一种天然气预冷装置及预冷控制方法

摘要

本申请提供了一种天然气的预冷装置及预冷控制方法，预冷装置包括屏蔽泵、桶泵、换热器和冷却介质处理装置，方法包括：控制桶泵中的压强维持在预设压力范围内，控制屏蔽泵将桶泵中的低温液态冷却介质输送至冷箱系统前端，控制换热器利用低温液态冷却介质对冷箱系统前端的天然气进行预冷处理，以输出预设温度的天然气和气态冷却介质，并将预设温度的天然气输送至冷箱系统进行高压射流，将气态冷却介质输送至桶泵，控制冷却介质处理装置将桶泵中的气态冷却介质转换为低温液态冷却介质以便循环利用。本申请提供预冷装置及预冷控制方法可对天然气进行预冷，预冷后的天然气在进行液化时可提高天然气的液化率，减少循环气，降低了天然气的液化成本。

说明书

技术领域

本发明涉及能源化工技术领域，尤其涉及一种天然气的预冷装置及预冷控制方法。

背景技术

现有技术中，40℃，20Mpa的天然气直进入冷箱进行高压射流，1/4的天然气液化，3/4的循环气回到压缩机进行再增压循环，即，天然气的液化率较低，循环气量较大，并且，循环气再次增压量太多，导致天然气的液化成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种天然气的预冷装置及预冷控制方法，用以解决现有技术中天然气的液化率较低，循环气量较大，并且，循环气再次增压量太多，导致天然气的液化成本较高的问题，其技术方案如下：

一种天然气的预冷装置，所述天然气的预冷装置包括：桶泵、屏蔽泵、换热器和冷却介质处理装置；

所述桶泵，用于储存低温液态冷却介质；

所述屏蔽泵，用于将所述桶泵中的所述低温液态冷却介质送至冷箱系统前端；

所述换热器，用于利用所述低温液态冷却介质将所述冷箱系统前端的天然气预冷至预设温度，并将预冷后的天然气输送至所述冷箱系统进行高压射流，将气态冷却介质输送至所述桶泵，所述低温液态冷却介质经预冷处理后转换为所述气态冷却介质；

所述冷却介质处理装置，用于将所述桶泵中的所述气态冷却介质转换为低温液态冷却介质以便循环利用。

其中，所述冷却介质处理装置包括：螺杆式压缩机、冷却分离设备、储油罐、储液罐、经济器和油泵；

所述储油罐，用于储存润滑油；

所述螺杆式压缩机，用于吸收所述桶泵中的所述气态冷却介质与所述储油罐中的润滑油一起增压至预设压强；

所述冷却分离设备，用于将所述润滑油和预设压强的气态冷却介质进行冷却处理，从冷却处理得到的润滑油和预设压强的液态冷却介质中分离出所述润滑油和所述预设压强的液态冷却介质，并将所述润滑油输送至所述储油罐，将所述预设压强的液态冷却介质输送至所述储液罐；

所述经济器，用于对所述储液罐内的所述预设压强的液态冷却介质进行降温处理，并将降温处理得到低温液态冷却介质经主供液阀输送至所述桶泵储存以循环利用；

所述油泵，用于对所述储油罐中的润滑油进行增压以便循环利用。

其中，所述螺杆式压缩机，还用于吸收所述桶泵内的所述气态冷却介质，通过调节载位使所述桶泵的压力维持在预设压力范围内，以便所述换热器利用所述低温液态冷却介质对所述天然气进行冷却时，将所述天然气冷却至预设温度。

其中，所述预冷装置还包括：液位检测器；

所述液位检测器，用于检测所述桶泵中的液位，以便冷却介质提供装置在所述桶泵中的液位小于预设值时向所述桶泵加入所述低温液态冷却介质。

其中，所述冷却介质为氟利昂。

一种天然气的预冷控制方法，应用于一预冷装置，所述预冷装置包括：屏蔽泵、桶泵、换热器和冷却介质处理装置，所述方法包括：

控制所述屏蔽泵将所述桶泵中的低温液态冷却介质输送至冷箱系统前端；

控制所述换热器利用所述低温液态冷却介质对所述冷箱系统前端的天然气进行预冷处理，以输出预设温度的天然气和气态冷却介质，并将所述预设温度的天然气输送至所述冷箱系统进行高压射流，将所述气态冷却介质输送至所述桶泵；

控制所述冷却介质处理装置将所述桶泵中的所述气态冷却介质转换为所述低温液态冷却介质以便循环利用。

其中，所述冷却介质处理装置包括：螺杆式压缩机、冷却分离设备、储油罐、储液罐、经济器和油泵；

则控制所述冷却介质处理装置将所述桶泵中的所述气态冷却介质转换为所述低温液态冷却介质以便循环利用，包括：

控制所述螺杆式压缩机吸收所述桶泵中的所述气态冷却介质与所述储油罐中的润滑油一起增压至预设压强；

控制所述冷却分离设备将所述润滑油和预设压强的气态冷却介质进行冷却处理，从冷却处理得到的润滑油和预设压强的液态冷却介质中分离出所述润滑油和所述预设压强的液态冷却介质，并将所述润滑油输送至所述储油罐，将所述预设压强的液态冷却介质输送至所述储液罐；

控制所述经济器将所述储液罐内的所述液态冷却介质进行降温以输出所述低温液态冷却介质，并控制主供液阀打开，以使所述低温液态冷却介质输入至所述桶泵储存以循环利用；

控制所述油泵对所述储油罐中的润滑油进行加压处理以便循环利用。

所述方法还包括：

控制所述螺杆式压缩机吸收所述桶泵内的所述气态冷却介质，通过调节载位使所述桶泵的压力维持在预设压力范围内，以便控制所述换热器利用所述低温液态冷却介质对所述天然气进行冷却时，将所述天然气冷却至预设温度。

在控制所述屏蔽泵启动之前，所述方法还包括：

检测所述桶泵中的液位；

判断所述桶泵中的液位是否小于第一预设值；

当所述桶泵中的液位小于所述第一预设值，控制主供液阀打开以便冷却介质提供装置向所述桶泵加入所述低温液态冷却介质；

当所述桶泵中的液位大于第二预设值时，控制所述屏蔽泵启动。

所述冷却介质为氟利昂。

上述技术方案具有如下有益效果：

本发明提供的天然气的预冷装置及预冷控制方法，可利用冷却介质对天然气进行预冷，预冷后的天然气在进行液化时可提高天然气的液化率，减少循环气，降低了天然气的液化成本，并且，本发明提供的天然气的预冷装置及预冷控制方法还可将冷却介质循环利用，节约了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的天然气的预冷装置的一结构示意图；

图2为本发明实施例提供的天然气的预冷装置的另一结构示意图；

图3为本发明实施例提供的天然气的预冷控制方法的一流程示意图；

图4为本发明实施例提供的天然气的预冷控制方法的另一流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种天然气的预冷装置，请参阅图1，示出了该预冷装置的一结构示意图，可以包括：桶泵101、屏蔽泵102、换热器103和冷却介质处理装置104。其中：

桶泵101，用于储存低温液态冷却介质。

屏蔽泵102，用于将桶泵中的低温液态冷却介质送至冷箱系统前端。

换热器103，用于利用低温液态冷却介质将冷箱系统前端的天然气预冷至预设温度，并将预冷后的天然气输送至冷箱系统进行高压射流，将气态冷却介质输送至桶泵，其中，低温液态冷却介质经预冷处理后转换为气态冷却介质。

示例性的，40℃，20Mpa的天然气，经过换热器103进行预冷到-40℃后，进入冷箱进行高压射流，1/3的流量产生液态天然气，2/3的循环气再次回到压缩机进行循环使用。即，与现有技术相比，天然气的液化率提高，循环气减少，降低了天然气的液化成本。

冷却介质处理装置104，用于将桶泵中的气态冷却介质转换为低温液态冷却介质以便循环利用。

本发明实施例提供的预冷装置可对天然气进行预冷，预冷后的天然气在进行液化时可提高天然气的液化率，减少循环气，降低了天然气的液化成本。

请参阅图2，示出了本发明实施例提供的预冷装置的另一结构示意图，可以包括：桶泵201、屏蔽泵202、换热器203、螺杆式压缩机204、冷却分离设备205、储油罐206、储液罐207、经济器208和油泵209。其中：

桶泵201，用于储存低温液态冷却介质。

储油罐206，用于存储润滑油。

螺杆式压缩机204，用于吸收桶泵201内的低温液态冷却介质，通过调节载位使桶泵201的压力维持在预设压力范围内。将桶泵201的压力维持在预设压力范围内的目的在于，在使用桶泵201中的低温液态冷却介质对天然气进行预冷时，可以使预冷后的天然气达到预设温度值。

屏蔽泵202，用于将桶泵201中的低温液态冷却介质送至冷箱系统前端。

换热器203，用于利用低温液态冷却介质将冷箱系统前端的天然气预冷至预设温度，并将预冷后的天然气输送至冷箱系统进行高压射流，将气态冷却介质输送至桶泵，其中，低温液态冷却介质经预冷处理后转换为气态冷却介质。

螺杆式压缩机204，用于吸收桶泵中的气态冷却介质与储油罐中的润滑油一起增压至预设压强。

冷却分离设备205，用于将润滑油和预设压强的气态冷却介质进行冷却处理，从冷却处理得到的润滑油和预设压强的液态冷却介质中分离出润滑油和预设压强的液态冷却介质，并将分离出的润滑油输送至储油罐，将分离出的预设压强的液态冷却介质输送至储液罐。

经济器208，用于对储液罐内预设压强的液态冷却介质进行降温处理，得到低温液态冷却介质，并将该低温液态冷却介质输送至桶泵201储存以循环利用。

油泵209，用于对储油罐206中的润滑油进行增压以便循环利用。

其中，螺杆式压缩机204，还用于将桶泵中的压力维持在预设压力范围内，具体的，螺杆式压缩机吸收桶泵内的气态冷却介质，通过调节载位使桶泵的压力维持在预设压力范围内，以便换热器利用低温液态冷却介质对天然气进行冷却时，将天然气冷却至预设温度。例如将桶泵中的压力维持在0.020～0.022，在使用桶泵201中的低温液态氟利昂对天然气进行预冷时，可以使预冷后的天然气达到预设温度值，例如0℃，20Mpa的天然气预冷至-40℃。

本发明实施例提供的预冷装置还可以包括液位检测器。液位检测器用于检测桶泵中的液位，以便冷却介质提供装置(如经济器)在桶泵中的液位小于预设值时向桶泵加入低温液态冷却介质。

在本实施例中冷却介质为氟利昂。下面以冷却介质为氟利昂为例，给出对40℃，20Mpa的天然气进行预冷的详细过程：

桶泵中存储低温液态氟利昂。屏蔽泵将存储于桶泵中的低温液态氟利昂(液位介于100mm～570mm之间)送至冷箱系统前端，通过换热器对40℃，20Mpa的天然气进行预冷，将天然气预冷至-40℃，-40℃的天然气进行高频射流，而低温液态的氟利昂换热后变成常温气态氟利昂，常温气态氟利昂回到桶泵。

接着，桶泵中的气态氟利昂被螺杆式压缩机组吸收后和润滑油一起增压至1.0Mpa，然后经过冷却分离设备205进行冷却、分离把氟利昂和润滑油分离开来，润滑油进入储油罐通过油泵增压后再循环利用，分离出的1.0Mpa的液态氟利昂存储在储液罐内，储液罐内的1.0Mpa液态氟利昂通过经济器降温处理后输出低温液态氟利昂，低温液态氟利昂经过主供液电磁阀节流后送至桶泵储存。

桶泵中的气态氟利昂被螺杆式压缩机吸收，并通过调节螺杆式压缩机的载位，把桶泵的压力控制在一压力范围内如0.020～0.022，即可保证存储于桶泵的低温液态的氟利昂最终与40℃，20Mpa的天然气进行预冷时，将40℃，20Mpa的天然气预冷至-40℃的天然气，

40℃，20Mpa的天然气经过预冷装置预冷到-40℃后，进入冷箱系统进行高压射流时，1/3的流量产生液态天然气，2/3的循环气再次回到压缩机进行循环使用。即，与现有技术相比，天然气的液化率提高，循环气减少，降低了天然气的液化成本。

本发明实施例提供的预冷装置可对天然气进行预冷，预冷后的天然气在进行液化时可提高天然气的液化率，减少循环气，降低了天然气的液化成本。

本发明实施例还提供了一种天然气的预冷控制方法，应用于一预冷装置，预冷装置包括：屏蔽泵、桶泵、换热器和冷却介质处理装置，请参阅图3示出了该预冷控制方法的流程示意图，该预冷控制方法可以包括：

步骤S301：控制屏蔽泵将桶泵中的低温液态冷却介质输送至冷箱系统前端。

步骤S302：控制换热器利用低温液态冷却介质对冷箱系统前端的天然气进行预冷处理，以输出预设温度的天然气和气态冷却介质，并将预设温度的天然气输送至冷箱系统进行高压射流，将气态冷却介质输送至桶泵。

步骤S303：控制冷却介质处理装置将桶泵中的气态冷却介质转换为低温液态冷却介质以便循环利用。

本发明实施例提供的天然气的预冷控制方法可对天然气进行预冷，预冷后的天然气在进行液化时可提高天然气的液化率，减少循环气，降低了天然气的液化成本。

请参阅图4，示出了本发明实施例提供的天然气的预冷控制方法的另一流程示意图，该预冷控制方法应用于一预冷装置，预冷装置包括桶泵、屏蔽泵、换热器、螺杆式压缩机、冷却分离设备、储油罐、储液罐、经济器、主供液阀和油泵，该预冷控制方法可以包括：

步骤S401：控制屏蔽泵将桶泵中的低温液态冷却介质输送至冷箱系统前端。

步骤S402：控制换热器利用低温液态冷却介质对冷箱系统前端的天然气进行预冷处理，以输出预设温度的天然气和气态冷却介质，并将预设温度的天然气输送至冷箱系统进行高压射流，将气态冷却介质输送至桶泵。

步骤S403：控制螺杆式压缩机吸收桶泵中的气态冷却介质与储油罐中的润滑油一起增压至预设压强。

步骤S404：控制冷却分离设备将增压后的润滑油和气态冷却介质进行冷却处理，从冷却处理得到的润滑油和液态冷却介质中分离出润滑油和液态冷却介质，并将润滑油输送至储油罐，将液态冷却介质输送至储液罐。

步骤S405：控制经济器将储液罐内的液态冷却介质进行降温以输出低温液态冷却介质，并控制主供液阀打开，以使低温液态冷却介质输入至桶泵储存以循环利用。

步骤S406：控制油泵对储油罐中的润滑油进行加压处理以便循环利用。

本发明实施例提供的方法还包括：控制桶泵中的压强维持在预设压力范围内。具体的，控制螺杆式压缩机吸收桶泵内的气态冷却介质，通过调节载位使桶泵的压力维持在预设压力范围内，以便控制换热器利用桶泵中的低温液态冷却介质对天然气进行冷却时，将天然气冷却至预设温度。

示例性的，冷却介质为氟利昂，桶泵中的压力维持在预设压力范围内，例如0.020～0.022，在使用桶泵中的低温液态氟利昂对天然气进行预冷时，可以使预冷后的天然气达到预设温度值，例如0℃，20Mpa的天然气预冷至-40℃。

下面以冷却介质为氟利昂为例，给出对预冷装置进行预冷控制以对40℃，20Mpa的天然气进行预冷的详细过程：

桶泵中存储低温液态氟利昂。首先控制屏蔽泵将存储于桶泵中的低温液态氟利昂(液位介于100mm～570mm之间)送至冷箱系统前端，然后控制换热器对40℃，20Mpa的天然气进行预冷，将天然气预冷至-40℃，-40℃的天然气进行高频射流，而低温液态的氟利昂换热后变成常温气态氟利昂，气态氟利昂回到桶泵。

接着，控制螺杆式压缩机吸收桶泵中的气态氟利昂和润滑油一起增压至1.0Mpa，然后经过冷却分离把氟利昂和润滑油分离开来，润滑油进入储油罐通过油泵增压后再循环利用，分离出的1.0Mpa的液态氟利昂存储在储液罐内。

最后，控制经济器对储液罐内的1.0Mpa液态氟利昂进行降温处理并输出低温液态氟利昂，输出的低温液态氟利昂经过主供液电磁阀节流后送至桶泵储存。

另外，控制螺杆式压缩机吸收桶泵中的气态氟利昂，并通过调节螺杆式压缩机的载位，把桶泵的压力控制在一压力范围内如0.020～0.022，即可保证存储于桶泵的低温液态的氟利昂最终与40℃，20Mpa的天然气进行预冷时，将40℃，20Mpa的天然气预冷至-40℃的天然气，

40℃，20Mpa的天然气经过预冷装置预冷到-40℃后，进入冷箱系统进行高压射流时，1/3的流量产生液态天然气，2/3的循环气再次回到压缩机进行循环使用。即，与现有技术相比，天然气的液化率提高，循环气减少，降低了天然气的液化成本。

需要说明的是，在控制屏蔽泵启动之前检测桶泵中的液位，判断桶泵中的液位是否小于第一预设值；当桶泵中的液位小于第一预设值，控制主供液阀打开以便冷却介质提供装置(如经济器)向桶泵加入低温液态冷却介质，当桶泵中的液位大于第二预设值时，控制屏蔽泵启动。

本发明实施例提供的天然气的预冷控制方法可对天然气进行预冷，预冷后的天然气在进行液化时可提高天然气的液化率，减少循环气，降低了天然气的液化成本。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置和设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。