[实用新型]一种单级混合冷剂天然气液化流程运行调节系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及工程热物理与能源利用学科领域，尤其涉及一种单级混合冷剂天然气液化流程运行调节系统。

背景技术

单级混合冷剂天然气液化流程由于其具有较高的效率、结构简单、投资费用少、冷剂补充方便等优点而被广泛应用于中小型天然气液化站。该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。与所有采用混合冷剂的制冷系统相同，该流程的性能深受混合工质循环配比的影响，实际运行非常复杂。

但实际上，单级混合冷剂天然气液化流程运行时，都不可避免地要受到环境温度变化和原料气负荷变化的影响。

当环境温度变化时，混合冷剂的循环组分配比要做适当的调整才能适应变化的要求，维持系统稳定高效运行。当原料气负荷变化时，混合冷剂的流量要做适当的变化才能保持系统的冷量要求。

环境温度变化可表现为季节性气候变化和当日气温变化。现有的单级混合冷剂天然气液化流程，在应对环境温度变化时，例如在冬天，环境温度相对夏天时要低很多，此时，系统需要让冷剂循环组分中高沸点组分占比减少才能适应降低的冷凝温度，否则，过低的冷凝温度就会导致压缩机进气温度降低到露点温度，造成湿压缩，损坏压缩机。但是该流程由于系统硬件的限制，环境温度降低时，系统里的高沸点组分占比是难以减少的。或者，也可以继续增加低沸点组分也可以使得冷剂循环组分中高沸点组分占比相对减少，但是这种做法会使得系统的压力增大过多。所以实际流程在环境温度降低时，系统的冷凝温度还是维持在较高的温度下运行，这种运行方案就大大损失了环境的降温潜力，增加了大量的能耗。

原料气负荷变化是由上游气源供应不稳定引起的，气田采气工况异常或者管网调压需求都会导致原料气负荷发生变化。当原料气负荷降低时，如果系统的冷剂流量没有减小，冷量就会过剩，回热换热器出口的冷剂温度降低，容易达到冷剂循环组分的露点温度，造成压缩机湿压缩；当原料气负荷提高时，如果液化系统的冷剂流量没有增大，冷量就会不足，导致天然气就无法降低到所需的温度。在原料气负荷发生变化时，通常，运行该流程的操作人员试图去调节低温节流阀的开度去改变系统的流量，但是这种措施改变系统流量的同时，冷剂组分循环配比也会发生变化，由于此时的冷凝温度没变，我们并不希望冷剂的配比发生变化。因此，这种使得冷剂组分循环配比也发生变化的调节方式，增加了系统运行的难度和不稳定性。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种单级混合冷剂天然气液化流程运行调节系统及方法，使得单级混合冷剂天然气液化流程在实际运行中应对原料气流量值变化和环境温度值变化时，能够根据这两种变化的特点，利用调节手段，解耦调节冷剂流量和冷剂组分配比，以实现系统稳定和高效运行。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种单级混合冷剂天然气液化流程运行调节系统，包括三段压缩机C1～C3、冷凝冷却器A1～A3、多股流回热换热器4、节流机构V3、中间节流阀V4、气液分离罐B3、缓冲罐B4、可控通路气相组分调节单元1、液相组分调节单元2和控制单元3；其中，可控通路气相组分调节单元1由可控气相组分进气阀V1、可控气相组分出气阀V2和冷剂收集罐B1组成；液相组分调节单元2由气液分离罐B2和冷剂泵P1组成；

所述的三段压缩机的C1段的出口连接A1冷凝冷却器的进口，A1冷凝冷却器的出口经过缓冲罐B4连接三段压缩机的C2段的进口；所述三段压缩机的C2段的出口连接A2冷凝冷却器的进口，A2冷凝冷却器的出口连接的气液分离罐B2的气液相进口；

所述气液分离罐B2的气相出口连接三段压缩机的C3段进口，三段压缩机的C3段的出口通过A3冷凝冷却器连接至气液分离罐B3的气液相进口；气液分离罐B2的液相出口连接冷剂泵P1的进口，所述的冷剂泵P1的出口连接气液分离罐B3的液相进口；

所述的气液分离罐B3的液相出口L连接至多股流回热换热器4的进口a，气液分离罐B3的气相出口G1通过可控气相组分进气阀V1连接至冷剂收集罐B1；所述的冷剂收集罐B1的出口通过可控气相组分出气阀V2连接至三段压缩机的C1段的进口；气液分离罐B3的气相出口G2连接多股流回热换热器4的进口b；

所述的多股流回热换热器4的出口f通过节流机构V3连接至多股流回热换热器4的进口c；所述的多股流回热换热器4的出口h通过中间节流阀V4连接多股流回热换热器4的进口e,所述多股流回热换热器4的出口j通过低压管路连接至三段压缩机的C1段的进口；