一种放空天然气车载收集系统及方法与流程

1.本发明设计用于石油化工环保技术领域，具体涉及一种放空天然气车载收集系统及方法。


背景技术：

2.天然气是指自然界中存在的一类可燃性气体，是一种化石燃料，其在一次能源消费中与煤和石油将并驾齐驱。在开采、输送和加工过程中，由于生产与作业的需要，都存在放空天然气的现象，常采用冷放空和热放空两种形式。例如，在国内外油气田生产过程中，最初都存在放空天然气的现象，尤其是新井钻完固井试油时或多或少都会有气体排出，常采用热放空方式(燃烧放空天然气)；在输气管线(长输管道或城市燃气管道)改线碰口或事故维抢修时，需要放空管道里面天然气，一般气量比较少时可以直接排放，气量大时采用火炬点燃放空；在天然气输气站场生产中，需要定期对管线、过滤器、分离器等进行排污作业，作业之前则需进行天然气放空，常采用放空火炬进行燃烧排放，以保证作业安全。但是，不管采用哪种放空方式，均会导致大量的能源浪费、污染大气环境、造成生态破坏、扰民甚至造成坏的社会影响及舆论。
3.减少直接放空和燃烧放空的传统天然气放空作业，而将放空的天然气进行回收并加以利用，是十分重要且具有现实意义的。但现有的放空天然气收集系统及方法，未考虑经济性和时效性对实际工程的影响，仅靠放空天然气自身的压力进行回收，收集效率较低，未对天然气进行过滤分类和杂质排污，大都以气体的形式保存，经济效益不高，安全性较低，且存在着设备庞大、不能灵活搬迁、或是投资与采出比严重失衡；为了高效地促进放空天然气的回收，有必要发明一种新的天然气放空收集系统及方法。
4.所发明的放空天然气车载收集系统及方法除了解决现有技术存在的问题，还需满足以下要求：
5.1.放空天然气车载收集系统需考虑经济性和时效性对实际工程的影响，不能仅靠放空天然气自身的压力进行回收，需保压增压以提高整个收集作业的效率。
6.2.放空天然气的收集系统应能够对天然气进行过滤分类和杂质排污，以便后续直接销售于用户端，降低生产成本。
7.3.放空天然气应以液态的形式保存于收集系统中，储存空间需求小，便于运输，经济效益更高。
8.4.放空天然气的收集系统需要考虑面向不同作业对象和作业工况的灵活性和适用性。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于：针对天然气开采、输送和加工过程中，由于生产与作业的需要，都存在放空天然气的现象，为了避免浪费和污染环境，发明一种放空天然气车载收集系统及方法，实现了对放空天然气的快速收集、储存及运输。在收集过程中采用电动抽气机和
稳压稳流预存装置，有效地提高了收集的工作效率；气体冷却器、气液分离器和干燥过滤器对天然气进行净化处理，保证了收集系统的安全清洁；采用液化天然气压缩机进行压缩，扩大储存空间，气化潜热高，充装能力大，经济效益更高；设置紧急切断阀，具有结构简单，反应灵敏，动作可靠，事故自锁及手动复位功能，保证收集系统的安全作业；本系统做成车载移动式，能实现长距离天然气的回收和运输，并在管线之间采用法兰和快装接头的连接方式，增强了整个系统的灵活性和适用性。
10.本发明采用如下技术方案：
11.1.一种放空天然气车载收集系统，其特征在于，包括：抽气模块、稳压稳流模块、天然气净化模块、天然气液化模块、车载动力模块、储液运输模块和应急功能模块。
12.所述的抽气模块包括法兰、启闭阀、温度计ⅰ、压力表ⅰ、泄压阀ⅰ、电动抽气机和止回阀ⅰ，其中抽气模块与停输管道阀室内的阀门通过法兰相连。
13.所述的稳压稳流模块包括稳压稳流预存装置、温度计ⅱ和压力表ⅱ。
14.所述的天然气净化模块包括温度计ⅲ、压力表ⅲ、泄压阀ⅱ、气体冷却器、气液分离器、排污阀ⅰ、残渣储罐和干燥过滤器。
15.所述的天然气液化模块包括温度计ⅳ、压力表ⅳ、泄压阀ⅲ、液化天然气压缩机、止回阀ⅱ、电动柱塞泵、排液阀ⅰ和快装接头ⅰ，其中天然气液化模块通过快装接头ⅰ与储液运输模块相连。
16.所述的车载动力模块包括变压器、发电机组、车载底盘和车头，其中变压器用于调压，发电机组用于电动抽气机、液化天然气压缩机和电动柱塞泵供电，车载底盘上安装有抽气模块、稳压稳流模块、天然气净化模块、天然气液化模块、变压器和发电机组。
17.所述的储液运输模块包括液化天然气运输车、lng储罐、排液阀ⅱ、快装接头ⅱ和排污阀ⅱ，其中排液阀ⅱ和排污阀ⅱ都位于lng储罐底部，快装接头ⅱ可与外部管线相连。
18.所述的应急功能模块包括温度计
ⅴ
、压力表
ⅴ
、液位计、泄压阀ⅳ和紧急切断阀。
19.2.进一步地，所述的一种放空天然气车载收集系统，其特征在于：所述的抽气模块与停输管道阀室内的阀门之间通过法兰连接，沿着天然气流动方向的进气管线上依次固定安装有启闭阀、温度计ⅰ、压力表ⅰ、泄压阀ⅰ和止回阀ⅰ，所述的温度计ⅰ和压力表ⅰ能监测进气管线内的温度和压力的变化情况，当管线内压力超过预定的阈值时，泄压阀ⅰ可以自动开启，对管线进行泄压处理，所述的止回阀ⅰ能防止天然气倒流，避免造成电动抽气机故障，所述的电动抽气机能将停输管道内的天然气快速的抽出，所述的稳压稳流预存装置顶部设置有温度计ⅱ和压力表ⅱ，并能调节天然气的压力和气流，使天然气平稳的流入到天然气净化模块。
20.进一步地，所述的一种放空天然气车载收集系统及方法，其特征在于：所述的气体冷却器对天然气进行降温处理，避免天然气进入液化天然气压缩机中压缩时温度过高，所述的气液分离器将天然气中的杂质和气体分开，杂质从气液分离器的底部流入残渣储罐中储存，气体从气液分离器的顶部流出，所述的干燥过滤器再对天然气进行过滤处理，最后，净化后的天然气进入天然气液化模块中。
21.进一步地，所述的一种放空天然气车载收集系统，其特征在于：所述的液化天然气压缩机对净化后的天然气进行液化处理，所述的止回阀ⅱ可防止液化天然气倒流，避免造成液化天然气压缩机故障，所述的变压器用于调压，所述的发电机组用于电动抽气机、液化
天然气压缩机和电动柱塞泵供电，所述的车载底盘上安装有抽气模块、稳压稳流模块、天然气净化模块、天然气液化模块、变压器和发电机组。
22.进一步地，所述的一种放空天然气车载收集系统，其特征在于：所述的储液运输模块和天然气液化模块之间通过快装接头ⅰ连接，所述的lng储罐进液管线上装有紧急切断阀，发生突发情况时，紧急切断阀可自动关断，所述的温度计
ⅴ
、压力表
ⅴ
和液位计能监测lng储罐里温度、压力及液位的变化情况，所述的lng储罐底部设置有排污管线和排液管线，排液管线上安装有快装接头ⅱ，快装接头ⅱ可与外部管线相连，所述的排污阀ⅱ能将lng储罐内残留的废渣排出，以避免废渣影响lng储罐的容积以及再次储存的液化天然气的品质。
23.进一步地，所述系统放空天然气车载收集方法，其特征在于：它包括以下步骤：
24.s1：作业前准备，具体包括以下步骤：
25.两辆运输车行驶到作业现场，将储液运输模块和天然气液化模块通过快装接头ⅰ相连，抽气模块与停输管道阀室内的阀门之间通过法兰相连，检查各阀件及设备，整理管线和导线，准备作业；
26.s2：抽气作业，具体包括以下步骤：
27.s21：启动发电机组，开始供电，打开启闭阀，停输管道内的天然气被快速的抽入到电动抽气机中，再从电动抽气机进入到稳压稳流预存装置内；
28.s22：温度计ⅰ和压力表ⅰ能监测管线内的压力和温度的变化情况，通过泄压阀ⅰ可观测管线内的压力是否超过了阈值，止回阀ⅰ防止天然气倒流，避免造成电动抽气机故障；
29.s23：温度计ⅱ和压力表ⅱ能监测稳压稳流预存装置内压力和温度的变化情况，使收集到的天然气平稳的流入到天然气净化模块；
30.s3：天然气净化过程，具体包括以下步骤：
31.s31：气体冷却器对天然气进行降温处理，避免天然气进入液化天然气压缩机中压缩时温度过高；
32.s32：气液分离器将气液分离器将天然气中的杂质和气体分开，气体从气液分离器的顶部排出；
33.s33：打开排污阀ⅰ，将气液分离器中分离出来的杂质排出到残渣储罐中储存；
34.s34：干燥过滤器再对天然气进行过滤处理，最后，净化后的天然气进入天然气液化模块中进行液化处理；
35.s4：天然气液化过程，具体包括以下步骤：
36.s41：净化后的天然气经过液化天然气压缩机处理，转化成液化天然气；
37.s42：液化天然气压缩机的排液端口连接有止回阀ⅱ，防止液化天然气倒流，避免造成液化天然气压缩机故障；
38.s43：在液化天然气压缩机排液端口连接有电动柱塞泵，通过电动柱塞泵将液化天然气抽出；
39.s5：储液运输过程，具体包括以下步骤：
40.s51：打开排液阀ⅰ，液化天然气通过液化天然气压缩机的排液管线送至 lng储罐中储存；
41.s52：液化天然气再由液化天然气运输车输送至外部，外部管线与快装接头ⅱ相连后，打开排液阀ⅱ，即可对储存的液化天然气进行二次使用；
42.s53：当lng储罐内的液化天然气被再次利用后，打开排污阀ⅱ，lng储罐内残留的废渣可以通过排污管线排出，以避免废渣影响lng储罐的容积以及再次储存的液化天然气的品质；
43.s6：应急保护作业，具体包括以下步骤：
44.温度计
ⅴ
、压力表
ⅴ
和液位计可以监测到lng储罐里温度、压力及液位的变化，发生突发情况时，紧急切断阀可自动关断；
45.s7：对停输管道内剩余天然气进行氮气置换作业，关闭整个系统电源及阀，两辆运输车驶离现场。
46.采用上述技术方案后，本发明具有如下有益效果：
47.1.在收集过程中采用电动抽气机和稳压稳流预存装置，有效地提高了对放空天然气的收集效率。
48.2.气体冷却器、气液分离器和干燥过滤器对天然气进行净化处理，保证了收集系统的安全清洁。
49.3.在收集过程中，天然气经液化天然气压缩机进行压缩，扩大储存空间，气化潜热高，充装能力大，经济效益更高。
50.4.设置紧急切断阀，具有结构简单，反应灵敏，动作可靠，事故自锁及手动复位功能，保证收集系统的安全作业。
51.5.本系统做成车载移动式，能实现长距离天然气的回收和运输，并在管线之间采用法兰和快装接头的连接方式，增强了整个系统的灵活性和适用性。
附图说明
52.图1为本发明的结构示意图；
53.图2为本发明提供的一种放空天然气收集方法流程图；
54.图中，0
‑
1为抽气模块，0
‑
2为稳压稳流模块，0
‑
3为天然气净化模块，0
‑
4 为天然气液化模块，0
‑
5为车载动力模块，0
‑
6为储液运输模块，0
‑
7为应急功能模块。101
‑
法兰，102
‑
启闭阀，103
‑
温度计ⅰ，104
‑
压力表ⅰ，105
‑
泄压阀ⅰ， 106
‑
电动抽气机，107
‑
止回阀ⅰ，201
‑
稳压稳流预存装置，202
‑
温度计ⅱ，203
‑ꢀ
压力表ⅱ，301
‑
温度计ⅲ，302
‑
压力表ⅲ，303
‑
泄压阀ⅱ，304
‑
气体冷却器， 305
‑
气液分离器，306
‑
排污阀ⅰ，307
‑
残渣储罐，308
‑
干燥过滤器，401
‑
温度计ⅳ，402
‑
压力表ⅳ，403
‑
泄压阀ⅲ，404
‑
液化天然气压缩机，405
‑
止回阀ⅱ， 406
‑
电动柱塞泵，407
‑
排液阀ⅰ，408
‑
快装接头ⅰ，501
‑
变压器，502
‑
发电机组， 503
‑
车载底盘，504
‑
车头，601
‑
液化天然气运输车，602
‑
lng储罐，603
‑
排液阀ⅱ，604
‑
快装接头ⅱ，605
‑
排污阀ⅱ，701
‑
温度计
ⅴ
，702
‑
压力表
ⅴ
，703
‑
液位计，704
‑
泄压阀ⅳ，705
‑
紧急切断阀。
具体实施方式
55.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明做进一步的描述，在本发明的描述中，需要理解的是，使用
“ⅰ”
、
“ⅱ”
、
“ⅲ”
、
“ⅳ”
、
“ⅴ”
等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
56.如图1所示，一种放空天然气车载收集系统，包括抽气模块0
‑
1、稳压稳流模块0
‑
2、
天然气净化模块0
‑
3、天然气液化模块0
‑
4、车载动力模块0
‑
5、储液运输模块0
‑
6和应急功能模块0
‑
7，所述的抽气模块0
‑
1包括法兰101、启闭阀102、温度计ⅰ103、压力表ⅰ104、泄压阀ⅰ105、电动抽气机106和止回阀ⅰ107，所述的稳压稳流模块0
‑
2包括稳压稳流预存装置201、温度计ⅱ202 和压力表ⅱ203，所述的天然气净化模块0
‑
3包括温度计ⅲ301、压力表ⅲ302、泄压阀ⅱ303、气体冷却器304、气液分离器305、排污阀ⅰ306、残渣储罐307 和干燥过滤器308，所述的天然气液化模块0
‑
4包括温度计ⅳ401、压力表ⅳ402、泄压阀ⅲ403、液化天然气压缩机404、止回阀ⅱ405、电动柱塞泵406、排液阀ⅰ407和快装接头ⅰ408，所述的车载动力模块0
‑
5包括变压器501、发电机组 502、车载底盘503和车头504，所述的储液运输模块0
‑
6包括液化天然气运输车601、lng储罐602、排液阀ⅱ603、快装接头ⅱ604和排污阀ⅱ605，所述的应急功能模块0
‑
7包括温度计
ⅴ
701、压力表
ⅴ
702、液位计703、泄压阀ⅳ704 和紧急切断阀705。
57.所述的温度计ⅰ～
ⅴ
和压力表ⅰ～
ⅴ
主要用于监测收集系统自身的工作状态，以保障操作人员的安全。
58.所述的泄压阀ⅰ105、泄压阀ⅱ303、泄压阀ⅲ403和泄压阀ⅳ704主要用于对管线和设备进行泄压处理，避免设备和管线内的压力过高。
59.所述的电动抽气机106主要用于将停输管道内的天然气快速的抽出。
60.所述的稳压稳流预存装置201主要用于调节天然气的压力和气流，保证供给天然气净化模块0
‑
3稳定的天然气流量。
61.所述的气体冷却器304、气液分离器305和干燥过滤器308主要用于天然气的净化处理。
62.所述的残渣储罐307主要用于储存气液分离器305剩下的杂质。
63.所述的液化天然气压缩机404主要用于天然气的液化处理。
64.所述的发电机组502用于电动抽气机106、液化天然气压缩机404和电动柱塞泵406供电。
65.所述的lng储罐602主要用于储存液化天然气。
66.所述的抽气模块0
‑
1与停输管道阀室内的阀门之间通过法兰101连接，所述的稳压稳流模块0
‑
2与抽气模块0
‑
1之间通过管线连接，所述的天然气净化模块0
‑
3与稳压稳流模块0
‑
2之间通过管线连接，所述的天然气液化模块0
‑
4与天然气净化模块0
‑
3之间通过管线连接，所述的发电机组502与变压器501之间通过导线连接，所述的变压器501与电动抽气机106、液化天然气压缩机404 和电动柱塞泵406之间通过导线连接，所述的储液运输模块0
‑
6与天然气液化模块0
‑
4之间通过快装接头ⅰ408连接。
67.所述的应急功能模块0
‑
7上设置有温度计
ⅴ
701、压力表
ⅴ
702、液位计703、泄压阀ⅳ704和紧急切断阀705，可以侦测到lng储罐602里温度、压力及液位的变化,发生突发情况时，紧急切断阀705可自动关断。
68.如图2所示，本技术基于上述一种放空天然气车载收集系统，还提供了该系统放空天然气车载收集方法，该方法包括如下步骤：
69.s1：作业前准备，具体包括以下步骤：
70.两辆运输车行驶到作业现场，将储液运输模块0
‑
6和天然气液化模块0
‑
4 通过快装接头ⅰ408相连，抽气模块0
‑
1与停输管道阀室内的阀门之间通过法兰101相连，检查各阀
件及设备，整理管线和导线，准备作业；
71.s2：抽气作业，具体包括以下步骤：
72.s21：启动发电机组502，开始供电，打开启闭阀102，停输管道内的天然气被快速的抽入到电动抽气机106中，再从电动抽气机106进入到稳压稳流预存装置201内；
73.s22：温度计ⅰ103和压力表ⅰ104能监测管线内压力和温度的变化情况，通过泄压阀ⅰ105可观测管线内的压力是否超过了阈值，止回阀ⅰ107防止天然气倒流，避免造成电动抽气机106故障；
74.s23：温度计ⅱ202和压力表ⅱ203能监测稳压稳流预存装置201内压力和温度的变化情况，使收集到的天然气平稳的流入到天然气净化模块0
‑
3；
75.s3：天然气净化过程，具体包括以下步骤：
76.s31：气体冷却器304对天然气进行降温处理，避免天然气进入液化天然气压缩机404中压缩时温度过高；
77.s32：气液分离器305将天然气中的杂质和气体分开，气体从气液分离器 305的顶部流出；
78.s33：打开排污阀ⅰ306，将气液分离器305中分离出来的杂质排出到残渣储罐307中储存；
79.s34：干燥过滤器308再对天然气进行过滤处理，最后，净化后的天然气进入天然气液化模块0
‑
4中进行液化处理；
80.s4：天然气液化过程，具体包括以下步骤：
81.s41：净化后的天然气经过液化天然气压缩机404处理，转化成液化天然气；
82.s42：液化天然气压缩机404的排液端口连接有止回阀ⅱ405，防止液化天然气倒流，避免造成液化天然气压缩机404故障；
83.s43：在液化天然气压缩机404排液端口连接有电动柱塞泵406，通过电动柱塞泵406将液化天然气抽出；
84.s5：储液运输过程，具体包括以下步骤：
85.s51：打开排液阀ⅰ407，液化天然气通过液化天然气压缩机404的排液管线送至lng储罐602中储存；
86.s52：液化天然气再由液化天然气运输车601输送至外部，外部管线与快装接头ⅱ604相连后，打开排液阀ⅱ603，即可对储存的液化天然气进行二次使用；
87.s53：当lng储罐602内的液化天然气被再次利用后，打开排污阀ⅱ605， lng储罐602内残留的废渣可以通过排污管线排出，以避免废渣影响lng储罐602的容积以及再次储存的液化天然气的品质；
88.s6：应急保护作业，具体包括以下步骤：
89.温度计
ⅴ
701、压力表
ⅴ
702和液位计703可以监测到lng储罐602里温度、压力及液位的变化，发生突发情况时，紧急切断阀705可自动关断；
90.s7：对停输管道内剩余天然气进行氮气置换作业，关闭整个系统电源及阀，两辆运输车驶离现场。
91.本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围
之内。