CN101501387B - 用于液化天然气的汽化及其存储的方法和设施 - Google Patents

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Abstract

用于汽化液态天然气(LNG)的方法和设施，包括在通过热交换的汽化运行中获得电能，该热交换是通过能源的转换装置而进行的。

Description

用于液化天然气的汽化及其存储的方法和设施
技术领域
本发明涉及用于液化天然气(LNG)的汽化及其存储的方法和设施(plant)。
背景技术
如同所知的，在LNG终端，从甲烷船卸下的液态气体需要再转变为气态。LNG从船上送到陆地上的存储罐，该存储罐通常通过浸没在同一罐里面的LNG中的具有低排放压头的“初级泵”连接到再汽化单元，接着通过“次级泵”将液体压缩至用户所要求的最终压力。前者的维护运行特别复杂，并需要付出很大的努力通过生产高可靠性的泵并采用有效的控制系统以使其影响最小化。为了降低系统成本，已经开发出一种具有高容量和压头的泵，该泵将能够联合上述两个步骤的功能。
终端的核心包括汽化器：实际上这些是热交换器，其中LNG吸收热能并转变到气态。基于能量来源，例如来自环境(水或空气)的能量、来自诸如为电能或燃料的能量媒介的能量或者来自不同类型的外部设施的工艺流体的能量，可对所述汽化器进行分类。
在当前运行中，用于终端的主要有两类汽化器：“海水”型(或开架汽化器，ORV)和“浸没燃烧”型(称为SMV或SCV)，它们各自可以归入上述三个分类中的第一和第二种。
在终端中具有许多辅助系统，它们为设施在安全、经济的条件下运行提供必要的服务。
然而，当前的汽化器具有许多缺点，如在下面所提到的。
第一，有必要在天然气消费快速增长而去除进口输气管道瓶颈较慢的国家生产新的汽化器终端。
第二，当前系统不允许同时追求能量效率和包含在液化天然气中的能量开发，这从盎格鲁撒克逊(Anglo-Saxon)国家的LNG冷利用和低温动力生产(Cryogenic Power Generation)中可知。此外，一个事实是：存储在肺式罐中意味着十分高昂的制造、维护和管理成本。
还有一个事实是：当前的汽化器终端具有多个与环境冲突和社会团体接受相关的问题，在过去，这与安全问题一起是生产新的汽化器主要的障碍。
发明内容
本发明的目的在于消除现有技术中的上述缺点。
为此，本发明的一个重要目的在于提供用于液化天然气(LNG)的汽化及存储的方法和设施，其允许从远离居住中心的乡村获得LNG的汽化。
本发明的另一个目的在于提供用于液化天然气(LNG)的汽化及存储的方法和设施，其允许在汽化过程中高q值地生产电力。在已知的液态天然气的汽化及其存储的工艺过程中，通过在封闭循环中使放热气体进行冷凝来进行热交换，从而产生电力(参见US3068659和US-2937504)。
本发明的再一个目的在于提供用于液化天然气(LNG)的汽化及存储的方法和设施，其允许再汽化的天然气注入到排空的离岸储存器中。
本发明另外的目的在于提供用于液化天然气(LNG)的汽化及其存储的方法和设施，其允许注入的天然气通过将其传送到供应系统而使用，该传送通过已有的基础设施进行。
这些方案因为不同的理由而证明是特别令人关注的。第一，研究汽化终端的必要性在那些天然气消费量快速增长而去除输气管道发展瓶颈较慢的国家变得越发关键。
第二，同时追求能量效率和包含在液化天然气中的能量的开发，这从盎格鲁撒克逊(Anglo-Saxon)国家的LNG冷利用和低温动力生产(Cryogenic Power Generation)中可知。与此同时，另外的事实是：在许多现有的或几乎排空的储存器中的一个中，以天然气的形式存储在肺式罐中可能是有效的。
最后，最后的优点是：可以证明为决定性的是这样的事实，即离岸再注入的效果避免了多个与环境冲突评估和社会团体接受相关的问题，在过去，这在生产汽化器中是主要的障碍之一。
该作业与这些和其他目的一起在用于液化天然气(LNG)的汽化的方法和设施中实现，其特征在于在通过热交换的汽化运行过程中获得电能。
本专利发明的一个目的还涉及液化天然气(LNG)汽化设施，其特征在于：其包括能源转换装置，以用于通过热交换在汽化运行过程中获得电能。
该方法优选包括如下步骤：
在基本恒温下泵送该LNG；
在基本恒压下，通过与封闭循环中放热的永久气体的热交换来汽化泵送的该LNG；
传送大部分用于存储的再汽化LNG在储存器中；
在涡轮机中燃烧和膨胀没有传送用于存储的汽化的LNG的剩余部分，以获得排出气体；
在压缩放热之后，使得该永久气体在封闭循环中与放热排出气体进行随后的热交换并最终在涡轮机中膨胀，
电能由两个涡轮机产生，在其中一个涡轮机中，没有传送用于存储的LNG剩余的再汽化部分燃烧并膨胀，在另一个涡轮机中，加热了的压缩永久气体膨胀。
大部分再汽化的LNG注入其中的储存器必须排空或至少部分排空。
LNG的泵送优选在从-155℃到-165℃的范围内的基本恒温下进行，更优选在从-160℃到-163℃的范围内的基本恒温下进行，使得所述LNG的压力从约1巴到优选在从120巴到180巴、更优选地在从120巴到150巴范围内的一个值。
泵送的LNG的汽化优选在从120巴到180巴的基本恒压下进行，更优选地在从120巴到150巴的基本恒压下进行，带来优选在从10℃到25℃的范围内的一个温度值。
没有传送用于储存器存储的汽化的LNG的剩余部分优选占整个汽化LNG流的3-8％。
所述没有存储的汽化LNG的剩余部分在涡轮机中燃烧和膨胀到优选为1巴的压力。永久气体优选选自氦气和氮气。
当永久气体选自氮气时，与压缩的LNG的热交换可以发生在从2巴到5巴范围内的基本恒压下，使得温度在优选从75℃到100℃的范围内的一个温度值达到优选在从-150℃到-130℃的范围内的一个温度值，而与排出气体的热交换可以发生在从50巴到60巴范围的基本恒压下，从而使得温度优选在从20℃到40℃的范围内的一个温度值达到优选在从400℃到450℃的范围内的一个温度值。
包含在离开热交换器的排出气体中的CO2可以选择性地分离：一种可能的方法包括将其注入储存器中，可以是相同的储存器的不同高度处。
代替直接从甲烷船移除的LNG的汽化，可以暂时存储于合适的罐中，以减少在甲烷船终端中的滞留时间。
现有的连接到涡轮机的发动机可用于冷却LNG，也可以用超导技术生产，因此可以以小重量生产大容量。
用作汽化气体再引入装置的涡轮机可以通过额外的海上平台有利地管理和支撑。
根据本发明的方法允许相当大的灵活性，因为其使用没有蒸汽循环的涡轮机或气体膨胀循环，相反地，采用蒸汽循环的涡轮机或气体膨胀循环是十分严格的。
该方法实际上可以以供应的能量或流速在0-100％范围的汽化的LNG而运行，因为封闭在循环中的永久气体可以具有变化的流速。
附图说明
本发明进一步的特征和优点将通过对本发明的用于汽化液态天然气(LNG)及存储的方法和设施的优选但是非限制的实施例的描述而变得显而易见，该实施例出于指示而非限制目的而示例在包括的附图中，其中：
图1表示汽化设施的流程图。
图2表述根据本发明不同处理阶段的框图。
具体实施方式
液化LNG 1先通过泵送单元P在130巴的压力下从甲烷船M(T＝-162℃；P＝1巴)中泵出，维持基本恒定的温度，然后，泵出的LNG
2通过与封闭循环中的永久气体的热交换并加热到15℃的温度且保持压力基本恒定(除了压力下降外)，从而在交换器S中汽化。
汽化的LNG 3的中的大部分LNG 4(占95％体积)传送到储存器G中存储，而剩余部分5(5％)在涡轮机T1中燃烧和膨胀。
离开涡轮机T1处于1巴的压力和464℃的温度下的排出气体6通过与封闭循环中的永久气体的热交换在交换器S2中进行热交换，排出气体传送热到封闭循环中的永久气体。
包含在离开交换器S2的排出气体7中的CO2可以选择性地分离。永久气体的封闭循环包括气体10与压缩的LNG的热交换，并且交换器S1在基本恒定的压力下作用，通过压缩机C对离开交换器S1的冷却气体11的压缩，温度升高；通过在基本恒压下的交换器S2与排出气体的热交换，和最终通过涡轮机T2对离开交换器S2的加热气体13的膨胀，温度下降。
图2显示了根据本发明不同处理阶段的框图。
LNG从船的排出点传送到汽化平台，在汽化平台LNG经受随后的位置2上描述的处理。汽化的产品在130巴的压力下被重新注入储存器中。如果被分布网络要求，汽化产品生产并通过海底管道传送到陆地而到达岸上的处理设施。如果要求吸收全部的汽化产品，该气体可以直接传送到岸上设施的分布网络而跳过脱水。
用于液化天然气(LNG)的汽化及存储的方法和设施就是这样构思，并可以进行许多变形和改变，所有都包括在本发明概念的范围内；而且，所有细节可以用技术上等同的元素替代。

Claims (19)

1.用于液化天然气(1)的汽化及存储的方法，该方法体现为在通过热交换的汽化运行过程中进行电能生产，其特征在于：所述热交换是通过在封闭循环中的放热永久气体进行的，汽化的液化天然气的至少第一部分(4)注入到先前存在的天然气储存器(G)中存储，所述先前存在的天然气储存器必须至少部分地排空。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述永久气体从至少第一涡轮机(T1)的排出气体(6)中吸热，该第一涡轮机(T1)燃烧汽化的液化天然气中没有传送用于存储的第二部分(5)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：液化天然气(1)在基本恒压下汽化，并通过与在封闭循环中的所述放热永久气体的热交换而被泵送。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：在所述封闭循环中的所述永久气体在放热之后经受与所述第一涡轮机(T1)的放热排出气体(6)的随后的热交换，并最终在至少第二涡轮机(T2)中膨胀。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述电能通过所述第一涡轮机(T1)和所述第二涡轮机(T2)二者产生，在所述第一涡轮机(T1)中，没有传送用于存储的汽化的液化天然气的剩余的汽化部分燃烧并膨胀，在所述第二涡轮机(T2)中，被加热的压缩永久气体膨胀。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述液化天然气的泵送在从-155℃到-165℃的范围内的基本恒温下进行，使得所述液化天然气的压力从1巴到在从120巴至180巴范围内的一个值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述基本恒温的范围为从-160℃到-163℃，并且所述压力达到从120巴到150巴范围内的一个值。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述液化天然气的汽化在从120巴到180巴的范围内的基本恒压下进行，使得经汽化的液化天然气的温度达到从10℃到25℃范围内的一个值。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述没有传送用于储存器存储的汽化的液化天然气的第二部分(5)占全部汽化的液化天然气流(3)的3-8％。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述没有存储的汽化的液化天然气的第二部分(5)在第一涡轮机(T1)中燃烧和膨胀到1巴的压力。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述永久气体选自氦气和氮气。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：当所述永久气体是氮气时，与压缩的液化天然气的热交换发生在从2巴到5巴范围内的基本恒压下，使得该永久气体的温度从在75℃到100℃的范围内的一个温度值达到在-150℃到-130℃的范围内的一个温度值，而与排出气体的热交换发生在从50巴到60巴范围内的基本恒压下，使得该永久气体的温度从在20℃到40℃的范围内的一个温度值达到在400℃到450℃的范围内的一个温度值。
13.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：从所述第一涡轮机(T1)和第二涡轮机(T2)获得的所述电能在连接到第一和第二涡轮机(T1，T2)本身上的电流发生器中通过超导技术产生。
14.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述液化天然气通过甲烷船运送，并且在受到所述的泵送和随后的汽化之前，所述液化天然气暂时存储在合适的罐中。
15.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：包含在所述排出气体中的CO2被分离出来。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于：所述分离出来的CO2注入到所述储存器(G)中。
17.用于汽化液态天然气(1)的设施，其特征在于：该设施包括能源转换装置，以在通过热交换(S1和S2)的汽化过程中获得电能，其中，所述能源转换装置包括至少第一涡轮机(T1)和至少第二涡轮机(T2)，在所述第一涡轮机(T1)中，没有传送用于存储的汽化的液化天然气的剩余的汽化部分(5)燃烧并膨胀，在所述第二涡轮机(T2)中，被加热的压缩永久气体膨胀。
18.根据权利要求17所述的设施，其特征在于：从所述第一和第二涡轮机(T1，T2)中获得的所述电能在连接到所述第一和第二涡轮机本身上的电流发生器中通过超导技术产生。
19.根据权利要求17所述的设施，其特征在于：该设施包括额外的用于支撑至少所述第一和第二涡轮机(T1，T2)的海上平台，以及将所述汽化的液化天然气引进至少部分排空的天然气储存器(G)的再引进装置。
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