[实用新型]一种天然气液化装置稳定运行控制系统

说明书

本实用新型公开了一种天然气液化装置稳定运行控制系统,涉及液化天然气生产技术领域，包含：冷箱；冷剂压缩机组，其与冷箱连接；冷却器，其与冷剂压缩机组连接；气液分离罐，其与冷却器连接，气液分离罐与冷箱通过气相流道连接，气液分离罐与冷箱通过液相流道连接；执行器，其与冷却器电性连接；温度仪表，其设于第三流道上，且与执行器电性连接；压力仪表，其设于第三流道上；调压阀组，在气液分离罐与冷剂压缩机组之间连接有调压流道，调压阀组设置在调压流道上，且与压力仪表电性连接。本实用新型通过设置温度控制机构和压力控制阀，当实际运行中出现天然气原料气气质或系统自身设备存在波动时，本申请实施例可实现快速变动，大幅提高系统的适应性。

技术领域

本实用新型涉及液化天然气生产技术领域，尤其是一种天然气液化装置稳定运行控制系统。

背景技术

目前，国家已明确逐步把天然气培育成为我国主体能源之一的战略定位，要加快推动天然气发展，优化调整能源结构。而国产天然气供应能力持续下降,进口天然气贸易量不断增长，加剧了能源安全形势。在此背景下，天然气液化装置产生的液态天然气，可运输距离长，热值高，无污染，可以扩大天然气开采和供应的范围，增强城市燃气调峰和应急能力。因此，天然气液化装置具有广阔的应用前景。

液化天然气的生产核心就是制冷及液化单元。至今，液化天然气较为优秀的工艺路线有三种类型，分别是膨胀制冷工艺、阶式制冷工艺以及混合冷剂制冷工艺。

膨胀制冷工艺是通过透平膨胀机实施等熵膨胀实现降温的目的。由于不同的制冷剂，膨胀制冷循环工艺有氮气膨胀制冷、氮-甲烷膨胀制冷和天然气膨胀制冷之分。膨胀制冷工艺主要是根据原料天然气的自身压力进行膨胀做功为液化天然气提供所需冷量，其工艺比较适合输送压力比较高、实际的使用压力又比较低并且在中间的过程需降压的场合，多用在调峰型装置。其工艺流程比较简单，投资的费用比较少，操作起来比较灵活。其工艺系统的液化率由膨胀的效率与膨胀比决定。氮气膨胀的流程比较简单紧凑，其装置运行的比较灵活，启动十分快速，存在较强的适应性，比较方便控制操作，但其耗能比较高。氮-甲烷膨胀的流程比较简单，设备投资比较少，其装置操作存在较高的弹性，还有一定的适应性。

阶式制冷工艺通常是由甲烷、乙烯与丙烷作为制冷剂形成的单独制冷系统，进行串联得到的循环。经过净化之后的天然气在制冷循环冷却器当中进行冷却、冷凝、液化操作，在经过节流降压之后得到常压低温的液态天然气。阶式制冷的工艺技术比较成熟，其制冷系统和液化天然气系统是相互独立的，并且各个系统之间的影响十分小，制冷剂是纯物质，没有配比的问题，其系统操作比较稳定，耗能比较低。但是由于各级的制冷循环要进行单独的压缩机以及储存设备，所以流程比较复杂、设备的投资成本比较高，控制系统和管道都比较复杂，不利于维护。

混合冷剂制冷工艺是由阶式制冷工艺发展而来的，使用多种组分形成混合制冷剂代替阶式制冷当中的纯组分。制冷剂的组成由原料气的压力与组成决定的，根据多组分混合物存在重组分先冷凝以及轻组分后冷凝特点，进行冷凝、分离、节流与蒸发获得不一样温度的冷量。该工艺采用整体式的冷箱结构，流程比较简单，较低的投资费用，操作十分可靠，有较强的适应性。

阶式制冷工艺需设置多个压缩机组，虽然能耗低，但流程复杂，维护工作量大，现已很少采用。膨胀制冷工艺，涉及压缩、膨胀过程，能耗高，多在城市调峰装置使用。混合冷剂制冷工艺是目前天然气液化的主流工艺，但其制冷压缩机需专门的开发。

现有技术中，公开号为CN205048165U的一篇实用新型专利公开了一种LNG工厂压缩机安全平衡系统，其仅考虑压缩机安全的压力控制，可使压缩机运行的压力稳定，未考虑气/液相冷剂进液化单元参数的控制。公开号为CN103216998A的一篇发明专利申请公开了一种单循环混合冷剂压缩与输送的方法和系统，其采用3级压缩，每级压缩后气体冷却器均设温度控制，目的为避免混合冷剂在级间冷却器内部出现凝液，导致压缩机吸气带液造成气缸的液击伤害。本方面针对两级压缩流程，由于工艺不同，冷剂在一级冷却器内不会出现凝液，可最大程度利用自然冷源的冷量，降低二级压缩机运行能耗，仅在机组出口冷却器后设置温控和压力控制，控制方法更简单。