CN103225739B - 一种lng接收站蒸发气节能处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LNG接收站蒸发气节能处理系统，在LNG接收站既有的天然气外输系统的高压天然气外输管线上分出高压天然气外输支路，其输出端与气-气引射混合器的输入端连接，气-气引射混合器的输出端与天然气用户短距离直送管道的输入端连接，气-气引射混合器还具有低压吸入口，低压吸入口与LNG储罐的蒸发气排出总管的输出端连接，蒸发气排出总管上设置有根据LNG储罐压力状况调节的蒸发气流量控制阀。本发明利用外输高压天然气自身压力能吸收LNG储罐排放的低压蒸发气，在气-气引射混合器内完成高压天然气与低压蒸发气的充分混合和能量交换，同时混合后的气体外输，以满足中高压天然气用户的需求。本发明适用于有不同气态外输压力要求的大、中型LNG接收站的蒸发气处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种LNG接收站蒸发气处理系统，特别是关于一种能够利用外输高压天然气自身压力能吸收低压蒸发气的LNG接收站蒸发气节能处理系统。
背景技术
LNG接收站一般承担着LNG的接收、存储和气化外输功能。由于LNG（LiquefiedNatural Gas,液化天然气）是低温流体，尽管LNG设备具有良好的绝热措施，但在生产运行过程中会不可避免地产生一定量的BOG（Boiled Off Gas，蒸发气），随着BOG数量的不断增加，LNG存储系统内的温度和压力会逐渐升高。如果LNG储罐内部压力高于系统设定的安全泄放压力，就会导致储罐罐顶安全阀开启，直接泄放BOG到火炬系统燃烧，以稳定系统的压力。这种大量泄放燃烧BOG的降压方式会造成天然气的巨大浪费。因此，BOG处理系统是LNG接收站设计阶段中必须重点考虑的问题之一。目前LNG接收站处理BOG的方式主要有以下两种：1、BOG再冷凝技术,将BOG冷凝成LNG进行回收，这需要LNG接收站保持较高的外输流量需求。2、直接压缩技术,LNG储罐内的BOG经过低压压缩机和高压压缩机依次加压到管网传输所需的压力后,直接进入外输管道送至下游用户。此外，当前越来越多的LNG接收站除了需向高压长输管网供气外，还需向中短距离的中压用户直接供气，因此一些LNG接收站将外输天然气分为高压（约9MPa）和中压（约4.0Mpa）进行输送，中压天然气往往需将高压天然气调至所需的中压后方能输送。这就导致需要设置中压压缩机、高压压缩机、再冷凝器和调压阀等设备，造成了投资高、能耗高、操作繁琐、工艺复杂等诸多问题，且还存在工况需求的应用限制。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种设备简单易行的LNG接收站蒸发气节能处理系统。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种LNG接收站蒸发气节能处理系统，其特征在于：它在LNG接收站既有的天然气外输系统的高压天然气外输管线上分出高压天然气外输支路，所述高压天然气外输支路的输出端与一气-气引射混合器的输入端连接，所述气-气引射混合器的输出端与天然气用户短距离直送管道的输入端连接，所述气-气引射混合器还具有低压吸入口，所述低压吸入口与LNG储罐的蒸发气排出总管的输出端连接，所述蒸发气排出总管上设置有根据LNG储罐压力状况调节的蒸发气流量控制阀。
上述蒸发气排出总管上还设置有保证系统安全运行的紧急关断阀和防止气体返流的单向阀。
上述高压天然气外输支路上还设置有调节进入所述气-气引射混合器天然气流量的天然气流量调节阀。
上述高压天然气外输支路上还分设天然气外输旁路，所述天然气外输旁路的输入端接在所述气-气引射混合器输入端前的所述高压天然气外输支路上，输出端接在所述气-气引射混合器输出端后的所述天然气用户短距离直送管道上，所述天然气外输旁路上设置有旁路气压调节阀。
除上述高压天然气外输管线外，所述LNG接收站天然气外输系统还包括低压泵、缓冲罐、高压泵和气化器；其中所述低压泵的输出端连接所述缓冲罐的输入端，所述缓冲罐的输出端连接所述高压泵的输入端，所述高压泵的输出端连接所述气化器的输入端，所述气化器的输出端连接所述高压天然气外输管线的输入端，所述高压天然气外输管线的输出端连接天然气用户长输管道的输入端。
上述高压天然气外输管线的输出端与所述天然气用户长输管道的输入端之间还设置高压计量撬；所述气-气引射混合器的输出端与所述天然气用户短距离直送管道的输入端之间还设置中高压计量撬。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明在LNG接收站既有的天然气外输系统的高压天然气外输管线上分出高压天然气外输支路，在高压天然气外输支路上设置气-气引射混合器，在气-气引射混合器内充分混合高压天然气与LNG储罐排出的低压蒸发气，从而利用了外输高压天然气自身压力能吸收LNG储罐排出的低压蒸发气，无需设置BOG压缩机、再冷凝器、调压阀或BOG低压/高压压缩机组等设备，就能够完成蒸发气处理，具有设备简单、能耗低、经济效益突出的优点。2、本发明在高压天然气外输支路上分设天然气外输旁路，天然气外输旁路上设置旁路气压调节阀，当气-气引射混合器输出的混合气体流量不能满足天然气用户的需求时，可以通过旁路气压调节阀对高压天然气调压补充气量，调控灵活度高，可以满足不同的气态外输压力需求。3、本发明只需在LNG接收站既有的天然气外输系统上添置少量设备，即可实现蒸发气的节能处理，对LNG储罐压力控制不产生干扰和不利影响，尤其适合蒸发气非线性、非稳定产生与外排的实际工况。本发明可以广泛适用于有不同气态外输压力要求的大、中型LNG接收站的蒸发气处理。
附图说明
图1是本发明系统结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明进行详细的描述。
本发明在LNG接收站既有的天然气外输系统的高压天然气外输管线上分出高压天然气外输支路，在高压天然气外输支路上设置气-气引射混合器，利用外输高压天然气自身压力能吸收LNG储罐排放的低压蒸发气，并在气-气引射混合器内完成高压天然气与低压蒸发气的充分混合和能量交换，混合后的气体为中高压天然气，可以经天然气用户短距离直送管道外输给中高压天然气用户。
如图1所示，本发明系统组成结构如下：
LNG接收站既有的天然气外输系统包括从LNG储罐1抽取LNG的低压泵2、缓冲罐3、高压泵4、气化器5和高压天然气外输管线6。其中，低压泵2的输出端连接缓冲罐3的输入端，缓冲罐3的输出端连接高压泵4的输入端，高压泵4的输出端连接气化器5的输入端，气化器5的输出端连接高压天然气外输管线6的输入端，高压天然气外输管线6的输出端连接天然气用户长输管道7的输入端。本发明在上述天然气外输系统的高压天然气外输管线6上分出高压天然气外输支路9，高压天然气外输支路9的输出端与一气-气引射混合器10的输入端101连接，气-气引射混合器10的输出端102与天然气用户短距离直送管道11的输入端连接，气-气引射混合器10还具有低压吸入口103，低压吸入口103与LNG储罐1的蒸发气排出总管12的输出端连接。蒸发气排出总管12上还设置有蒸发气流量控制阀13，通过控制其开度调节进入气-气引射混合器10的蒸发气流量，实现LNG储罐1的压力控制。
此外，为防止高压天然气压回LNG储罐1，蒸发气排出总管12上还可以设置防止气体返流的单向阀14和保证系统安全运行的紧急关断阀15。
高压天然气外输支路9上还可以设置调节进入气-气引射混合器10的天然气流量的天然气流量调节阀16。
高压天然气外输支路9上还可以分设天然气外输旁路17，其输入端接在气-气引射混合器10输入端101前的高压天然气外输支路6上，输出端接在气-气引射混合器10输出端102后的天然气用户短距离直送管道11上。天然气外输旁路17上可以设置旁路气压调节阀18，当气-气引射混合器10输出的混合气体流量不能满足中高压天然气用户的需求时，可通过旁路气压调节阀18对高压天然气调压并补充气量。
高压天然气外输管线6的输出端与天然气用户长输管道7的输入端之间还可以设置高压计量撬8。气-气引射混合器10的输出端与天然气用户短距离直送管道11的输入端之间还可以设置中高压计量撬19。
气-气引射混合器10的核心装置为文丘里管，文丘里管的入口连接高压天然气外输支路的输出端和蒸发气排出总管的输出端。其工作原理为，外输高压天然气进入气-气引射混合器，经喷嘴喷入文丘里管，天然气在文丘里管流道内流动，流通面积由大变小，流速迅速增大，从而在文丘里管的入口处形成负压，将蒸发气从蒸发气排出总管中吸入文丘里管。高压天然气与蒸发气两股气体在文丘里管的喉管中进行混合和能量交换,期间，高压天然气的速度减小,蒸发气的速度增大,在喉管出口处两股气体的速度趋于一致，充分混合，且混合后的气体通过文丘里管的扩散管时,随着流道的增大,速度逐渐降低,动能转化为压力能,混合气体成为中高压天然气。
下面结合一具体实施例详细描述本发明的工作流程：
某LNG接收站为某高压天然气用户供应9.0Mpa.G的天然气，为某中高压天然气用户（如附近的燃气电厂）供应4.0Mpa.G的天然气。接收站共有3座16万方LNG储罐，正常情况下会产生5吨/小时的蒸发气，压力0.018Mpa.G，温度-150℃。LNG储罐内的LNG经低压泵加压至1.0Mpa.G后，进入缓冲罐进行稳压，并使缓冲罐内的液位保持在指定高度，以满足高压泵的吸入要求。高压泵将缓冲罐输出的LNG加压至9.2Mpa.G后，送入气化器气化为温度10℃，压力约9.0Mpa.G的天然气。天然气分为两路输出，一路经高压天然气外输管线输送至高压计量撬，在计量后经天然气用户长输管道送至高压天然气用户；另一路经高压天然气外输支路送至气-气引射混合器，经喷嘴喷入文丘里管，在文丘里管内与LNG储罐排出的蒸发气进行混合和能量交换，混合后的气体成为中高压天然气，中高压天然气在通过中压计量撬计量后经天然气用户短距离直送管道送至中高压天然气用户。上述过程中，高压天然气与蒸发气的混合比例可以是1:4，气-气引射混合器输出的混合气体为压力4.0Mpa.G，温度－5℃的天然气。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (5)
1.一种LNG接收站蒸发气节能处理系统，其特征在于：它在LNG接收站既有的天然气外输系统的高压天然气外输管线上分出高压天然气外输支路，所述高压天然气外输支路的输出端与一气-气引射混合器的输入端连接，所述气-气引射混合器的输出端与天然气用户短距离直送管道的输入端连接，所述气-气引射混合器还具有低压吸入口，所述低压吸入口与LNG储罐的蒸发气排出总管的输出端连接，所述蒸发气排出总管上设置有根据LNG储罐压力状况调节的蒸发气流量控制阀；
所述高压天然气外输支路上还分设天然气外输旁路，所述天然气外输旁路的输入端接在所述气-气引射混合器输入端前的所述高压天然气外输支路上，输出端接在所述气-气引射混合器输出端后的所述天然气用户短距离直送管道上，所述天然气外输旁路上设置有旁路气压调节阀；
除所述高压天然气外输管线外，所述LNG接收站天然气外输系统还包括低压泵、缓冲罐、高压泵和气化器；其中所述低压泵的输出端连接所述缓冲罐的输入端，所述缓冲罐的输出端连接所述高压泵的输入端，所述高压泵的输出端连接所述气化器的输入端，所述气化器的输出端连接所述高压天然气外输管线的输入端，所述高压天然气外输管线的输出端连接天然气用户长输管道的输入端。
2.如权利要求1所述的一种LNG接收站蒸发气节能处理系统，其特征在于：所述蒸发气排出总管上还设置有保证系统安全运行的紧急关断阀和防止气体返流的单向阀。
3.如权利要求1所述的一种LNG接收站蒸发气节能处理系统，其特征在于：所述高压天然气外输支路上还设置有调节进入所述气-气引射混合器天然气流量的天然气流量调节阀。
4.如权利要求2所述的一种LNG接收站蒸发气节能处理系统，其特征在于：所述高压天然气外输支路上还设置有调节进入所述气-气引射混合器天然气流量的天然气流量调节阀。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种LNG接收站蒸发气节能处理系统，其特征在于：所述高压天然气外输管线的输出端与所述天然气用户长输管道的输入端之间还设置高压计量撬；所述气-气引射混合器的输出端与所述天然气用户短距离直送管道的输入端之间还设置中高压计量撬。
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