CN102011939A - 一种液化天然气储罐降温稳压系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种液化天然气储罐降温稳压系统，包括液氮输送装置、液化天然气储罐和排气管道，所述液化天然气储罐内设有换热管，换热管的进口通过管道与液氮输送装置连接，其出口通过管道与排气管道连接；所述液化天然气储罐上设有与液氮输送装置连接的压力传感器，所述排气管道中设有汽化器；所述液氮输送装置外接液氮源。本发明还提供了一种由上述系统实现的液化天然气储罐降温稳压方法。本发明系统通过在液化天然气储罐内部设置换热管来实现其保温保压的功能，具有结构简单易懂，且适用于多种液化天然气储罐，具有设计成本低等优点。

Description

一种液化天然气储罐降温稳压系统及方法
技术领域
本发明涉及液化天然气储存技术，特别涉及一种液化天然气储罐降温稳压系统及方法。
背景技术
液化天然气在使用时，一般通过液化天然气储罐(即LNG储罐)进行存储；而在液化天然气储罐的使用过程中，由于液化天然气储罐随着使用的时间延长，会从大气中吸热，从而使得液化天然气汽化为BOG气体(即蒸发气或气态天然气)，从而导致液化天然气储罐内的压力升高，产生安全隐患。
针对以上这些问题，目前的解决方案主要有如下四种：(1)直接将BOG气体排放，就地燃烧以减小液化天然气储罐内压强；(2)将BOG气体直接并入管网使用；(3)将BOG气体导出加压液化后，重新充入液化天然气储罐中；(4)改造液化天然气储罐的结构，使液化天然气储罐能承受高压。
第(1)种技术和第(2)种技术都是直接将BOG气体作为燃料，其中第(1)种技术是就地使用，设备要求十分简单，并且可以节省该液化天然气站的生活用燃气；而第(2)种技术中，通过接入供气管道，定期放出可以调峰补谷，但对管网控制操作要求较高。虽然这两种技术能够初步解决安全隐患的问题，但是这两种技术存在的缺陷：把BOG气体直接燃烧，违背了本身储存液化天然气的目的，并不适用于需要长期储存的液化天然气储罐。
第(3)种技术在液化天然气储罐外外接一个氮循环系统，将气化了的BOG气体导出后经过该氮循环系统冷凝变为低温低压的液化天然气储罐再流回液化天然气储罐储罐中，该技术运行成本低，但投资成本较高，为了使能量被更多的吸收，换热步骤常常需要经过很复杂的线路，造成了设计和制造的难度。所以该技术仅适用于大型的液化天然气储存站或长期运行的液化天然气运输船。
第(4)种技术通过改变储罐本身的结构，从而抑制BOG气体的产生以及使储罐本身能抵御更大的压力。但这种技术改变储罐结构过程较复杂，制造这种储罐就需要更多的成本，并没有被普遍使用。另外，该技术并没有完全避免BOG气体的产生，因此不适用于需要长期储存的液化天然气储罐，只适用于液化天然气运输船。
发明内容
本发明的主要目的在于克服上述现有技术的缺点与不足，提供一种结构简单、合理，能够有效保持罐内温度和压力的液化天然气储罐降温稳压系统。
本发明的另一目的在于提供一种由上述系统实现的液化天然气储罐降温稳压方法。
为达上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种液化天然气储罐降温稳压系统，包括液氮输送装置、液化天然气储罐(即LNG储罐)和排气管道，所述液化天然气储罐内设有换热管，换热管的进口通过管道与液氮输送装置连接，其出口通过管道与排气管道连接；所述液化天然气储罐上设有与液氮输送装置连接的压力传感器，所述排气管道中设有汽化器；所述液氮输送装置外接液氮源。
所述汽化器为空温式汽化器。
作为一种优选方案，所述液氮输送装置包括液氮储罐和泵，所述液氮储罐外接液氮源，所述泵的一端通过管道与液氮储罐连通，另一端通过管道与换热管的进口相通连接；所述泵上设有控制线，所述泵上的控制线与液化天然气储罐上的压力传感器连接；
所述液氮源与液氮储罐、液氮储罐与泵连接的管道上均分别设有阀门，在液氮储罐与泵连接的管道上的阀门与液化天然气储罐上的压力传感器连接。液氮源与液氮储罐连接的管道上的阀门为手动。
各阀门均为低温阀门。
作为另一种优选方案，所述液氮输送装置包括液氮储罐和自增压汽化器，所述液氮储罐分别通过管道与液氮源、换热管的进口相通连接，且在液氮储罐上设有汽化进口和汽化出口，所述自增压汽化器通过管道分别与液氮储罐的汽化进口和汽化出口连接；在自增压汽化器与汽化进口连接的管道上设有汽化阀门，在液氮储罐上设有压力传感器，所述汽化阀门与所述压力传感器连接；
所述液氮源与液氮储罐、液氮储罐与液化天然气储罐连接的管道上均分别设有阀门，在液氮储罐与液化天然气储罐连接的管道上的阀门与液化天然气储罐上的压力传感器连接。液氮源与液氮储罐连接的管道上的阀门为手动阀门。
所述换热管的进口和出口分别设在液化天然气储罐的顶部封头上。
所述换热管在液化天然气储罐中高度方向的长度为5～15m。所述长度根据液化天然气储罐内胆的安装高度来定，可以任意调整，液化天然气储罐浸入液面长度越长，换热时间越短，对于100m3、150m3、200m3等规格的液化天然气储罐，推荐换热管在液化天然气储罐中高度方向的长度为11m左右。
所述换热管为U形管或蛇形盘管。
由上述系统实现的液化天然气储罐降温稳压方法，所述液氮源将液氮通过管道输入液氮输送装置中保存；当液化天然气储罐的内部压力高于一定值(优选为103Kpa)时，液化天然气储罐上的压力传感器获取其信号，并将该信号发送至液氮输送装置中，通过该信号启动液氮输送装置，液氮输送装置将液氮经由换热管的进口输入换热管中；换热管中的液氮吸收液化天然气储罐中的热量后，液氮被气化成为气氮，若气氮的温度仍然低于液化天然气储罐中的温度则氮气继续吸收热量进行换热，换热后的气氮通过换热管的出口排出，以使液化天然气储罐实现降温稳压；排出的气氮进入排气管中，通过空温式汽化器排放至大气或将冷量进行后续利用；当液化天然气储罐的内部压力低于一定值(优选为101.3Kpa)时，液化天然气储罐上的压力传感器获取器信号，并将该信号发送至液氮输送装置中，通过该信号关闭液氮输送装置，液氮输送装置停止将液氮经由换热管的进口输入换热管中。
作为一种优选方案，所述启动液氮输送装置具体为：液氮输送装置中的泵获取液化天然气储罐上的压力传感器发送过来的信号，启动泵，并打开液氮储罐与液化天然气储罐之间管道上的阀门，泵将液氮储罐的液氮送至换热管中；
所述关闭液氮输送装置具体为：液氮输送装置中的泵获取液化天然气储罐上的压力传感器发送过来的信号，关闭泵，并关闭液氮储罐与液化天然气储罐之间管道上的阀门，泵停止将液氮储罐的液氮送至换热管中。
作为另一优选方案，所述液氮输送装置的启动具体为：液氮输送装置的液氮储罐与液化天然气储罐之间管道上的阀门获取信号，所述信号为液化天然气储罐上的压力传感器发送过来的信号，根据信号，将所述阀门打开；同时，液氮储罐内的压力小于一定值(优选为101.3Kpa)时，液氮储罐上的压力传感器将传感信号发送至汽化阀门，并开启该汽化阀门，液氮储罐中一部分液氮经汽化进口进入自增压汽化器，气化后的气氮再经汽化出口返回液氮储罐中，液氮储罐中的压力增加，增加的压力将液氮压出，输送至换热管中；
所述关闭液氮输送装置的启动具体为：液氮输送装置的液氮储罐与液化天然气储罐之间管道上的阀门获取信号，所述信号为液化天然气储罐上的压力传感器发送过来的信号，根据信号，关闭所述阀门，停止将液氮储罐的液氮送至换热管中；同时，液氮储罐内的压力大于一定值(优选为105Kpa)时，液氮储罐上的压力传感器将传感信号发送至汽化阀门，并关闭该汽化阀门。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
1、本发明系统通过在液化天然气储罐内部设置换热管来实现其保温保压的功能，具有结构简单易懂，且适用于多种液化天然气储罐，具有设计成本低等优点。
2、本发明系统的各个零部件的成本都比较低，安装方便简单，只需对液化天然气储罐的顶部封头做改造，可大大降低其投资成本低。
3、本发明除了从液氮源到液氮储罐的流程中需要人为操作，其他过程都可以由自动的压力传感器控制，具有操作要求低等优点。
4、本发明中所使用的液氮易获取，价格便宜，通过较便宜的液氮给较昂贵的液化天然气换热，可有效避免BOG气体的产生。
附图说明
图1是本发明系统的结构示意图。
图2是图1所示液化天然气储罐的结构示意图。
图3是本发明系统的另一种结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1所示，本液化天然气储罐降温稳压系统包括液氮输送装置、液化天然气储罐6和排气管道，如图2所示，所述液化天然气储罐6内设有换热管7，换热管7的进口10通过管道与液氮输送装置连接，其出口11通过管道与排气管道连接；所述液化天然气储罐6上设有与液氮输送装置连接的压力传感器9，所述排气管道中设有汽化器；所述液氮输送装置外接液氮源1。
所述汽化器为空温式汽化器8。
所述液氮输送装置包括液氮储罐3和泵5，所述液氮储罐3外接液氮源1，所述泵5的一端通过管道与液氮储罐3连通，另一端通过管道与换热管7的进口10相通连接；所述泵5上设有控制线，所述泵5上的控制线与液化天然气储罐6上的压力传感器9连接；
所述液氮源1与液氮储罐3连接的管道上设有阀门2、液氮储罐3与泵5连接的管道上设有阀门4，在液氮储罐3与泵5连接的管道上的阀门4与液化天然气储罐6上的压力传感器连接。液氮源1与液氮储罐3连接的管道上的阀门2为手动阀门。
各阀门均为低温阀门。
所述换热管7的进口10和出口11分别设在液化天然气储罐6的顶部封头上。
所述换热管7在液化天然气储罐6中高度方向的长度为11m；所述换热管7为U形管。
由上述系统实现的液化天然气储罐降温稳压方法：
所述液氮源1将液氮通过管道输入液氮输送装置中保存；当液化天然气储罐6的内部压力高于一定值(即103Kpa)时，液化天然气储罐6上的压力传感器9获取器信号，并将该信号发送至液氮输送装置中，通过该信号启动液氮输送装置，液氮输送装置将液氮经由换热管7的进口10输入换热管7中；换热管7中的液氮吸收液化天然气储罐6中的热量后，被气化成为气氮，若气氮的温度仍然低于液化天然气储罐6中的温度则液氮继续吸收热量进行换热，换热后的气氮通过换热管7的出口11排出，以使液化天然气储罐6实现降温稳压；排出的气氮进入排气管中，通过空温式汽化器8排放至大气或进行后续利用；当液化天然气储罐6的内部压力低于一定值(即101.3Kpa)时，液化天然气储罐6上的压力传感器9获取器信号，并将该信号发送至液氮输送装置中，通过该信号关闭液氮输送装置，液氮输送装置停止将液氮经由换热管7的进口输入换热管7中。
所述启动液氮输送装置具体为：液氮输送装置中的泵5获取液化天然气储罐6上的压力传感器9发送过来的信号，启动泵5，并打开液氮储罐3与液化天然气储罐6之间管道上的阀门4，泵5将液氮储罐3的液氮送至换热管7中；
所述关闭液氮输送装置具体为：液氮输送装置中的泵5获取液化天然气储罐6上的压力传感器9发送过来的信号，关闭泵5，并关闭液氮储罐3与液化天然气储罐6之间管道上的阀门4，泵5停止将液氮储罐3的液氮送至换热管7中。
实施例2
本实施例除下述特征外其他特征同实施例1：如图3所示，所述液氮输送装置包括液氮储罐3和自增压汽化器12，所述液氮储罐3分别通过管道与液氮源1、换热管7的进口相通连接，且在液氮储罐3上设有汽化进口和汽化出口，所述自增压汽化器12通过管道分别与液氮储罐3的汽化进口和汽化出口连接；在自增压汽化器12与汽化进口连接的管道上设有汽化阀门14，在液氮储罐3上设有压力传感器13，所述汽化阀门14与所述压力传感器13连接；
所述液氮源1与液氮储罐3连接的管道上设有阀门2、液氮储罐3与液化天然气储罐6连接的管道上设有阀门15，在液氮储罐3与液化天然气储罐6连接的管道上的阀门15与液化天然气储罐6上的压力传感器连接。所述液氮源1与液氮储罐3连接的管道上的阀门2为手动阀门。
由上述系统实现的液化天然气储罐降温稳压方法：
所述液氮源1将液氮通过管道输入液氮输送装置中保存；当液化天然气储罐6的内部压力高于一定值(即103Kpa)时，液化天然气储罐6上的压力传感器9获取器信号，并将该信号发送至液氮输送装置中，通过该信号启动液氮输送装置，液氮输送装置将液氮经由换热管7的进口输入换热管7中；换热管7中的液氮吸收液化天然气储罐6中的热量后，被气化成为气氮，若气氮的温度仍然低于液化天然气储罐6中的温度则液氮继续吸收热量进行换热，换热后的气氮通过换热管7的出口排出，以使液化天然气储罐6实现降温稳压；排出的气氮进入排气管中，通过空温式汽化器8排放至大气或进行后续利用；当液化天然气储罐6的内部压力低于一定值(即101.3Kpa)时，液化天然气储罐6上的压力传感器获取器信号，并将该信号发送至液氮输送装置中，通过该信号关闭液氮输送装置，液氮输送装置停止将液氮经由换热管7的进口输入换热管7中。
所述启动液氮输送装置具体为：液氮输送装置的液氮储罐3与液化天然气储罐6之间管道上的阀门获取信号，所述信号为液化天然气储罐6上的压力传感器9发送过来的信号，根据信号，将所述阀门打开；同时，液氮储罐3内的压力小于一定值(即101.3Kpa)时，液氮储罐3上的压力传感器将传感信号发送至汽化阀门14，并开启该汽化阀门14，液氮储罐3中一部分液氮经汽化进口进入自增压汽化器12，气化后的气氮再经汽化出口返回液氮储罐3中，液氮储罐3中的压力增加，增加的压力将液氮压出，输送至换热管7中；
所述关闭液氮输送装置的启动具体为：液氮输送装置的液氮储罐3与液化天然气储罐6之间管道上的阀门获取信号，所述信号为液化天然气储罐6上的压力传感器9发送过来的信号，根据信号，关闭所述阀门，停止将液氮储罐3的液氮送至换热管7中；同时，液氮储罐3内的压力大于一定值(即105Kpa)时，液氮储罐3上的压力传感器将传感信号发送至汽化阀门14，并关闭该汽化阀门14。
实施例3
本实施例除下述特征外其他特征同实施例1：所述换热管在液化天然气储罐中高度方向的长度为5m。所述换热管为蛇形盘管。
实施例4
本实施例除下述特征外其他特征同实施例1：所述换热管在液化天然气储罐中高度方向的长度为15m。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液化天然气储罐降温稳压系统，其特征在于：包括液氮输送装置、液化天然气储罐和排气管道，所述液化天然气储罐内设有换热管，换热管的进口通过管道与液氮输送装置连接，其出口通过管道与排气管道连接；所述液化天然气储罐上设有与液氮输送装置连接的压力传感器，所述排气管道中设有汽化器；所述液氮输送装置外接液氮源。
2.根据权利要求1所述的液化天然气储罐降温稳压系统，其特征在于：所述汽化器为空温式汽化器。
3.根据权利要求1所述的液化天然气储罐降温稳压系统，其特征在于：所述液氮输送装置包括液氮储罐和泵，所述液氮储罐外接液氮源，所述泵的一端通过管道与液氮储罐连通，另一端通过管道与换热管的进口相通连接；所述泵上设有控制线，所述泵上的控制线与液化天然气储罐上的压力传感器连接；
所述液氮源与液氮储罐、液氮储罐与泵连接的管道上均分别设有阀门，在液氮储罐与泵连接的管道上的阀门与液化天然气储罐上的压力传感器连接。
4.根据权利要求1所述的液化天然气储罐降温稳压系统，其特征在于：所述液氮输送装置包括液氮储罐和自增压汽化器，所述液氮储罐分别通过管道与液氮源、换热管的进口相通连接，且在液氮储罐上设有汽化进口和汽化出口，所述自增压汽化器通过管道分别与液氮储罐的汽化进口和汽化出口连接；在自增压汽化器与汽化进口连接的管道上设有汽化阀门(这里命名为汽化阀门，只要是为了区分输送管道上的其他阀门)，在液氮储罐上设有压力传感器，所述汽化阀门与所述压力传感器连接；
所述液氮源与液氮储罐、液氮储罐与液化天然气储罐连接的管道上均分别设有阀门，在液氮储罐与液化天然气储罐连接的管道上的阀门与液化天然气储罐上的压力传感器连接。
5.根据权利要求1所述的液化天然气储罐降温稳压系统，其特征在于：所述换热管的进口和出口分别设在液化天然气储罐的顶部封头上。
6.根据权利要求1所述的液化天然气储罐降温稳压系统，其特征在于：所述换热管在液化天然气储罐中高度方向的长度为5～15m。
7.根据权利要求1所述的液化天然气储罐降温稳压系统，其特征在于：所述换热管为U形管或蛇形盘管。
8.由权利要求1～7任一项所述系统实现的液化天然气储罐降温稳压方法，其特征在于：所述液氮源将液氮通过管道输入液氮输送装置中保存；当液化天然气储罐的内部压力高于一定值时，液化天然气储罐上的压力传感器获取器信号，并将该信号发送至液氮输送装置中，通过该信号启动液氮输送装置，液氮输送装置将液氮经由换热管的进口输入换热管中；换热管中的液氮吸收液化天然气储罐中的热量后，被气化成为气氮，若气氮的温度仍然低于液化天然气储罐中的温度则液氮继续吸收热量进行换热，换热后的气氮通过换热管的出口排出，以使液化天然气储罐实现降温稳压；排出的气氮进入排气管中，通过空温式汽化器排放至大气或进行后续利用；当液化天然气储罐的内部压力低于一定值时，液化天然气储罐上的压力传感器获取信号，并将该信号发送至液氮输送装置中，通过该信号关闭液氮输送装置，液氮输送装置停止将液氮经由换热管的进口输入换热管中。
9.根据权利要求8所述的液化天然气储罐降温稳压方法，其特征在于，所述启动液氮输送装置具体为：液氮输送装置中的泵获取液化天然气储罐上的压力传感器发送过来的信号，启动泵，并打开液氮储罐与液化天然气储罐之间管道上的阀门，泵将液氮储罐的液氮送至换热管中；
所述关闭液氮输送装置具体为：液氮输送装置中的泵获取液化天然气储罐上的压力传感器发送过来的信号，关闭泵，并关闭液氮储罐与液化天然气储罐之间管道上的阀门，泵停止将液氮储罐的液氮送至换热管中。
10.根据权利要求8所述的液化天然气储罐降温稳压方法，其特征在于，所述启动液氮输送装置具体为：液氮输送装置的液氮储罐与液化天然气储罐之间管道上的阀门获取信号，所述信号为液化天然气储罐上的压力传感器发送过来的信号，根据信号，将所述阀门打开；同时，液氮储罐内的压力小于一定值时，液氮储罐上的压力传感器将传感信号发送至汽化阀门，并开启该汽化阀门，液氮储罐中一部分液氮经汽化进口进入自增压汽化器，气化后的气氮再经汽化出口返回液氮储罐中，液氮储罐中的压力增加，增加的压力将液氮压出，输送至换热管中；
所述关闭液氮输送装置的启动具体为：液氮输送装置的液氮储罐与液化天然气储罐之间管道上的阀门获取信号，所述信号为液化天然气储罐上的压力传感器发送过来的信号，根据信号，关闭所述阀门，停止将液氮储罐的液氮送至换热管中；同时，液氮储罐内的压力大于一定值时，液氮储罐上的压力传感器将传感信号发送至汽化阀门，并关闭该汽化阀门。
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