一种压缩天然气卸气装置及调节控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种将CNG槽车回收的零散天然气、页岩气、油田伴生气等边际天然气安全、高效卸放进天然气集气站、外输站等站场的卸气装置，具体涉及一种压缩天然气卸气装置及调节控制方法，属于天然气集输工程领域。
【背景技术】
[0002]常规天然气田以及页岩气等非常规天然气田在勘探开发过程中，由于需要钻探井、评价井等原因，不可避免会产生一些产量较低、距集气站又较远的零散边远单井。此外，油田在开发过程中，会从原油中产生部分油田伴生气，其主要成分也是ch4，但产量较低。这些边际天然气资源由于产量低、距集气站较远，若采用常规的建设集输管道输送方式，显然将不具商业开采价值。尤其对于油田伴生气而言，若不对其进行回收，目前一般只能进行持续放空燃烧处理，既浪费了资源，还对周围环境产生重大污染。
[0003]目前，国内针对零散单井气、页岩气、油田伴生气等边际低效天然气的回收利用主要有CNG回收、LNG回收等方式。国内应用较为成熟的是CNG回收技术，其主要工艺是使用往复式压缩机对零散天然气增压至20MPa后灌入CNG槽车中，再由槽车拉运至天然气集气站、外输站等站场注入集输或外输管网，从而实现对本无商业价值的边际天然气进行高效低成本回收。
[0004]由于在卸气初期CNG槽车内天然气压力高达20MPa，而天然气站场内压力一般只有0.5?8MPa，在卸气过程中节流压降温降大。特别是冬季环境温度较低时，极易在工艺管路中产生水合物造成冰堵，降低卸气速率，甚至完全中断卸气。且卸气过程是一个典型的动态过程，随着卸气的进行，CNG槽车内天然气气压逐渐降低，调压器前后压降温降也相应减小，为防治天然气水合物生成所需的加热量也在降低。目前已有的CNG卸气装置一般采用水套加热炉或电加热的方式来防治水合物，但现有装置存在以下不足:1)卸气调压出口管路一般只有一个，也没有抽吸增压用的往复式压缩机，导致CNG槽车不能卸出的余气压力高，余气量大，降低了槽车有效运输能力，增加了运输成本；2)自动化程度低，不能实时监测天然气加热后温度并评价工艺管路中水合物生成风险，加热炉往往采用不变的加热功率对天然气进行加热，不能根据工艺实际需要进行实时调整，导致加热器能耗高，且增加了装置运行风险。
【发明内容】
[0005]本发明目的在于克服上述技术缺陷，提供一种压缩天然气卸气装置及调节控制方法。该装置工艺简单，可实现压缩机自动启停、单/多路槽车卸气流程及高低压卸气流程的自动切换，自动化程度高；该调节控制方法在防治水合物生成的同时，还可提高卸气效率，降低槽车余气量及加热装置的加热能耗和运行风险，提高装置运行可靠性及稳定性。
[0006]为实现上述目的，本发明采用技术方案如下:
[0007]—种压缩天然气卸气装置，包括卸气柱、真空加热炉、调压装置与PLC自控系统；其特征在于:卸气柱通过防拉断阀与压缩天然气槽车连接，后续依次安装有质量流量计、止回阀；真空加热炉进口端与卸气柱出口端通过闸阀连接，燃烧器燃料气进气管上设有燃料调节阀，且其开度信号与PLC自控系统相连；调压装置包括高压调压管路和低压调压管路，分别与真空加热炉出口端连接，且连接管路上均设有电动球阀，其开度信号与PLC自控系统相连；高压调压管路依次安装高压调压器、安全放散阀、止回阀；低压调压管路依次安装压力定值器、低压调压器、往复式压缩机、安全放散阀、止回阀；往复式压缩机进出口连接管路上设由旁通调压器；调压装置前管路设有压力传感器，高压调压器和低压调压器后管路均设有压力传感器和温度传感器，且相应的压力和温度信号均连接至PLC自控系统。
[0008]所述卸气柱、高压调压管路及低压调压管路均为多路并联；卸气柱后并联管路可通过并联电动球阀联通；PLC自控系统可远程控制并联电动球阀的开关状态。
[0009]所述高压调压管路和低压调压管路自动切换方法在于:所述压力定值器的截断压力设定值P。比天然气站场注入点压力高2?3MPa ;当来气压力高于P。时，压力定值器自动关闭，天然气进入高压调压管路减压卸气至天然气站场注入点；当来气压力降至Pc及以下时，压力定值器自动打开，天然气进入低压调压管路，减压至往复式压缩机允许进口压力后再增压卸气至天然气站场注入点。
[0010]所述往复式压缩机自动启停控制方法在于:若压力定值器前天然气压力降至P。及以下，往复式压缩机在PLC自控系统控制下启动；若否，则不启动；若往复式压缩机前天然气压力低于其最低允许进气压力Pi，则自动停机；若否，则正常运行。
[0011]所述调节控制方法，即卸气速率调节与工艺管路中水合物防治方法特征在于:
[0012]步骤1判断电动球阀前压力传感器所测压力匕是否> P。，若是，则转至步骤2 ;若否，则转至步骤10;
[0013]步骤2判断高压调压管路上的温度传感器传至PLC自控装置的温度值是否^ t0+3?5°C，其中t。为高压调压管路上的压力传感器所测压力？3对应的天然气水合物生成温度，若是，则转至步骤7 ;若否，则转至步骤3 ;
[0014]步骤3判断燃料调节阀是否达到最大开度，若是，则转至步骤4 ;若否，则转至步骤6 ；
[0015]步骤4减小电动球阀开度；
[0016]步骤5判断高压调压管路上的温度传感器传至PLC自控系统的温度值是否彡t0+3?5°C，若是，则转至步骤9 ;若否，则转至步骤3 ;
[0017]步骤6增大燃料调节阀开度并转至步骤5 ;
[0018]步骤7继续判断高压调压管路上的温度传感器传至PLC自控系统的温度值是否>t0+8?10°C，若是，则转至步骤8 ;若否，则转至步骤9 ;
[0019]步骤8减小燃料调节阀开度，并判断温度传感器传至PLC自控系统的温度值是否> t0+8?10°C，若是，则继续减小燃料调节阀开度；若否，则转至步骤5 ;
[0020]步骤9维持现有控制状态，完成一次水合物生成条件判断与控制；PLC自控系统设定一定的时间间隔，间隔启动水合物生成条件判断；
[0021]步骤10重复步骤2?9，但此时步骤2、5、7中PLC自控系统均应采用低压调压管路上的温度传感器所测温度值，且对应的t。值为低压调压管路上的压力传感器所测压力P4对应的天然气水合物生成温度。
[0022]本发明由于采用以上技术方案，具有以下优点:
[0023]本发明装置工艺简单，可实现往复式压缩机自动启停、单/多路槽车卸气流程自动切换和高低压管路卸气流程的自动切换，自动化程度高，操作简单，具有提高槽车卸气效率，降低槽车余气量，增加槽车运输能力，降低运输成本等优点；
[0024]本发明涉及的调节控制方法可通过PLC自控系统实现卸气速率的调节与工艺管路中水合物生成的防治，具有在防止天然气水合物生成的同时，减少装置加热能耗及运行风险的优点。
【附图说明】
[0025]图1为本发明一种压缩天然气卸气装置结构示意图；
[0026]图2为本发明一种压缩天然气卸气过程中卸气速率调节与水合物防治的PLC控制逻辑图；
[0027]图3为本发明一种压缩天然气卸气过程中往复式压缩机自动启停的PLC控制逻辑图；
[0028]图中:1、槽车；2、卸气柱；3、防拉断阀；4、闸阀；5、质量流量计；6、止回阀；7、并联电动球阀；8、真空加热炉；9、燃烧器；10、燃料调节阀(XV-101) ; 11、压力传感器(PT-101、PT-102) ;12、电动球阀(XV-102、XV-103) ;13、调压装置；14、高压调压器；15、压力定值器;16、低压调压器；17、往复式压缩机；18、旁通调压器；19、压力传感器(PT-103、PT-105) ;20、温度传感器(ΤΤ-101、ΤΤ-103) ;21、压力传感器(ΡΤ-104、ΡΤ_106) ;22、温度传感器(ΤΤ-102、ΤΤ-104) ;23、止回阀;24、PLC自控系统；25、安全放散阀;26、排污阀。
【具体实施方式】
[0029]本发明说明了一种压缩天然气卸气装置，该装置可设置在任何有压缩天然气槽车卸气的天然气站场。如图1所示:本发明装置包括卸气柱(2)、真空加热炉(8)、调压装置
(13)与PLC自控系统(24);所述卸气柱⑵进口端通过高压软管与压缩天然气槽车(1)连接；所述真空加热炉(8)进口端与卸气柱(2)出口端通过闸阀连接，设有燃烧器(9)，所述燃烧器(9)燃料气进气管上设有燃料调节阀(10)，其开度信号与PLC自控系统(24)相连；真空加热炉⑶设有排污阀(26);所述调压装置(13)设有高压调压管路和低压调压管路，分别与真空加热炉(8)出口端连接，且连接管路上依次安装有压力传感器(PT-101、PT-102) (11)和电动球阀(12)，且均与PLC自控系统(24)连接；高压调压管路依次安装有高压调压器(14)、安全放散阀(25)、止回阀(23);低压调压管路依次安装有压力定值器(15)、低压调压器(16)、往复式压缩机(17)、安全放散阀(25)、止回阀(23);往复式压缩机(17)进出口连接管路上设有旁通调压器(18);高压调压器(14)和低压调压器(15)后管路上均设有压力传感器(PT-103、PT-105) (19)、(ΡΤ-104、PT-106) (21)和温度传感器(TT-101、TT-103) (20)、(ΤΤ-102、TT-104) (22)，相应压力和温度信号均连接至PLC自控系统(24)。
[0030]结合图1具体说明本发明装置的卸气工艺流程:
[0031]单量槽车来气时，压缩天然气槽车(1)通过防拉断阀(3)与卸气柱(2)连接，卸气柱(2)