[实用新型]单级混合冷剂天然气液化流程冷剂浓度控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及气体的压缩和液化领域，具体涉及单级混合冷剂天然气液化流程冷剂浓度控制系统。

背景技术

由于非共沸混合冷剂的液相积存，使得混合冷剂制冷系统的运行冷剂浓度与所需的充注浓度相差甚远，如何根据优化的运行浓度充注冷剂是所有非共沸制冷系统中的一个难点。

单级混合冷剂(SMR)天然气液化流程一般采用多级压缩，五种组分混合工质（N₂/CH₄/C₂H₄/C₃H₈/iC₅H₁₂）进行制冷。SMR工艺流程简单，广泛应用于中小型天然气液化站。

混合冷剂天然气液化流程的运行非常复杂，当混合冷剂的冷凝温度变化时，为保证流程的安全运行，液化流程冷剂的浓度也应相应改变。实际运行中，这种浓度的变化非常困难。当需要增加一种组分的浓度，除了要充注这种组分冷剂之外还应泄掉部分其他组分冷剂，从而保证系统中冷剂的总量，以保持运行压力。因此这种通过变充注冷剂量来改变冷剂运行浓度的做法很难实现。目前的天然气液化系统运行中，往往使得冷剂的冷凝温度保持在一个较高的温度下，从而保证系统运行工况的稳定运行。比如，当环境温度降低时，采用降低冷凝器中的冷却水流量或空气流量来使冷凝温度保持恒定。但是，这种运行方案损失了环境的降温潜力，增加了大量能耗。

实用新型内容

为了克服单级混合冷剂天然气液化系统冷剂充注困难及目前定工况运行能耗大的不足，本实用新型提供单级混合冷剂天然气液化流程冷剂浓度控制系统。

本实用新型采用如下技术手段：

一种单级混合冷剂天然气液化流程冷剂浓度控制系统，包括冷箱换热单元、液化天然气降压阀、可控J-T节流元件、第一级变频压缩机、第一级气液分离器、第二级变频压缩机、第二级气液分离器、第一级变频液体泵、第二级变频液体泵、缓冲罐、第一级冷却器、第二级冷却器和控制单元；

所述控制单元包括第一控制器、第二控制器、第三控制器及第四控制器；

所述第一控制器通过采集冷箱换热单元高温端换热温差作为反馈信号调节第一级变频液体泵的转速；

所述第二控制器通过采集冷箱换热单元低温端换热温差作为反馈信号调节第二级变频液体泵的转速；

所述第三控制器通过采集液化天然气降压阀的进出口温差作为反馈信号调节第一级变频压缩机及第二级变频压缩机的转速；

所述第四控制器通过采集可控J-T节流元件出口冷剂压力作为反馈信号调节可控J-T节流元件的开度。

所述第一控制器通过采集冷箱换热单元高温端换热温差作为反馈信号调节第一级变频液体泵的转速，具体为：若冷箱换热单元高温端换热温差高于预设值，则降低第一级变频液体泵的转速，减少高沸点组分的流量，反之，则提高第一级变频液体泵的转速，增加高沸点冷剂组分的流量。

所述第二控制器通过采集冷箱换热单元低温端换热温差作为反馈信号调节第二级变频液体泵的转速，具体为：若冷箱换热单元低温端换热温差高于预设值，则提高第二级变频液体泵的转速，增加中温沸点冷剂组分的流量，反之，则降低第二级变频液体泵的转速，减少中温沸点冷剂组分的流量。

所述第三控制器通过采集液化天然气降压阀的进口与出口温差作为反馈信号调节第一级变频压缩机及第二级变频压缩机的转速；具体为：若液化天然气降压阀的进出口温差高于预设值，则提高第一级变频压缩机及第二级变频压缩机的转速，增加冷剂流量，反之，则降低第一级变频压缩机及第二级变频压缩机的转速，减小冷剂流量。

本实用新型的有益效果：

对冷剂的充注浓度要求较低，可以根据其冷箱换热单元高温端与低温端的换热温差自动调节冷剂运行浓度，保证SMR流程在不同工况下高效稳定运行，而且控制系统简单，容易实现。

附图说明

图1是单级混合冷剂天然气液化流程冷剂浓度控制系统结构示意图。

图中示出：

1—冷箱换热单元，2—可控J-T节流元件，3—缓冲罐，4—第一级变频压缩机，5—第一级冷却器，6—第一级气液分离器，7—第二级变频压缩机，8—第二级冷却器，9—第二级气液分离器，10—第一级变频液体泵，11—第二级变频液体泵，12—液化天然气降压阀，13—控制单元，14-第一控制器，15-第二控制器，16-第三控制器，17—第四控制器；

其中，直线表示冷剂及天然气工质的流路，虚线表示信号输入，点划线表示控制指令输出。