一种天然气循环制冷液化设备及方法与流程

本发明涉及循环制冷液化装置的，特别是涉及一种天然气循环制冷液化设备及方法。

背景技术：

1、天然气液化冷却后体积大大缩小，仅为气态时的1/625左右，天然气液化冷却不仅提高了其运输和储存的效率，还增强了其安全性和环保性能，同时在经济上也具有显著优势，这使得液化天然气在能源领域的应用越来越广泛。

2、现有技术中，申请号为201910606214.6的专利文件，其公开了一种天然气循环制冷液化装置，包括输送管和电气柜，所述输送管上沿气体流通方向依次设有防护套、压缩机和冷凝器，所述输送管出口端连接有导流管，所述导流管前端连接有液化瓶，所述液化瓶上安装有回流装置，所述回流装置与所述电气柜相连。本发明公开的一种天然气循环制冷液化装置，通过增设回流管，对未完全液化的天然气进行回收重复液化，提高了天然气循环制冷液化的效率，同时提高了能源的利用率。

3、使用过程中发现，上述装置在对天然气进行输送的过程中冷却降温液化，缺少对天然气的固体颗粒物质过滤，影响天然气的浓度的同时也可能会对储存设备造成腐蚀。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种提高过滤效率和冷却效率的天然气循环制冷液化设备及方法。

2、本发明的一种天然气循环制冷液化设备，包括底板、输送管、防护套、压缩机和液化储罐，底板的顶端设置有压缩机，压缩机输入端与输送管的输出端连通，输送管上安装有防护套，底板的顶端设置有液化储罐，还包括过滤组件、冷凝器组件、膨胀阀组件、循环水组件和风冷组件，输送管的输入端设置有过滤组件，过滤组件用于对天然气中的固体颗粒进行滤除，压缩机的输出端与冷凝器组件的壳程输入端连通，冷凝器组件的壳程输出端通过膨胀阀组件与液化储罐的输入端连通，底板顶端设置有循环水组件，循环水组件的输出端与冷凝器组件的管程输入端连通，循环水组件上设置有风冷组件；使用时，天然气经过过滤组件过滤后在输送管中进入压缩机，压缩机将气态的天然气压缩为高温高压的液态天然气，高温高压的液态天然气经过冷凝器组件进行降温冷却，低温高压的天然气组件经过膨胀阀组件进行压力调整后进入液化储罐中进行储存，循环水组件对冷凝器组件中的高温高压的天然气进行降温冷凝，之后升温的水经过风冷组件降温冷却后再次循环使用，提高天然气的冷却降温液化操作，减少固体颗粒对天然气的影响。

3、优选的，冷凝器组件包括支板、冷凝器、壳程输入管、壳程输出管、管程输入管和管程输出管，冷凝器通过支板安装在底板的顶端，冷凝器的壳程输入端设置有壳程输入管，壳程输入管的输入端与压缩机的输出端连通，冷凝器的壳程输出端与壳程输出管的输入端连通，壳程输出管的输出端与膨胀阀组件的输入端连通，冷凝器的管程输入端设置有管程输入管，冷凝器的管程输出端设置有管程输出管；压缩后的高温高压天然气通过壳程输入管进入冷凝器的壳程中，水通过管程输入管进入冷凝器的管程中，冷凝器管程中的水对冷凝器壳程中的天然气进行冷却降温，降温后的天然气通过壳程输出管和膨胀阀组件进入液化储罐中，冷凝器管程中的水通过管程输出管外排，进行循环使用，提高冷却降温的效率。

4、优选的，膨胀阀组件包括输液管和膨胀阀，所述壳程输出管的输出端与输液管的输入端连通，输液管的输出端与液化储罐的输入端连通，输液管上设置有膨胀阀；低温高压的天然气进入输液管中并且经过膨胀阀时，低温高压的天然气的压力急剧降低，导致部分液体蒸发成气体，膨胀阀的外侧壁温度较低。

5、优选的，循环水组件包括循环水池、一号输水管、循环水泵、二号输水管、一号回水管、水套、二号回水管、三号三通管、三号输水管、三号输水阀、喷淋管、喷淋头和二号输水阀，底板的顶端设置有循环水池和循环水泵，循环水泵的输入端与一号输水管的输出端连通，一号输水管的输入端与循环水池的输出端连通，循环水泵的输出端与一组三号三通管的输入端连通，三号三通管的一组输出端与三号输水管的输入端连通，三号输水管的输出端与喷淋管的输入端连通，喷淋管套装在液化储罐的外侧壁，喷淋管的底端设置有多组喷淋头，三号输水管上安装有三号输水阀，三号三通管的另一组输入端与二号输水管的输入端连通，二号输水管的输出端与管程输入管的输入端连通，二号输水管上安装有二号输水阀，输液管上套装有水套，管程输出管的输出端与一号回水管的输入端连通，一号回水管的输出端与水套的输入端连通，水套的输出端与二号回水管的输入端连通，二号回水管的输入端与风冷组件的输入端连通；使用时，启动循环水泵，打开二号输水阀并且关闭三号输水阀，水通过二号输水管和管程输入管进入冷凝器的管程中并且对冷凝器壳程中的天然气进行冷却降温，之后管程中的水温度升高并且通过管程输出管进入一号回水管中，进入一号回水管的水进入水套内部，由于天然气在输液管中经过膨胀阀的作用压力急剧下降，导致部分液化的天然气吸收热量变成气态天然气，天然气吸收热量时，输液管的外侧壁温度降低，从而对水套内部的水进行降温操作，水套内部的水经过降温后通过二号回水管进入风冷组件进行二次降温冷却，提高能量的合理利用，当需要对液化储罐中的天然气进行二次降温时，关闭二号输水阀并且打开三号输水阀，从而使水通过三号输水管进入喷淋管中，喷淋管中的水通过多组喷淋头喷淋到液化储罐外侧壁进行冷却降温。

6、优选的，过滤组件包括一号三通管、输气管、过滤箱、阀门和二号三通管，一号三通管的两组输出端分别与一组输气管的输入端连通，两组输气管的输出端分别与二号三通管的两组输入端连通，二号三通管的输出端与输送管的输入端连通，每组输气管上分别设置有两组阀门和一组过滤箱并且过滤箱在两组阀门之间；每组过滤箱中分别设置有过滤网组件，打开第一组输气管上的两组阀门并且关闭第二组输气管上的两组阀门，从而使第一组输气管上的过滤箱对天然气进行固体颗粒的杂质固定，当对第一组过滤箱中的过滤网组件进行清理时，关闭第一组输气管上的两组阀门并且打开第二组输气管上的两组阀门，从而完成两组过滤箱的切换，切换完毕后，工作人员即可将第一组过滤箱中的过滤网组件进行取出并且进行清理，提高便捷性，实现连续性对天然气进行过滤。

7、优选的，风冷组件包括水轮机、三号回水管、转动轴、叶轮、喷淋嘴、一号支撑架、二号支撑架、驱动电机、扇叶和喷淋管架，循环水池顶端设置有一号支撑架，一号支撑架上安装有二号支撑架，二号支撑架顶端设置有驱动电机，驱动电机的输出轴延伸至二号支撑架的底端，多组扇叶在二号支撑架的下方安装在一号支撑架的输出轴上，循环水池内部转动设置有转动轴，水轮机安装在循环水池前端，水轮机的输出轴延伸至循环水池内部并且与转动轴的前端连接，多组叶轮在循环水池的内侧安装在转动轴上，二号回水管的输出端与水轮机的输入端连通，水轮机的输出端设置有三号回水管，一号支撑架的内部底端设置有喷淋管架，喷淋管架的底端设置有多组喷淋嘴，三号回水管的输出端与喷淋管架的输入端连通；二号回水管的水进入水轮机内部从而使水轮机通过输出轴带动循环水池内部的转动轴转动，进一步使转动轴在循环水池内部带动多组叶轮转动，转动的叶轮对循环水池内部的水面进行搅拌，实现降温，水轮机内部的水通过三号回水管进入喷淋管架中并且通过多组喷淋嘴喷淋至循环水池内部，启动驱动电机，从而使多组扇叶快速转动，喷淋的水自由落体时进行降温的同时扇叶加快周围的冷空气流动，进一步对喷淋的水进行降温操作，当喷淋的水掉落在多组叶轮上时，会出现水花飞溅的情况，进一步实现风冷降温，提高水的降温效率。

8、优选的，还包括排水管和排水阀，循环水池的右端设置有排水管，排水管上设置有排水阀；当需要对循环水池进行检修或者更换水时，打开排水阀，使循环水池内部的水通过排水管外排即可，提高便捷性。

9、优选的，还包括液位计，所述液化储罐上设置有液位计；液位计显示液化储罐中储存的液态天然气的体积，便于工作人员了解，提高便捷性。

10、优选的，所述二号支撑架为十字支架；十字支架对驱动电机进行支撑的同时不会对空气的快速流动造成阻碍。

11、一种天然气循环制冷液化方法包括以下步骤：

12、步骤一：打开第一组输气管上的两组阀门并且关闭第二组输气管上的两组阀门，从而使第一组输气管上的过滤箱对天然气进行固体颗粒的杂质固定；

13、步骤二：天然气经过过滤网组件过滤后在输送管中进入压缩机，压缩机将气态的天然气压缩为高温高压的液态天然气；

14、步骤三：启动循环水泵，打开二号输水阀并且关闭三号输水阀，水通过二号输水管和管程输入管进入冷凝器的管程中并且对冷凝器壳程中的天然气进行冷却降温；

15、步骤四：管程中的水温度升高并且通过管程输出管进入一号回水管中，进入一号回水管的水进入水套内部，天然气在输液管中经过膨胀阀的作用压力急剧下降，天然气吸收热量时，输液管的外侧壁温度降低，从而对水套内部的水进行降温操作，水套内部的水经过降温后通过二号回水管进入水轮机内部；

16、步骤五：水进入水轮机内部从而使水轮机通过输出轴带动循环水池内部的转动轴转动，进一步使转动轴在循环水池内部带动多组叶轮转动，转动的叶轮对循环水池内部的水面进行搅拌；

17、步骤六：水轮机内部的水通过三号回水管进入喷淋管架中并且通过多组喷淋嘴喷淋至循环水池内部，启动驱动电机，多组扇叶快速转动，喷淋的水自由落体时进行降温的同时扇叶加快周围的冷空气流动；

18、步骤七：喷淋的水掉落在多组叶轮上时，会出现水花飞溅的情况，进一步实现风冷降温，

19、步骤八：需要对液化储罐中的天然气进行二次降温时，关闭二号输水阀并且打开三号输水阀，从而使水通过三号输水管进入喷淋管中，喷淋管中的水通过多组喷淋头喷淋到液化储罐外侧壁进行冷却降温；

20、步骤九：对第一组过滤箱中的过滤网组件进行清理，关闭第一组输气管上的两组阀门并且打开第二组输气管上的两组阀门，从而完成两组过滤箱的切换，切换完毕后，工作人员即可将第一组过滤箱中的过滤网组件进行取出并且进行清理。

21、与现有技术相比本发明的有益效果为：使用时，天然气经过过滤组件过滤后在输送管中进入压缩机，压缩机将气态的天然气压缩为高温高压的液态天然气，高温高压的液态天然气经过冷凝器组件进行降温冷却，低温高压的天然气组件经过膨胀阀组件进行压力调整后进入液化储罐中进行储存，循环水组件对冷凝器组件中的高温高压的天然气进行降温冷凝，之后升温的水经过风冷组件降温冷却后再次循环使用，提高天然气的冷却降温液化操作，减少固体颗粒对天然气的影响。