一种基于冷凝吸附耦合的余热回收系统及方法与流程

本发明涉及油气回收，特别涉及一种基于冷凝吸附耦合的余热回收系统及方法。

背景技术：

1、油气回收的处理方式主要包括吸附法、吸收法、深冷法及膜分离法等，目前，单一处理方法已难以满足日益严苛的排放要求，因此衍生出多种组合式处理工艺，其中，深冷法与吸附法的组合工艺因兼具高回收率与油气组分经济价值回收的优势，成为目前市场应用的主流工艺。

2、然而，该主流组合工艺中，各处理环节彼此独立运行，未建立有效的能量耦合机制，导致整体能耗居高不下，制约了油气回收的经济效益；具体的，深冷法为实现高油气回收率需将气体冷却至-70℃左右，而低温尾气进入吸附装置前需通过加热器升温至5℃~10℃，深冷过程产生的高品质冷量与后续加热过程的能量消耗形成双重浪费；同时，深冷法制冷系统的压缩机运行过程中会产生大量热量，现有技术多通过空气风机直接将该热量散入大气，造成高品质热能的无端损耗；此外，吸附系统中活性炭的再生过程依赖高温氮气吹扫以提升解析效率，现有技术通常采用常温氮气吹扫或电加热器加热氮气，前者解析效果差、再生不彻底，后者则持续消耗大量电能，进一步增加了系统的运行成本。

3、可见，现有技术还有待改进和提高。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于冷凝吸附耦合的余热回收系统，实现了制冷系统余热与深冷系统余冷的梯级利用，在保证油气回收环保达标排放的前提下，有效降低系统整体能耗。

2、为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

3、一种基于冷凝吸附耦合的余热回收系统，包括油气回收模块、制冷模块、储热模块和氮气吹扫模块；所述油气回收模块用于实现油气的冷凝回收、尾气吸附净化及解析气回收；所述制冷模块的供冷端与所述油气回收模块的制冷剂输入端连接，所述制冷模块的余热输出端与所述储热模块的热量输入端连接，所述储热模块的第一热量输出端与所述油气回收模块的尾气加热端连接，所述储热模块的第二热量输出端与所述氮气吹扫模块的加热端连接；所述氮气吹扫模块的吹扫气输出端与所述油气回收模块的吹扫气入口连接。

4、所述的余热回收系统中，所述油气回收模块包括多级冷凝单元、尾气加热单元和吸附解析单元；所述多级冷凝单元的油气输入端用于连接油气入口，其油气输出端与所述尾气加热单元的冷侧连接；所述制冷模块的供冷端与所述多级冷凝单元的制冷剂输入端连接；所述尾气加热单元的第一热侧与所述储热模块的第一热量输出端连接，其油气输出端与所述吸附解析单元的进气端连接；所述吸附解析单元的排气端用于连接尾气达标排放口，其吹扫气入口与所述氮气吹扫模块的吹扫气输出端连接。

5、所述的余热回收系统中，所述多级冷凝单元包括依次串联的一级油气冷凝器、二级油气冷凝器和三级油气冷凝器；所述一级油气冷凝器的油气输入端用于连接油气入口，所述三级油气冷凝器的油气输出端与所述尾气加热单元的冷侧连接；所述制冷模块包括结构一致的一级制冷单元、二级制冷单元和三级制冷单元，所述一级制冷单元的供冷端与所述一级油气冷凝器的制冷剂输入端连接，所述二级制冷单元的供冷端与所述二级油气冷凝器的制冷剂输入端连接，所述三级制冷单元的供冷端与所述三级油气冷凝器的制冷剂输入端连接。

6、所述的余热回收系统中，所述一级制冷单元包括压缩机、空气冷凝器、膨胀阀和热回收器；所述空气冷凝器与所述压缩机的第一输出端连接，其液态制冷剂输出端通过所述膨胀阀与所述一级油气冷凝器的制冷剂输入端连接，所述一级油气冷凝器的制冷剂侧输出端与所述压缩机的吸气端连接；所述热回收器的制冷剂输入端与所述压缩机的第二输出端连接，其制冷剂侧输出端与所述压缩机的吸气端连接，所述热回收器的载热液侧与所述储热模块的热量输入端连接。

7、所述的余热回收系统中，所述储热模块包括储热单元和循环输送单元；所述储热单元的回流端分别与所述尾气加热单元的回流口以及所述氮气吹扫模块的回流口连接，其输出端与所述热回收器的载热液输入端连接；所述循环输送单元的输入端与所述热回收器的载热液输出端连接，其第一热量输出端和第二热量输出端分别与所述尾气加热单元的尾气加热端以及所述氮气吹扫模块的加热端连接。

8、所述的余热回收系统中，所述循环输送单元包括循环泵、储热液温度传感器和尾气加热器调节阀；所述循环泵的输入端与所述热回收器的载热液输出端连接，其输出端分别与所述尾气加热单元的尾气加热端以及所述氮气吹扫模块的加热端连接；所述储热液温度传感器设置于所述循环泵的输出端，用于实时监测载热液的温度；所述尾气加热器调节阀设置于所述循环泵与所述尾气加热单元的连接管路上，用于根据载热液温度动态调节连接管路的开度。

9、所述的余热回收系统中，所述氮气吹扫模块包括氮气加热单元和吹扫单元；所述氮气加热单元的冷侧用于连接外部供气单元，其热侧与所述储热模块的第二热量输出端连接；所述吹扫单元的输入端与所述氮气加热单元的输出端连接，其输出端与所述吸附解析单元的吹扫气入口连接。

10、本发明还相应地提供了一种基于冷凝吸附耦合的余热回收方法，所述余热回收方法基于如上任一所述的余热回收系统实现；所述余热回收方法包括：分别获取预设的排气阈值、预设的载热阈值，以及压缩机的实时排气温度和储热模块输出的储热液的实时载热温度；根据所述实时排气温度与预设的排气阈值的比较结果，调整所述空气冷凝器的工作状态；根据所述实时载热温度与预设的载热阈值的比较结果，调整所述储热模块分别与所述尾气加热单元和所述氮气吹扫模块之间的连通状态。

11、所述的余热回收方法中，所述根据所述实时排气温度与预设的排气阈值的比较结果，调整所述空气冷凝器的工作状态，包括：预设的排气阈值包括排气上限阈值和排气下限阈值；当实时排气温度≥排气上限阈值时，控制所述空气冷凝器开始工作；当实时排气温度≤排气下限阈值时，控制所述空气冷凝器停止工作。

12、所述的余热回收方法中，所述储热模块包括尾气加热器调节阀，所述储热模块通过所述尾气加热器调节阀与所述尾气加热单元的尾气加热端连接；所述根据所述实时载热温度与预设的载热阈值的比较结果，调整所述储热模块分别与所述尾气加热单元和所述氮气吹扫模块之间的连通状态，包括：所述预设的载热阈值包括全关阈值、载热目标控制值及全开阈值，且全关阈值＜载热目标控制值＜全开阈值；当实时载热温度＜全关阈值时，控制所述尾气加热器调节阀关闭，使所述储热模块停止向所述尾气加热单元输送储热液，仅向所述氮气吹扫模块输送储热液；当全关阈值≤实时载热温度＜全开阈值时，控制所述尾气加热器调节阀逐步开启，所述储热模块同时向所述尾气加热单元和所述氮气吹扫模块输送储热液；当所述尾气加热器调节阀处于开启状态时，若检测到所述实时载热温度≤全关阈值，则将所述实时排气温度与排气上限阈值进行比较；若所述实时排气温度＜排气上限阈值，则控制所述空气冷凝器停止运行；当所述实时载热温度≥载热目标控制值时，返回执行控制所述尾气加热器调节阀逐步开启。

13、有益效果：

14、本发明提供了一种基于冷凝吸附耦合的余热回收系统，包括油气回收模块、制冷模块、储热模块和氮气吹扫模块，所述制冷模块将压缩机运行产生的富余热量输出至储热模块，储热模块负责根据油气回收模块和氮气吹扫模块的用热需求动态分配所存储的余热；通过优先回收制冷系统压缩机润滑油产生的富余热量，而非压缩机高压排气热量，避免了传统余热回收方式对制冷效率的负面影响，实现了制冷系统余热与深冷系统余冷的梯级利用，可大幅减少或取消吸附系统的电加热器配置，显著降低深冷系统尾气加热器的负荷功率，在保证油气回收环保达标排放的前提下，有效降低系统整体能耗，提升油气回收的经济效益。