一种“零排放”油气回收装置和方法与流程

1.本发明属于船舶货油舱废气处理技术领域，具体涉及到一种废气“零排放”油气回收装置和方法。


背景技术：

2.船舶油类货物运输的高速发展，极大满足了经济社会发展需求，但也带来了油气的挥发性有机污染物voc，volatile organic compounds对大气的污染。
3.原油船舶运输是我国原油进口最重要的运输方式，原油在运输及码头装船作业中产生高浓度、大处理量的油气排放，不仅造成巨大的经济损失，而且导致海洋及码头周边地区环境污染，给生产、生活带来潜在安全隐患。
4.随着港口码头的油气回收装置开始受到重视，油气回收装置在原油运输船舶的应用也即将变得十分必要和迫切，将逐步成为原油运输船舶上不可或缺的配套装备。然而陆地上现有的码头油气回收技术存在能耗高、设备体积大、排放不稳定、回收不彻底等缺陷，所以研究一种能耗低、体积小、不产生二次污染的油气回收装置应有于船舶上是非常必要和紧迫的。


技术实现要素：

5.1.所要解决的技术问题：陆地上现有的码头油气回收技术存在能耗高、设备体积大、排放不稳定、回收不彻底等缺陷。
6.2.技术方案：为了解决以上问题，本发明提供了一种“零排放”油气回收装置，包括船舶货油舱，所述船舶货油舱出口设有透气管，所述透气管连接缓冲罐，所述缓冲罐的另一端连接油气增压机，所述油气增压机另一端和冷干机连接，所述油气增压机和冷干机都设有出油口，通过管道连接到储罐的进油口，所述冷干机后的油气管路分为三个方向：第一路，返回船舶货油舱；第二路，紧急排空，末端配有管端阻火器；第三路，油气管道接入惰气发生器的空气进口管上，且在接入点之前的油气管道上配有可调节阀门，风机和出风口和空气管路连接，所述惰气发生器前部分为燃烧装置，后部分为降温除雾除尘装置，所述燃烧装置通过第一泵和储罐连接，同时通过第二泵和燃油柜接，所述惰气发生器和惰气增压机连接，所述惰气增压机另一端和惰气储罐连接，所述惰气储罐的出口在所述船舶货油舱上方，所述出口设有有减压阀和自动控制阀门。
7.所述船舶货油舱设有压力变送器，并将船舶货油舱1的气相空间压力上传至控制系统。
8.所述透气管设有独立的自动阀门。
9.所述缓冲罐内设有温度传感器、浓度传感器和压力传感器，并将采集的温度、浓度、压力的参数传输到控制系统。
10.所述缓冲罐内加装有脱硫剂。
11.所述油气增压机为防爆型水冷增压机，出气压力在0~10bar之间。
12.所述空气管道中设有混合器，所述混合器设置在空气管道中油气接入点之后。
13.所述惰气发生器优先使用从储罐供给过来的回收液，所述储配有液位计，并将采集的液位传输到控制系统。
14.本发明还提供了一种使用所述的“零排放”油气回收装置进行油气回收的方法，包括以下步骤：步骤一：当船舶货油舱内的气相空间压力达到一定值时，系统自动打开油气回收管道总阀，油气进入缓冲罐内，同时，启动油气增压机，将油气压力由常压提高至4~8bar，油气经增压机后冷却器冷却至常温后，部分高碳烃类在此液化，回收液经管道流至储罐12进行储存；步骤二：高压油气接着进入冷干机进行冷却；液化的油气回收液经管道汇流至储罐12储存；步骤三：经过冷干机后，舱压在设定值值范围内的情况下，低温油气直接回到货油舱；如果外温影响，舱压高于设定值，进入下一步；步骤四：冷干机处理过的油气通往惰气发生器，油气管道接入惰气发生器空气进口管上，并且在接入点之前的油气管道上配有可调节阀门，系统对混合油气后的惰气发生器进气的氧含量、总烃含量进行监测，根据监测结果调节、控制油气和空气的比例，同时系统也对惰气发生器的总进气量进行监测，根据设计的风油比，控制燃油量；步骤五：惰气发生器的燃油优先使用通过第一泵供给的储罐内储存的回收液，当回收液储量不够时，启动第二泵10，使用日用燃油作为补充，惰气发生器除了具备产生合格惰气的功能以外，还具备惰气处理能力，使得出口的惰气含氧量、含水量及含尘量都低于设定值；步骤六：经惰气增压机的作用，将惰气加压至8bar以上，储存于惰气储罐内，惰气储罐安装在甲板区域，当货油舱压力低于一定值时，系统会自动打开供气阀，对相应的货舱进行补惰，从而使货舱维持一个低货损的状态。
15.在步骤三中，如果冷却温度高于0℃，所述冷干机的冷箱为单通道；如果冷却温度低于0℃，则冷箱设置为双通道，当某一通道结霜冰堵时可切换至另外一个通道进行工作。
16.3.有益效果：本发明提供的油气回收装置不仅将达不到油品标准的回收液加以利用，同时也没有任何碳氢化合物排放至大气中污染空气，而且能耗低、体积小、不产生二次污染。
附图说明
17.图1是本发明的结构示意图。
18.附图标记说明：1.船舶货油舱；2.缓冲罐；3.油气增压机；4.冷干机；5.风机；6.惰气发生器；7.惰气增压机；8.惰气储罐；9.燃油柜；10.第二泵；11.第一泵；12.储罐。
具体实施方式
19.下面结合附图来对本发明进行详细说明。
20.如图1所示，船舶货油舱1出口安装透气管，并汇流值缓冲罐2，同时每根透气管都有独立的自动阀门控制油气的流动，船舶货油舱1都设有压力变送器，将船舶货油舱1的气相空间压力上传至系统。一般来讲，一艘液货船分有多个船舶货油舱1，每个船舶货油舱1出口安装透气管，并汇流值缓冲罐2。
21.当船舶货油舱1气相空间压力达到系统设定值后，对应的透气管阀门打开，则油气
汇入到缓冲罐2。缓冲罐2的设计压力满足防爆要求，确保极端状况下的安全。缓冲罐2内对油气的温度、浓度、压力的参数进行监测。如果油气中的h2s含量较高，则缓冲罐2内加装脱硫剂，并配有冷却水盘管，即缓冲罐2具备脱硫功能。
22.油气增压机3为防爆型水冷增压机，体积较小，出气压力在0~10bar之间可调，根据油品不同，调节至最佳、最节能的工作压力。在加压以及冷却共同作用下，油气增压机3可回收部分油气，回收液通过管道流至储罐12储存。加压后的油气进入冷干机4进行冷却，冷干机为单级制冷装置，冷却温度在-30℃~10℃之间可调。根据油品不同冷干机4的蒸发器分为单通道或双通道型式，即，如果冷却温度在0℃以上，则蒸发器为单通道；如果冷却温度在0℃以下，增蒸发器为双通道。双通道冷干机4可以进行通道切换，并能保证油气出口温度波动较低。冷干机4回收的油气同样流至储罐12中进行储存。
23.冷干机4后的油气管路分为三个方向：第一路，返回船舶货油舱1；第二路，紧急排空，末端配有管端阻火器；第三路，通往惰气发生器6空气管路。每一路管道都配有自动控制的阀门，用于切换油气流向。
24.在货油舱1气相压力允许的情况，正常油气会通过第一路管道返回货油舱1，形成一个闭循环，通过回收部分油气以及降低油气温度，可以使得货油舱1的压力降低到正常值。第二路仅在紧急情况时才使用，排放的油气同样是经过处理，符合国家相关标准要求的。第三路在货油舱1压力较大，不允许处理后的油气返舱条件下才打开、使用。
25.风机5、惰气发生器6惰气增压机7和第二泵10均位于安全区域。惰气发生器6为立式或卧式结构，其主要作用是将油气中残留的烃类以及回收的液态烃类与适量空气混合在惰气发生器6中进行配烧，产生合格的惰性气体氧含量小于5%。油气通过一个可以调节开度的阀门后汇入惰气发生器6空气管道，空气由一台可以调节流量的风机5提供。油气接入点之后的空气管道配有混合器，使油气和空气混合均匀。系统对混合气体的氧含量、总烃含量、气体流量等参数进行监测，自动计算出燃烧所需要的油量，同时系统控制第一泵11从储罐12以及第二泵10从燃油柜9向惰气发生器6供油。
26.第一泵11、第二泵10均可以调节流量，系统优先使用第一泵11从储罐12供给过来的回收液，储罐12配有液位计，并有远传功能，当回收液液位降至设定值时，发出报警，第一泵11降低流量运行直至停止，同时第二泵10启动运行直至达到设定流量。
27.惰气发生器6前部为燃烧装置，后部为降温、除雾除灰装置。经处理后的合格惰气由惰气增压机7增压至1~10bar后，存入惰气储罐8中，惰气储罐8位于甲板区域，其出口有减压阀和自动控制阀门，当夜晚或环境温度降低等原因造成货油舱1的压力降低时，自动开启惰气储罐8出口阀门，向货油舱1补惰。从而使货舱维持一个低货损的状态，由此，不仅将达不到油品标准的回收液加以利用，同时也没有任何碳氢化合物排放至大气中污染空气。
28.本发明还提供了一种使用所述的“零排放”油气回收装置进行油气回收的方法，当船舶货油舱内的气相空间压力达到一定值时，系统自动打开油气回收管道总阀，油气进入缓冲罐内。同时，启动油气增压机，将油气压力由常压提高至4~8bar，油气经增压机后冷却器冷却至常温后，会有部分高碳烃类在此液化，回收液经管道流至储罐进行储存。高压油气接着进入冷干机进行冷却，冷却温度可根据油气种类而设定。如果冷却温度高于0℃，冷箱为单通道；如果冷却温度低于0℃，则冷箱设置为双通道，当某一通道结霜冰堵时可切换至另外一个通道进行工作。液化的油气回收液经管道同样汇流至储罐储存。正常在舱压允许
的情况下，低温油气直接回到货油舱，此时油气中的总烃含量较低，同时温度也较低，回到货油舱后可以抑制油气挥发，减少货损，同时没有任何油气排放到大气中。如果外界温度较高，舱压高居不下，则冷干机处理过的油气通往惰气发生器。油气管道接入惰气发生器空气进口管上，并且在接入点之前的油气管道上配有可调节阀门。系统对混合油气后的惰气发生器进气的氧含量、总烃含量进行监测，根据监测结果调节、控制油气和空气的比例。同时系统也对惰气发生器的总进气量进行监测，根据设计的风油比，控制燃油量。惰气发生器的燃油优先使用通过第一泵供给的储罐内储存的回收液，当回收液储量不够时，启动第二泵，使用日用燃油作为补充。惰气发生器除了具备产生合格惰气的功能以外，还具备惰气处理能力，使得出口的惰气含氧量、含水量及含尘量都处于较低水平。而后，经惰气增压机的作用，将惰气加压至8bar以上，储存于惰气储罐内。惰气储罐安装在甲板区域，当货油舱压力低于一定值时，系统会自动打开供气阀，对相应的货舱进行补惰，从而使货舱维持一个低货损的状态。
29.本发明减排、节能效果十分显著，以处理量为400m
³
/h油气回收装置为例，机组每小时可减排碳氢化合物200kg，如以每年运行2000h计，可减排碳氢化合物400000kg，折合571440kg标准煤，大大减少了碳排放量。