[發明專利]一種天然氣加氣站儀表風冷能干燥系統及工藝

在審

• 申請號: 201810184887.2
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108273364A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 張保生;王浩楠;徐海寧;王華可兒;李鐘佳;王治禹
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B01D53/26
• 分類號: B01D53/26
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發明公開了一種天然氣加氣站儀表風冷能干燥系統及工藝，包括空壓機、套管式預冷器、管殼式換熱器、汽水分離器和BOG暫儲罐，空壓機的出口與套管式預冷器的外管入口相連，套管式預冷器的外管出口與管殼式換熱器的殼程入口相連，管殼式換熱器的殼程出口與汽水分離器入口相連，汽水分離器的氣體出口通過壓縮空氣管路與套管式預冷器的內管入口相連，BOG暫儲罐的出口通過BOG管路與管殼式換熱器的管程入口相連，管殼式換熱器的管程出口通過BOG管路與BOG回收裝置相連。本發明系統結構更為簡潔，相較于傳統系統，通過有效利用了現有蒸發氣冷能，實現節能減排，兼容現有天然氣加氣站結構，降低系統改造成本。

技術領域

本發明涉及一種空氣干燥技術，具體涉及一種天然氣加氣站儀表風冷能干燥系統及工藝。

背景技術

天然氣作為一種重要的清潔能源，廣泛應用于各行各業。天然氣加氣站主要服務于汽車行業，氣源分為壓縮天然氣(Compressed Natural Gas，簡稱CNG)和液化天然氣(Liquefied Natural Gas，簡稱LNG)。

在天然氣加氣站中，需要壓縮空氣即儀表風來吹掃或者驅動儀表以及閥門。儀表風必須經過“干燥”，主要是為了提高干燥度和潔凈度，保護儀表和閥門不被腐蝕，同時也為了防止結冰。因此，天然氣加氣站通常加裝儀表風干燥機。

傳統的儀表風干燥機通常采用“蒸汽壓縮制冷+汽水分離器”方式，即先使用蒸汽壓縮制冷循環產生冷能，使壓縮空氣溫度降低到露點，從而水分析出；然后通過汽水分離器，將壓縮空氣中析出的水分分離，從而得到干燥的壓縮空氣。這種傳統的儀表風干燥機結構笨重，制冷介質為制冷劑，需要制冷壓縮機，耗電量大。

同時，天然氣加氣站運行過程中會產生大量蒸發氣(Boil-off Gas，簡稱BOG)，其蘊含著大量的冷能。BOG的冷能主要來自兩個途徑：一是BOG生成時產生的大量冷能，即汽化潛熱導致的冷能；二是BOG本身溫度很低，也具有大量的冷能，即低溫導致的顯熱冷能。 BOG冷能浪費嚴重，大多被直接排放到空氣中。

發明內容

解決的技術問題：針對現有技術存在的結構笨重，需要制冷壓縮機耗電量大等問題，本發明提供一種天然氣加氣站儀表風冷能干燥系統及工藝，直接利用BOG冷能對儀表風進行降溫干燥，從而替代傳統的蒸汽壓縮制冷干燥系統，該系統優化簡潔而且節能減排。

技術方案：一種天然氣加氣站儀表風冷能干燥系統，包括空壓機、套管式預冷器、管殼式換熱器、汽水分離器和BOG暫儲罐，空壓機的出口與套管式預冷器的外管入口相連，套管式預冷器的外管出口與管殼式換熱器的殼程入口相連，管殼式換熱器的殼程出口與汽水分離器入口相連，汽水分離器的氣體出口通過壓縮空氣管路與套管式預冷器的內管入口相連，BOG暫儲罐的出口通過BOG管路與管殼式換熱器的管程入口相連，管殼式換熱器的管程出口通過BOG管路與BOG回收裝置相連。

一種天然氣加氣站儀表風冷能干燥工藝，基于上述系統進行處理，包括以下步驟：

步驟一：空氣進入空壓機經過壓縮增壓后溫度升高，經套管式預冷器外管入口進入到套管式預冷器內并與套管式預冷器內管中的低溫干燥壓縮空氣換熱，溫度降低；

步驟二：根據步驟一處理后的空氣由套管式預冷器外管出口流出并經管殼式換熱器的殼程入口進入到管殼式換熱器內，同時，BOG暫儲罐中的BOG經管殼式換熱器的管程入口進入到管殼式換熱器內，步驟一處理后的空氣與BOG在管殼式換熱器中換熱，使空氣溫度進一步降低到露點溫度，使空氣中的液態水析出；

步驟三：根據步驟二進一步處理后的空氣經管殼式換熱器的殼程出口流入到汽水分離器內進行物理分離，液態水排出，得到低溫干燥壓縮空氣，同時，步驟二中換熱后的BOG經管殼式換熱器的管程出口進入到BOG回收裝置內；

步驟四：根據驟三處理后得到的低溫干燥壓縮空氣經套管式預冷器內管入口進入到套管式預冷器內，與經空壓機壓縮后的空氣熱交換，提高自身溫度，從套管式預冷器內管出口流出；