CN101918749A - 浮式lng存储和再气化设备以及在该设备上进行lng再气化的方法 - Google Patents

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Abstract

一种浮式LNG存储和再气化设备，其包括LNG储罐(2)、动力装置(3)以及气化装置(5)，所述动力装置为所述气化装置产生热量。所述动力装置(3)包括多个热源，所述热源连接到单独的加热回路(4)。为了提高所述设备的总体效率，将所述单独的加热回路直接或间接连接到所述气化装置(5)。

Description

浮式LNG存储和再气化设备以及在该设备上进行LNG再气化的方法
技术领域
本发明涉及如权利要求1前序部分所述的浮式LNG存储和再气化设备，其包括LNG储罐、动力装置以及气化装置，其动力装置向气化装置提供热能。本发明还涉及如权利要求9前序部分所述的在该浮式LNG存储和再气化设备上进行LNG再气化的方法。
背景技术
浮式液化天然气(LNG)存储和再气化设备(FSRU)是永久停泊的LNG输入终端。因此FSRU通常不安装推进装置。所谓的LNG运输船用于向FSRU运输和供给LNG以进行存储。LNG装入FSRU后被泵送到再气化设备，气化后的天然气(NG)从再气化设备通常经过水下管道传输到岸上然后到终端消费装置。FSRU通常安装有船载动力装置，用于向再气化设备和酒店消费装置提供动力。
现在有两种主要的LNG气化技术。在所谓的浸没燃烧式气化器(SCV：submerged combustion vaporizer)中，采用气体燃烧水浴作为加热介质。在所谓的开架气化器(ORV：open rack vaporizer)中，LNG通过海水热交换器，从而将海水作为加热介质。这些已知的技术要消耗大量的能量并会产生不必要的额外废气。
发明内容
本发明的目的是避免现有技术的缺点，并提供一种节能的浮式LNG存储和再气化设备。该目标由根据权利要求1的FSRU来实现。
本发明的基本思想是控制所述LNG再气化设备的总体效率。船载动力装置包括多个连接到单独的加热回路的热源，从这些热源回收的热量被收集到所述单独的加热回路，在所述单独的加热回路中对第一加热介质进行循环。所述单独的加热回路直接或间接连接到气化装置。基本上所有的可回收热量都被收集并直接或间接传递到所述气化装置，实现热量的高度重复利用。
所述动力装置优选为内燃机，并且其热源包括发动机高温冷却水回路、发动机低温冷却水回路、润滑油回路、发动机水套冷却水回路以及废气热交换器。尽管它们代表了可回收热量的不同等级，但考虑LNG的常规存储温度(约-162℃)，它们都能有效地用于所需的加热。
所述内燃机优选为燃气发动机或双燃料发动机，以便于燃料供应。
所述单独的加热回路优选直接连接到所述气化装置，从而所述单独的加热回路从所述动力装置直接通往所述气化装置并从所述气化装置返回所述动力装置。这样能最大限度地重复利用由所述第一加热介质在所述单独的加热回路中循环的回收热量。
在此，优选采用浸没燃烧式气化器(SCV)作为气化装置。在此结构中，所述气化装置(即气化处理)的主要热源设置有用于加热SCV的水浴的天然气燃烧器。然后将上述的单独的加热回路用作气化处理的补充热源。因此，SCV的海水床可以从在所述单独的加热回路中循环的所述第一加热介质获得额外的热量，从而降低所述天然气燃烧器的耗气量，使得废气减少并且成本降低。
所述单独的加热回路优选设有位于所述气化单元和所述动力装置之间的辅助热交换器，其中海水回路连接到所述辅助热交换器。这样当未使用再气化设备时，可向所述动力装置提供足够的备用冷却装置。
根据本发明的另一优选实施方式，所述单独的加热回路间接连接到所述气化装置，其中所述单独的加热回路从所述动力装置直接通往与所述气化装置直接连接的辅助热交换器，并从所述辅助热交换器返回所述动力装置。通过这种方式，可有效地向通常可获取的加热介质(例如作为第二加热介质的海水)提供来自在所述单独的加热回路中循环的所述第一加热介质的补充热量，以使得气化处理具有更高的能效。
在此，优选采用开架气化装置(ORV)作为气化装置。在此结构中，所述气化装置(即气化处理)的主要热源设置有将海水作为第二加热介质循环通过ORV的海水回路。然后将上述的单独的加热回路作为气化处理的补充热源。因此，ORV的海水回路可以从所述单独的加热回路获得额外的热量，从而降低海水泵送功耗，使得废气减少并且成本降低。
根据本发明的方法，LNG存储在LNG储罐中并从所述储罐输送到气化装置，并且所述浮式LNG存储和再气化设备上的动力装置为所述气化装置产生热量。该方法的主要和有益特征如权利要求9-16中所限定。
附图说明
下面将参照附图并通过实例对本发明进行详细描述，其中
图1示出了本发明的第一实施方式；
图2示出了本发明的第二实施方式；以及
图3示出了本发明的第三实施方式。
具体实施方式
在图1中，浮式LNG存储和再气化设备(FSRU)统一用附图标记1表示。FSRU通常是永久性停泊的终端，其形式为没有推进装置的船只。FSRU设置有电力产生设备(在本实施方式中为附图标记3所表示的动力装置)、再气化设备、酒店消费装置以及LNG存储设备和LNG气化设备。FSRU通常还设置有供气装置(未示出)，用于连接到适当的管路以将经过气化的LNG输送到岸上然后到终端消费装置。
FSRU包括LNG储罐2，LNG储罐2通过设有高压泵22的供给线21连接到气化装置5。气化装置5被设置成热交换器，用于以液化形式从LNG储罐接收LNG，并在将其加热成天然气之后通过排放线路23排出。
动力装置3用于为气化装置产生热量。用于气化装置5的热量是通过单独的加热回路4提供的，在加热回路4中循环第一加热介质并形成直接连接到气化装置5的单独的环路。单独的加热回路4被引导通过动力装置3，从动力装置3的所有可用热源收集热量，并且直接通往气化装置5以便通过第一加热介质将热量传递到气化装置5，从而气化LNG。
在本实施方式中，动力装置3为燃气内燃机，从而热源包括发动机高温(HT)冷却水回路31、发动机低温(LT)冷却水回路32、润滑油回路33、发动机水套冷却水回路34以及废气热交换器35(废气锅炉)，它们在附图中仅示意性地示出。
因此根据本发明，所有来自动力装置3的可回收热量或余热均被收集和导入单独的加热回路4，然后通过第一加热介质在气化装置5中直接使用。这样确保了FSRU具有极高的总体能效并且只需较低的投资成本。
根据本发明，FSRU还设置有直接连接到单独的加热回路4的辅助热交换器6。辅助热交换器6设置有海水回路61、62，其中附图标记61表示海水流入，而附图标记62表示海水流出。当再气化设备未使用时，该辅助热交换器可以作为动力装置3的备用冷却器。
图2示出了与浸没燃烧式气化装置(SCV)相关的本发明第二实施方式。
与图1一样，浮式LNG存储和再气化设备(FSRU)统一用附图标记1表示。FSRU通常是永久性停泊的终端，其形式为没有推进装置的船只。FSRU设置有用于再气化设备和酒店消费装置的电力产生设备(在本实施方式中为由附图标记3所表示的动力装置)，以及LNG存储设备和LNG气化设备。FSRU通常还设置有供气装置(未示出)，用于连接到适当的管路以将经过气化的LNG输送到岸上然后到终端消费装置。
FSRU包括LNG储罐2，LNG储罐2通过设有高压泵22的供给线路21连接到气化装置51。气化装置51被设置成热交换器，用于以液化形式从LNG储罐接收LNG，并在将其加热成天然气之后通过排放线路23排出。动力装置3用于为气化装置产生热量。
在本实施方式中，气化装置51是所谓的浸没燃烧式气化装置(SCV)。气化装置51主要形成通过天然气燃烧器54加热的水浴，天然气燃烧器54以天然气为燃料(如燃料供给线路52所示)，由燃烧空气进行补充(如空气供应线路53所示)。废气排放装置用附图标记55表示。在这样的结构中，天然气燃烧器54所提供的热量是气化处理的主要热源。用于天然气燃烧器54的天然气当然可由存储在FSRU上的LNG而获得。
除了该主要热源之外，还通过单独的加热回路4来为气化处理提供热量，在加热回路4中循环第一加热介质并形成直接连接到气化装置51的单独环路。单独的加热回路4被引导通过动力装置3，从动力装置3的所有可用热源收集热量。然后单独的加热回路4被引导直接通过气化装置51的水浴，以便通过第一加热介质提供的热量来升高气化装置51中的水浴温度，从而传递所述热量，作为气化装置51的补充热源。因此，天然气燃烧器54所需提供的热量减少。
在本实施方式中，动力装置3为燃气内燃机，从而热源包括发动机高温(HT)冷却水回路31、发动机低温(LT)冷却水回路32、润滑油回路33、发动机水套冷却水回路34以及废气热交换器35(废气锅炉)，它们在附图中仅示意性地示出。
因此根据本发明，所有来自动力装置3的可回收热量或余热均被收集和导入单独的加热回路4，然后通过第一加热介质在气化装置5中直接使用。这样确保了FSRU具有极高的总体能效并且只需较低的投资成本。
关于上面讨论的浸没燃烧式气化装置(SCV)，其显著优点是耗气量低，原因在于还有来自动力装置的额外的余热供给。这样使得废气减少并且成本降低。
根据本发明，FSRU还设置有直接连接到单独的加热回路4的辅助热交换器6。辅助热交换器6设置有海水回路61、62，其中附图标记61表示海水流入，而附图标记62表示海水流出。当再气化设备未使用时，辅助热交换器可以作为动力装置3的备用冷却器。
图3示出了与开架气化装置(ORV)相关的本发明的第三实施方式。
与图1相同地，浮式LNG存储和再气化设备(FSRU)统一用附图标记1表示。FSRU通常是永久性停泊的终端，其形式为没有推进装置的船只。FSRU设置有用于再气化设备和酒店消费装置的电力产生设备(在本实施方式中为附图标记3所表示的动力装置)，以及LNG存储设备和LNG气化设备。FSRU通常还设置有供气装置(未示出)，用于连接到适当的管路以将经过气化的LNG输送到岸上然后到终端消费装置。
FSRU包括LNG储罐2，LNG储罐2通过设有高压泵22的供给线路21连接到气化装置56。气化装置56被设置成热交换器，用于以液化形式从LNG储罐接收LNG，并在将其加热成天然气之后通过排放线路23排出。动力装置3用于为气化装置产生热量。
在本实施方式中，气化装置56是所谓的开架气化装置(ORV)，从而气化装置56连接到海水回路61、62，其中附图标记61表示海水流入，而附图标记62表示海水流出。因此，海水形成了第二加热介质，被引导通过辅助热交换器6，然后到达气化装置56，并向气化装置56提供主要热源。
除了该主要热源之外，还通过单独的加热回路4来为气化处理提供热量，在加热回路4中循环第一加热介质从而形成直接连接到辅助热交换器6的单独环路，气化装置56的海水回路61、62经过辅助热交换器6。单独的加热回路4被引导通过动力装置3以从动力装置3的所有可用热源收集热量，并直接通往辅助热交换器6，以便在海水被引导通过气化装置56之前在海水回路61、62中加热海水。因此，单独的加热回路4通过在其中循环的第一加热介质来升高第二加热介质(即循环通过气化装置56的海水)的温度，从而成为气化装置56的补充热源。
在本实施方式中，动力装置3为燃气内燃机，从而热源包括发动机高温(HT)冷却水回路31、发动机低温(LT)冷却水回路32、润滑油回路33、发动机水套冷却水回路34以及废气热交换器35(废气锅炉)，它们在附图中仅示意性地示出。
因此根据本发明，所有来自动力装置3的可回收热量或余热均被收集和导入单独的加热回路4，然后通过第一加热介质和第二加热介质之间的热交换器用来向气化装置56提供附加热量。这样确保了FSRU具有极高的总体能效并且只需较低的投资成本。
关于上面讨论的开架气化装置(ORV)，其显著优点是海水泵送功耗低，原因在于还有来自动力装置的余热供给。这样使得废气减少并且成本降低。
根据本发明，当再气化设备未使用时，直接连接到单独的加热回路4的辅助热交换器6可以作为动力装置3的备用冷却器，参见根据图1的实施方式。
本说明书和相关附图旨在澄清本发明的基本思想。在权利要求限定的范围内，本发明可以在细节上进行变化。

Claims (16)

1.一种浮式LNG存储和再气化设备，其包括LNG储罐(2)、动力装置(3)以及气化装置(5；51；56)，所述动力装置为所述气化装置产生热量，其特征在于，所述动力装置(3)包括多个热源，所述热源连接到单独的加热回路(4)，第一加热介质在所述单独的加热回路(4)中循环，并且所述单独的加热回路(4)直接或间接连接到所述气化装置(5；51；56)。
2.根据权利要求1所述的浮式LNG存储和再气化设备，其特征在于，所述动力装置(3)包括内燃机，并且所述热源包括发动机高温冷却水回路(31)、发动机低温冷却水回路(32)、润滑油回路(33)、发动机水套冷却水回路(34)以及废气热交换器(35)。
3.根据权利要求2所述的浮式LNG存储和再气化设备，其特征在于，所述内燃机为燃气发动机或双燃料发动机。
4.根据权利要求1所述的浮式LNG存储和再气化设备，其特征在于，所述单独的加热回路(4)直接连接到所述气化装置(5；51)，并且所述单独的加热回路从所述动力装置(3)被直接引至所述气化装置(5；51)，并从所述气化装置(5；51)返回所述动力装置(3)。
5.根据权利要求4所述的浮式LNG存储和再气化设备，其特征在于，所述单独的加热回路(4)设置有位于所述气化装置(5；51)和所述动力装置(3)之间的辅助热交换器(6)，并且海水回路(61，62)连接到所述辅助热交换器(6)。
6.根据权利要求4所述的浮式LNG存储和再气化设备，其特征在于，所述气化装置(51)为浸没燃烧式气化装置，并且所述浸没燃烧式气化装置设置有天然气燃烧器(54)、燃料供给线路(52)、空气供应线路(53)以及废气排放装置(55)。
7.根据权利要求1所述的浮式LNG存储和再气化设备，其特征在于，所述单独的加热回路(4)间接连接到所述气化装置(56)，并且所述单独的加热回路从所述动力装置(3)被直接引至直接连接到所述气化装置(56)的辅助热交换器(6)，并从所述辅助热交换器(6)返回所述动力装置(3)。
8.根据权利要求7所述的浮式LNG存储和再气化设备，其特征在于，所述气化装置(56)为开架气化装置，并且海水回路(61、62)连接到所述辅助热交换器(6)和所述气化装置(51)，在所述海水回路(61、62)中海水被作为第二加热介质进行循环。
9.一种在浮式LNG存储和再气化设备上进行LNG再气化的方法，其中LNG存储在LNG储罐(2)中并从所述储罐输送到气化装置(5；51；56)，并且所述浮式LNG存储和再气化设备上的动力装置(3)用于为所述气化装置产生热量，其特征在于，在所述动力装置(3)的多个热源中产生的热量被回收，并且回收的热量被收集到单独的加热回路(4)中，然后通过在所述单独的加热回路(4)中循环的第一加热介质经由所述单独的加热回路直接或间接供给所述气化装置(5；51；56)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，采用内燃机作为所述动力装置(3)，从所述内燃机的多个热源回收热量，所述热源包括发动机高温冷却水回路(31)、发动机低温冷却水回路(32)、润滑油回路(33)、发动机水套冷却水回路(34)以及废气热交换器(35)，并且回收的热量被收集到所述单独的加热回路(4)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述内燃机采用燃气或双燃料作为燃料。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，回收的热量通过所述第一加热介质直接供应到所述气化装置(5；51)用以气化LNG，并且所述第一加热介质从所述气化装置(5；51)循环返回所述动力装置(3)。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，采用浸没燃烧式气化装置作为所述气化装置(51)，采用天然气燃烧器(54)作为所述气化装置(51)的主要热源，并且采用所述单独的加热回路(4)作为所述气化装置(51)的补充热源。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，回收的热量直接供给到与所述气化装置(56)连接的辅助热交换器(6)，回收的热量用来加热在所述辅助热交换器(6)和所述气化装置(56)中循环的第二加热介质，并且所述第一加热介质从所述辅助热交换器(6)循环返回所述动力装置(3)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，采用开架气化装置作为所述气化装置(51)，所述第二加热介质是在作为所述气化装置(56)的主要热源的海水回路(61，62)中循环的海水，并且采用所述单独的加热回路(4)作为所述气化装置(56)的补充热源。
16.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述动力装置(3)工作而所述气化装置(5；51；56)未被使用时，在所述单独的加热回路(4)中循环的所述第一加热介质由所述海水回路(61，62)中的第二加热介质进行冷却。
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