一種用于天然氣干燥的熱量回收系統的制作方法
1.本實用新型屬于天然氣凈化技術領域，具體涉及一種用于天然氣干燥的熱量回收系統。
背景技術：
2.隨著我國工業化程度和節能減排工作的不斷發展，能源尤其是清潔能源的需求和使用問題越來越突出。天然氣作為一種清潔、熱值高、便于運輸和儲存的能源，越來越受到人們的青睞。但近年來我國每逢冬季必出現供氣緊張造成“氣荒”現象，按2017年全國天然氣消費量2300億立方米計算，相比國家發改委要求的“天然氣銷售方應建與銷量配套10％的調峰能力”，全年調峰缺口接近50％。
3.為了便于儲存和運輸，天然氣被液化成低溫的液化天然氣(lng)，在供給用戶使用時，需要再將lng氣化使用。天然氣中水分的存在往往會造成嚴重的后果：水分與天然氣在一定條件下形成水合物阻塞管路，影響冷卻液化過程；另外，由于水分的存在也會造成不必要的動力消耗；由于天然氣液化溫度低，水的存在還會導致設備凍堵，故必須脫水。
4.天然氣脫水工藝方法一般包括：低溫脫水、固體干燥劑吸附和溶劑吸收三大類。低溫脫水為冷凍分離，主要用于避免天然氣在溫度低時出現水化物，然而它所允許達到的低溫是有限的，不能滿足天然氣液化的要求；溶劑吸收通常包括濃酸(一般是濃磷酸等有機酸)、甘醇(常用的是三甘醇)等，但這些方法脫水深度較低，不能用于深冷裝置；固體干燥劑脫水法常見的是硅膠法、分子篩法或這兩種方法的混合使用。在天然氣凈化行業，大多采用等壓變溫的分子篩脫水工藝。
5.吸附等溫線示意圖如圖1所示，從圖中b
→
c和a
→
d可以看出：在壓力一定時，隨著溫度的升高吸附容量逐漸減小。實際上，變溫吸附過程正是利用上圖中吸附劑在a-d及b-c段的特性來實現吸附與解吸的。吸附劑在常溫(a點)大量吸附原料氣中的某些雜質組分，然后在高溫(d點)使吸附的雜質組分得以充分解析。根據分子篩在高溫和低溫下吸水能力的不同，完成在低溫(40℃)下大量吸附水分，高溫(280℃)下將吸收的水分解析，周而復始從而完成干燥過程。在現有的工程實踐中一般采用導熱油(再生氣加熱器)加熱再生氣，采用循環冷卻水(再生氣冷卻器)對再生氣進行冷卻，但這些過程中產生的多余熱量歷來沒有被回收利用。
技術實現要素：
6.本實用新型的目的是提供一種用于天然氣干燥的熱量回收系統，通過在再生氣加熱器和再生氣冷卻器之間增加一臺換熱器，回收再生氣多余的熱量，有效減少系統的熱量損失。
7.本實用新型所采用的技術方案為：
8.一種用于天然氣干燥的熱量回收系統，其特征在于：
9.所述系統包括干燥單元、再生氣加熱器、再生氣冷卻器、回收熱量換熱器、脫水分
離器和脫水粉塵過濾器；
10.原料氣通過原料氣輸入管線接入干燥單元，進而通過干燥器輸出管線接入脫水粉塵過濾器；
11.干燥單元通過再生氣加熱器輸入管線接入再生氣加熱器，進而通過再生氣加熱器輸出管線返回干燥單元；
12.干燥單元通過再生氣冷卻器輸入管線接入再生氣冷卻器，進而通過再生氣冷卻器輸出管線接入脫水分離器；
13.回收熱量換熱器通過管線設置在再生氣加熱器與再生氣冷卻器之間。
14.回收熱量換熱器的第一輸入端與第一輸出端均連接到再生氣冷卻器輸入管線上，第一輸入端與第一輸出端之間的再生氣冷卻器輸入管線上設置有閥門；
15.回收熱量換熱器的第二輸入端與第二輸出端均連接到再生氣加熱器輸入管線，第二輸入端與第二輸出端之間的再生氣加熱器輸入管線上設置有閥門。
16.所述系統還包括原料氣分支管線，原料氣分支管線一端接入原料氣輸入管線，另一端接入干燥單元。
17.脫水分離器通過脫水分離器氣相輸出管線接入原料氣輸入管線。
18.干燥單元包括三個脫水塔，每個脫水塔底部的輸入端均與原料氣分支管線、原料氣輸入管線和再生氣冷卻器輸入管線連接，每個脫水塔頂部的輸出端均接入干燥器輸出管線、再生氣加熱器輸出管線和再生氣加熱器輸入管線，脫水塔與各管線的連接處均設置有閥門。
19.原料氣輸入管線與原料氣分支管線之間設置有閥門。
20.本實用新型具有以下優點：
21.1、本實用新型用于天然氣脫水工序，通過在再生氣加熱器和再生氣冷卻器之間增加換熱器，達到回收再生氣多余熱量的目的，用于下一個再生氣加熱工序，使得再生熱量與冷卻量都有效的減少，最終減少系統的熱量損失，使天然氣凈化的能耗有效降低，降低系統的運營成本。
22.2、本實用新型在再生氣冷卻器的高溫再生氣的進口管線上增加一個閥門，使高溫再生氣先通過回收熱量換熱器；在再生氣加熱器常溫再生氣的進口管道上增加一個閥門，使常溫再生氣先通過回收熱量換熱器；系統結構設置合理、運營可靠、易于控制。
附圖說明
23.圖1為吸附等溫線示意圖。
24.圖2為本實用新型系統組成圖。
25.圖中標識為：
26.1、脫水塔，2-再生氣加熱器，3-再生氣冷卻器，4-回收熱量換熱器，5-脫水分離器，6-脫水粉塵過濾器，7-原料氣分支管線，8-原料氣輸入管線，9-干燥器輸出管線，10-脫水分離器氣相輸出管線，11-再生氣加熱器輸出管線，12-再生氣冷卻器輸入管線，13-再生氣加熱器輸入管線，14-再生氣冷卻器輸出管線。
具體實施方式
27.下面結合具體實施方式對本實用新型進行詳細的說明。
28.本實用新型涉及一種用于天然氣干燥的熱量回收系統，基于變溫吸附法，在現有三塔等壓再生工藝的設備基礎上做了改進，于再生氣加熱器和再生氣冷卻器之間增設換熱器，回收再生氣多余熱量。
29.三塔等壓再生工藝中的干燥單元設三臺脫水塔1，在給定的吸附周期內，第一臺為吸附脫水塔，處于吸附狀態，用于脫除原料氣中的水分；第二臺為加熱脫水塔，處于加熱再生狀態，用于解吸分子篩中的水分；第三臺為冷吹脫水塔，處于冷吹狀態，即預吸附狀態。當處于吸附狀態的脫水塔1飽和后，切換到冷吹好的脫水塔1。被飽和的脫水塔1緊接著加熱再生循環，然后冷卻。每臺脫水塔1的完整循環周期為24h，吸附狀態8h、加熱狀態7.5h、冷卻狀態7.5h、切換備用狀態1h。三臺脫水塔1切換使用。
30.本實用新型基于上述干燥單元，構建了熱量回收系統，包括干燥單元、再生氣加熱器2、再生氣冷卻器3、回收熱量換熱器4、脫水分離器5和脫水粉塵過濾器6。原料氣通過原料氣輸入管線8接入干燥單元，進而通過干燥器輸出管線9接入脫水粉塵過濾器6；干燥單元通過再生氣加熱器輸入管線13接入再生氣加熱器2，進而通過再生氣加熱器輸出管線11返回干燥單元；干燥單元通過再生氣冷卻器輸入管線12接入再生氣冷卻器3，進而通過再生氣冷卻器輸出管線14接入脫水分離器5；回收熱量換熱器4通過管線設置在再生氣加熱器2與再生氣冷卻器3之間。
31.參見圖1，回收熱量換熱器4具有兩個輸入端和兩個輸出端，回收熱量換熱器4的第一輸入端與第一輸出端均接入再生氣冷卻器輸入管線12上，第一輸入端與第一輸出端之間的再生氣冷卻器輸入管線12上設置有閥門，通過閥門可控制再生氣進入再生氣加熱器2之前先進入回收熱量換熱器4。回收熱量換熱器4的第二輸入端與第二輸出端均接入再生氣加熱器輸入管線13，第二輸入端與第二輸出端之間的再生氣加熱器輸入管線13上設置有閥門，通過閥門可控制再生氣進入再生氣加熱器2之前先進入回收熱量換熱器4。兩路再生氣在回收熱量換熱器4處實現了熱交換，減少熱量損失，回收了多余熱量，使得再生熱量與冷卻量都有效的減少。
32.所述系統還包括原料氣分支管線7，原料氣分支管線7一端接入原料氣輸入管線8，另一端接入干燥單元。原料氣輸入管線8與原料氣分支管線7之間設置有閥門。
33.脫水分離器5通過脫水分離器氣相輸出管線10接入原料氣輸入管線8。
34.干燥單元包括三個脫水塔1，底部的輸入端均與原料氣分支管線7、原料氣輸入管線8和再生氣冷卻器輸入管線12連接，頂部的輸出端均接入干燥器輸出管線9、再生氣加熱器輸出管線11和再生氣加熱器輸入管線13，與各管線的連接處均設置有閥門。根據三塔等壓再生工藝切換閥門，令干燥單元正常運行。原料氣分為兩股，一股為再生氣，一股減壓。再生氣在吸附脫水塔中吸附脫水，在冷吹脫水塔中冷卻，然后再經過回收熱量換熱器4、再生氣加熱器2加熱進入加熱脫水塔再生，再生的再生氣經回收熱量換熱器4、再生氣冷卻器3冷卻后分離，然后回到吸附脫水塔。
35.本實用新型的內容不限于實施例所列舉，本領域普通技術人員通過閱讀本實用新型說明書而對本實用新型技術方案采取的任何等效的變換，均為本實用新型的權利要求所涵蓋。
技術特征：
1.一種用于天然氣干燥的熱量回收系統，其特征在于：所述系統包括干燥單元、再生氣加熱器(2)、再生氣冷卻器(3)、回收熱量換熱器(4)、脫水分離器(5)和脫水粉塵過濾器(6)；原料氣通過原料氣輸入管線(8)接入干燥單元，進而通過干燥器輸出管線(9)接入脫水粉塵過濾器(6)；干燥單元通過再生氣加熱器輸入管線(13)接入再生氣加熱器(2)，進而通過再生氣加熱器輸出管線(11)返回干燥單元；干燥單元通過再生氣冷卻器輸入管線(12)接入再生氣冷卻器(3)，進而通過再生氣冷卻器輸出管線(14)接入脫水分離器(5)；回收熱量換熱器(4)通過管線設置在再生氣加熱器(2)與再生氣冷卻器(3)之間。2.根據權利要求1所述的一種用于天然氣干燥的熱量回收系統，其特征在于：回收熱量換熱器(4)的第一輸入端與第一輸出端均連接到再生氣冷卻器輸入管線(12)上，第一輸入端與第一輸出端之間的再生氣冷卻器輸入管線(12)上設置有閥門；回收熱量換熱器(4)的第二輸入端與第二輸出端均連接到再生氣加熱器輸入管線(13)，第二輸入端與第二輸出端之間的再生氣加熱器輸入管線(13)上設置有閥門。3.根據權利要求2所述的一種用于天然氣干燥的熱量回收系統，其特征在于：所述系統還包括原料氣分支管線(7)，原料氣分支管線(7)一端接入原料氣輸入管線(8)，另一端接入干燥單元。4.根據權利要求3所述的一種用于天然氣干燥的熱量回收系統，其特征在于：脫水分離器(5)通過脫水分離器氣相輸出管線(10)接入原料氣輸入管線(8)。5.根據權利要求4所述的一種用于天然氣干燥的熱量回收系統，其特征在于：干燥單元包括三個脫水塔(1)，每個脫水塔(1)底部的輸入端均與原料氣分支管線(7)、原料氣輸入管線(8)和再生氣冷卻器輸入管線(12)連接，每個脫水塔(1)頂部的輸出端均接入干燥器輸出管線(9)、再生氣加熱器輸出管線(11)和再生氣加熱器輸入管線(13)，脫水塔(1)與各管線的連接處均設置有閥門。6.根據權利要求5所述的一種用于天然氣干燥的熱量回收系統，其特征在于：原料氣輸入管線(8)與原料氣分支管線(7)之間設置有閥門。
技術總結
本實用新型涉及一種用于天然氣干燥的熱量回收系統。現有天然氣干燥實踐中一般采用再生氣加熱器加熱再生氣，采用再生氣冷卻器對再生氣進行冷卻，但這些過程中產生的多余熱量歷來沒有被回收利用。本系統包括干燥單元、再生氣加熱器、再生氣冷卻器、回收熱量換熱器、脫水分離器和脫水粉塵過濾器；原料氣接入干燥單元，進而接入脫水粉塵過濾器；干燥單元接入再生氣加熱器，進而返回干燥單元；干燥單元接入再生氣冷卻器，進而接入脫水分離器；回收熱量換熱器設置在再生氣加熱器與再生氣冷卻器之間。本實用新型在再生氣加熱器和再生氣冷卻器之間增設換熱器，實現兩股再生氣的熱交換，回收再生氣多余熱量，減少系統熱量損失，降低了系統運營成本。系統運營成本。系統運營成本。
