xiàn)回冷完全的冷卻`效果，增加了壓縮機(jī)的能耗；(2)由于溫度高，冷卻水在運(yùn)行過程中極易結(jié)垢，目前對于冷卻水的處理通常采用定期加注緩蝕阻垢劑來軟化冷卻水，以降低Ca2+、Mg2+濃度，保證冷卻水的穩(wěn)定性，如果緩蝕阻垢劑添加時(shí)間或劑量不合理，反而會(huì)造成水質(zhì)硬化、結(jié)垢等現(xiàn)象，結(jié)垢增加了冷卻水的流動(dòng)阻力，由于水垢是熱的不良導(dǎo)體會(huì)大大降低了傳熱效率，同時(shí)水垢的沉積會(huì)引起設(shè)備和管道的局部腐蝕等危害；(3)長期使用阻垢劑會(huì)惡化冷卻水的水質(zhì)，需要定期清理冷卻水，況且購買阻垢劑也增加了運(yùn)營成本。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中CNG壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備通常采用交流電機(jī)。電機(jī)在開機(jī)、停機(jī)時(shí)瞬間會(huì)產(chǎn)生電流沖擊，對電氣和機(jī)械設(shè)備造成壞的影響。由于電機(jī)空載啟動(dòng)時(shí)所需功率大致相當(dāng)于滿載運(yùn)行時(shí)功率的2~3倍，這對頻繁啟動(dòng)的壓縮機(jī)來說所耗能耗較高，加之CNG加氣站氣源不穩(wěn)定，出現(xiàn)供不應(yīng)求，供氣壓力低等因素，會(huì)出現(xiàn)壓縮機(jī)軸功率與電機(jī)功率不匹配的情況。
[0006]CNG加氣站的核心部件是壓縮機(jī)，影響壓縮機(jī)能耗的因素很多，從壓縮工藝上來講包括有原料氣氣質(zhì)、級間進(jìn)氣溫度、級間壓縮比、冷卻效果和驅(qū)動(dòng)電機(jī)等。研究天然氣壓縮節(jié)能工藝，提高壓縮效率，對提供CNG加氣站的技術(shù)水平以及綜合效益有著重要的指導(dǎo)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了降低CNG加氣站壓縮系統(tǒng)的能耗，降低壓縮系統(tǒng)的運(yùn)行成本，提高壓縮系統(tǒng)的工藝水平，使得CNG壓縮機(jī)經(jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行，特提供一種CNG加氣站天然氣壓縮節(jié)能工藝。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決此技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:先將壓力為0.2~
0.6MPa的原料氣輸入換熱器殼程進(jìn)行預(yù)冷卻，冷卻至溫度為-15°C~-5°C，被淺冷的原料氣隨后輸入分離器除去游離水和凝液雜質(zhì)，完成原料氣的淺脫水；被淺脫水的原料氣隨后輸入一級壓縮缸壓縮至0.9~1.5Mpa，再輸入一級冷卻分離器冷卻到15~25°C后分離出水分和部分烴，隨后輸入二級壓縮缸壓縮至2.7~3.8MPa,再輸入二級冷卻分尚器冷卻到15~25°C后分尚出水分和部分烴,隨后進(jìn)入三級壓縮缸壓縮至7.9~9.6MPa,再輸入三級冷卻分離器冷卻到15~25°C后分離出水分和部分烴，最后輸入四級壓縮缸壓縮至22~25MPa，再輸入四級冷卻分離器冷卻到15~25°C后分離出水分和部分烴；被冷卻分離的22~25MPa的原料氣隨后輸入精過濾器過濾掉機(jī)械雜質(zhì)，再輸入深度脫水系統(tǒng)脫水，脫水后即獲得成品壓縮天然氣。
[0009]壓縮機(jī)采用四級壓縮，由一級壓縮缸、二級壓縮缸、三級壓縮缸、四級壓縮缸組成，壓縮機(jī)采用變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0010]壓力為10~25MPa、流量為加氣站設(shè)計(jì)產(chǎn)量的5%~10%的干氣經(jīng)J-T閥節(jié)流降壓到0.3~0.SMPa后得到冷干氣，隨后冷干氣輸入換熱器的管程與原料氣進(jìn)行熱交換，最后輸入深度脫水系統(tǒng)對吸附劑進(jìn)行再生。
[0011]涼水塔中的冷卻水經(jīng)泵加壓后流經(jīng)電磁除垢儀進(jìn)行軟化處理，被軟化的冷卻水經(jīng)一級、二級、三級、四級調(diào)節(jié)閥分`別輸入一級、二級、三級、四級冷卻分離器，在完成級間壓縮原料氣冷卻后再流回涼水塔；溫控系統(tǒng)與一級、二級、三級、四級調(diào)節(jié)閥連接，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)各級調(diào)節(jié)閥的開度來控制冷卻水量，保證各級壓縮缸回冷完全。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果:(1)原料氣被淺冷后有利于脫出原料氣的水分和凝液雜質(zhì)，原料氣氣質(zhì)得到較大提高，增加了壓縮機(jī)的有效吸入量，提高了壓縮機(jī)組的效率；(2)采用深度脫水系統(tǒng)中吸附劑再生的干氣節(jié)流降壓后得到的冷干氣預(yù)冷卻原料氣，有效回收了冷干氣的能量，避免了能量的浪費(fèi)；(3)電磁除垢儀具有在線連續(xù)工作、無環(huán)境污染、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，電磁除垢儀可起到很好的防垢、阻垢和除垢的效果，提升了冷卻水的活性，保證了冷卻水良好的水質(zhì)，由于不使用化學(xué)阻垢劑，避免了化學(xué)阻垢劑對冷卻水的不利影響，減少了涼水塔的清洗次數(shù)，更減少了運(yùn)營和管理成本；(4)各級壓縮缸的冷卻水量單獨(dú)分配，提高了冷卻效果，保證了各級回冷完全，有助于提高壓縮機(jī)效率，進(jìn)一步減少壓縮機(jī)的能耗；(5)采用變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，可解決壓縮機(jī)軸功率與驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率不匹配的問題，同時(shí)也節(jié)約了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的能耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明CNG加氣站天然氣壓縮節(jié)能工藝流程示意圖。
[0014]圖中:1、J-T閥；2、換熱器；3、分離器；4_1、一級壓縮缸；4_2、二級壓縮缸；4_3、三級壓縮缸；4-4、四級壓縮缸；5-1、一級冷卻分離器；5-2、二級冷卻分離器；5-3、三級冷卻分離器；5-4、四級冷卻分離器；6、精過濾器；7、深度脫水系統(tǒng)；8、涼水塔；9、泵；10、電磁除垢儀；11_1、一級調(diào)節(jié)閥；11_2、二級調(diào)節(jié)閥；11_3、三級調(diào)節(jié)閥；11_4、四級調(diào)節(jié)閥；12、溫控系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]為進(jìn)一步說明本發(fā)明的工藝，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例加以說明。
[0016]CNG加氣站設(shè)計(jì)產(chǎn)量1.2 X 104Nm3/d，原料氣進(jìn)站壓力為0.35MPa ;采用兩臺L型四級壓縮機(jī)，單臺壓縮機(jī)功率為132KW，設(shè)計(jì)吸氣壓力為0.5MPa，進(jìn)氣溫度為0~35°C，供氣量為650Nm3/h ;變頻電機(jī)配備功率為132KW ;涼水塔冷卻水量為23.4m3/h ;電磁除垢儀配置功率為8W。
[0017]先將壓力為0.35MPa的原料氣輸入換熱器2殼程進(jìn)行預(yù)冷卻，溫度冷卻至-10°C，隨后輸入分離器3除去游離水和凝液雜質(zhì)，完成原料氣的淺脫水；被淺脫水的原料氣隨后輸入一級壓縮缸4-1壓縮至1.0Mpa,再輸入一級冷卻分離器5-1冷卻到20°C后分離出水分和部分烴，隨后輸入二級壓縮缸4-2壓縮至2.9MPa,再輸入二級冷卻分尚器5_2冷卻到20°C后分尚出水分和部分烴,隨后進(jìn)入三級壓縮缸4-3壓縮至8.3MPa,再輸入三級冷卻分離器5-3冷卻到20°C后分離出水分和部分烴，最后輸入四級壓縮缸4-4壓縮至24MPa，再進(jìn)入四級冷卻分離器5-4冷卻到20°C后分離出水分和部分烴；被冷卻分離的24MPa的原料氣隨后輸入精過濾器6過濾掉機(jī)械雜質(zhì)，再輸入深度脫水系統(tǒng)7脫水，脫水后即獲得成品壓縮天然氣。
[0018]壓力為23MPa、流量為加氣站設(shè)計(jì)產(chǎn)量的5%~10%的干氣經(jīng)J-T閥I節(jié)流降壓到
0.65MPa后得到冷干氣，隨后冷干氣輸入換熱器2的管程與原料氣進(jìn)行熱交換,最后輸入深度脫水系統(tǒng)7對吸附劑進(jìn)行再生。`
[0019]來自涼水塔8流量為23.4m3/h的冷卻水經(jīng)泵9加壓后流經(jīng)功率為8W的電磁除垢儀10進(jìn)行軟化處理，被軟化的冷卻水經(jīng)一級調(diào)節(jié)閥11-1、二級調(diào)節(jié)閥11-2、三級調(diào)節(jié)閥
11-3、四級調(diào)節(jié)閥11-4分別輸入一級冷卻分離器5-1、二級冷卻分離器5-2、三級冷卻分離器5-3、四級冷卻分離器5-4，在完成級間壓縮原料氣冷卻后再流回涼水塔8 ;溫控系統(tǒng)12與4個(gè)調(diào)節(jié)閥連接，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)各級調(diào)節(jié)閥的開度來控制冷卻水量，保證級間壓縮原料氣冷卻到20°C，保證各級壓縮缸回冷完全。
【權(quán)利要求】
1.一種CNG加氣站天然氣壓縮節(jié)能工藝，其特征在于:先將壓力為0.2~0.6MPa的原料氣輸入換熱器(2)殼程進(jìn)行預(yù)冷卻,冷卻至溫度為-15°C~_5°C,被淺冷的原料氣隨后輸入分離器(3)除去游離水和凝液雜質(zhì)，完成原料氣的淺脫水；被淺脫水的原料氣隨后輸入一級壓縮缸(4-1)壓縮至0.9~1.5Mpa，再輸入一級冷卻分離器(5-1)冷卻到15~25 V后分尚出水分和部分烴，隨后輸入二級壓縮缸(4-2)壓縮至2.7~3.8MPa,再輸入二級冷卻分離器(5-2)冷卻到15~25°C后分離出水分和部分烴，隨后進(jìn)入三級壓縮缸(4-3)壓縮至7.9~9.6MPa，再輸入三級冷卻分離器(5-3)冷卻到15~25°C后分離出水分和部分烴，最后輸入四級壓縮缸(4-4)壓縮至22~25MPa，再輸入四級冷卻分離器(5-4)冷卻到15~25°C后分離出水分和部分烴；被冷卻分離的22~25MPa的原料氣隨后輸入精過濾器(6)過濾掉機(jī)械雜質(zhì)，再輸入深度脫水系統(tǒng)(7)脫水，脫水后即獲得成品壓縮天然氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的CNG加氣站天然氣壓縮節(jié)能工藝，其特征是:壓縮機(jī)采用四級壓縮，由一級壓縮缸(4-1)、二級壓縮缸(4-2 )、三級壓縮缸(4-3 )、四級壓縮缸(4-4 )組成,壓縮機(jī)采用變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的CNG加氣站天然氣壓縮節(jié)能工藝，其特征是:壓力為10~25MPa、流量為加氣站設(shè)計(jì)產(chǎn)量的5%~10%的干氣經(jīng)J-T閥(I)節(jié)流降壓到0.3~0.8MPa后得到冷干氣，隨后冷干氣輸入換熱器(2)的管程與原料氣進(jìn)行熱交換，最后輸入深度脫水系統(tǒng)(7)對吸附劑進(jìn)行再生。
4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的CNG加氣站天然氣壓縮節(jié)能工藝，其特征是:涼水塔(8)中的冷卻水經(jīng)泵(9)加壓后流經(jīng)電磁除垢儀(10)進(jìn)行軟化處理，被軟化的冷卻水經(jīng)一級、二級、三級、四級調(diào)節(jié)閥(11-1、11-2、11-3、11-4)分別輸入一級、二級、三級、四級冷卻分離器(5-1、5-2、5-3、5-4)，在完成級間壓縮原料氣冷卻后再流回涼水塔(8);溫控系統(tǒng)(12)與一級、二級、三級、四級調(diào)節(jié)閥(11-1、11-2、11_3、11-4)連接，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)各級調(diào)節(jié)閥的開度來控制冷卻水量，保證各級壓縮缸回冷完全。
【文檔編號】F17D1/02GK103497803SQ201310459650
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】梁政, 李雙雙, 田家林, 鄧雄, 張梁, 蔣發(fā)光, 張力文 申請人:西南石油大學(xué)