CN103234117A - 一种lng接收站低能耗蒸发气零排放处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种LNG接收站低能耗蒸发气零排放处理系统，它利用LNG接收站正常运行工况和间歇零外输工况均需开启码头卸料管道保冷循环系统的特点，在LNG接收站既有的码头卸料管道保冷循环管线上设置LNG制冷支路，从保冷循环管线中引出LNG，借助制冷设备对其进一步降温，并将降温后的LNG送回LNG储罐顶部原有的预冷喷淋系统，由其喷淋进入LNG储罐，从而吸收罐内BOG，实现BOG零排放处理。本发明特别适用于调峰型LNG接收站，在LNG接收站间歇零外输工况下，既能够保证系统安全运行，又能够避免常规BOG泄放降压方式所带来的巨大的浪费，具有突出的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种LNG接收站蒸发气处理系统，特别是关于一种可在LNG接收站间歇零外输工况下运行的LNG接收站低能耗蒸发气零排放处理系统。
背景技术
LNG（liquefied natural gas,液化天然气）是低温流体，虽然LNG设备具有良好的绝热措施，但在储存和操作的过程中，因外界的热量传递和系统的冷却需要，其内会不可避免地产生一定数量BOG（Boiled Off Gas，蒸发气）。随着BOG数量的增加，LNG存储系统内部的温度和压力会随之升高。当LNG储罐内部压力高于系统设定的安全泄放压力时，LNG储罐罐顶的安全阀开启，将BOG直接泄放到火炬系统燃烧，以稳定系统内部压力。对于调峰型LNG接收站，其正常运行过程中，往往会出现夜间气化外输流量需求过低或气化外输零需求的工况，在这种情况下，LNG存储系统因为没有足量的外输LNG无法开启再冷凝设备处理BOG，集聚过多的BOG会被直接泄放并燃烧，由此造成了高额的经济损失和环境排放污染。目前，常规的LNG接收站BOG零排放处理装置都是对BOG直接液化，将其送回LNG储罐。由于BOG的自然蒸发和产生并非一个稳定的过程，需要反复关停BOG直接液化装置，而BOG直接液化装置从启动达到运行往往需要3～5小时，导致实际操作困难，容易造成系统压力失稳，如LNG储罐压力过低、需要额外补气保压。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种可在LNG接收站间歇零外输工况下运行的LNG接收站低能耗蒸发气零排放处理系统。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种LNG接收站低能耗蒸发气零排放处理系统，它包括LNG接收站既有的码头卸料管道保冷循环系统和LNG储罐顶部预冷喷淋系统，其特征在于：所述码头卸料管道保冷循环系统的保冷循环管道分出LNG制冷支路，所述LNG制冷支路的输出端通过管线连接所述LNG储罐顶部预冷喷淋系统的管线输入端，所述LNG储罐顶部预冷喷淋系统的管线输出端为LNG储罐罐内顶部的喷头，所述LNG制冷支路处设置有制冷设备，对所述LNG制冷支路中的LNG降温。
上述制冷设备为包括氮气压缩机、带增压器的透平膨胀机和制冷冷箱的移动氮膨胀制冷撬。
上述LNG制冷支路的输入端和输出端均设置有开关球阀，所述LNG制冷支路中还设置有流量计。
上述LNG制冷支路与所述LNG储罐顶部预冷喷淋系统之间连接的管线为LNG接收站既有的卸料主管线和一LNG储罐顶部输送支路，即所述LNG制冷支路的输出端接在所述卸料主管线上，所述卸料主管线的输出端除了连接既有的LNG储罐顶部卸料管线和底部卸料管线的输入端，还连接所述LNG储罐顶部输送支路的输入端，所述LNG储罐顶部输送支路的输出端连接所述预冷喷淋系统的管线输入端。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明通过在LNG接收站既有的码头卸料管道保冷循环管线上设置LNG制冷支路，从保冷循环管线中引出LNG，借助制冷设备对其进一步降温，并将降温后的LNG送回LNG储罐顶部原有的预冷喷淋系统，由其喷淋进入LNG储罐，吸收罐内BOG，从而能够有效降低LNG存罐内因BOG增加而升高的压力，特别在LNG接收站间歇零外输工况下，既能够保证系统安全运行，又能够避免常规BOG泄放降压方式所带来的巨大浪费，具有显著的经济效益。2、本发明可以设置流量计检测LNG制冷支路中的LNG流量，借助LNG接收站的中控系统实时监测LNG储罐内的压力变化情况，控制低压泵的开度，从而调节流入LNG制冷支路的LNG流量，平稳地控制LNG储罐内的压力缓慢变化，保证系统能够处于稳定的不间断运行状态，避免了现有技术中BOG直接液化装置需要反复关停、从启动到运行所需时间长、实际操作困难，以及系统压力失稳风险高的隐患，安全性和可操作性都有了大幅度的改善。3、本发明可以利用LNG接收站原有的卸料主管线，将经制冷设备降温后的LNG送回LNG储罐，充分利用了LNG接收站的现有流程，无需增设大量管路，也不会对LNG接收站的日常操作造成额外的操作影响，非常适应LNG接收站间歇零外输工况。4、本发明优选移动氮膨胀制冷撬作为制冷设备，对LNG制冷支路中的LNG降温，可以在同一个LNG接收站内满足多个LNG储罐的使用，也可以转至其它有需要的LNG接收站内使用，方便拆卸和移动，占地面积小且布置灵活。
附图说明
图1是本发明系统组成结构示意图
图2是本发明移动氮膨胀制冷橇工作示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明主要是利用LNG接收站正常运行工况和间歇零外输工况均需开启码头卸料管道保冷循环系统的特点，在LNG接收站既有的码头卸料管道保冷循环管线上设置LNG制冷支路，从保冷循环管线中引出LNG，借助制冷设备对其进一步降温，并将降温后的LNG送回LNG储罐顶部原有的预冷喷淋系统，由其喷淋进入LNG储罐，从而吸收罐内BOG，实现BOG零排放处理。
如图1所示，本发明基于LNG接收站既有的码头卸料管道保冷循环系统和LNG储罐顶部的预冷喷淋系统扩建而成。LNG接收站既有的码头卸料管道保冷循环系统通常由从LNG储罐1抽取LNG的低压泵2、LNG外输管线3、保冷循环管线4、卸料主管线5，以及LNG储罐1顶部卸料管线6和底部卸料管线7构成。其中，低压泵2的输出端连接LNG外输管线3的输入端，LNG外输管线3上分出支路，也即保冷循环管线4。保冷循环管线4的输出端接在LNG储罐1的卸料主管线5上，卸料主管线5的输出端连接LNG储罐1顶部卸料管线6和底部卸料管线7的输入端，LNG储罐1顶部卸料管线6和底部卸料管线7的输出端分别设置在LNG储罐1的顶部和底部。本发明的特征就在于，它在码头卸料管道保冷循环系统的保冷循环管线4上分出LNG制冷支路8，LNG制冷支路8的输出端通过管线连接LNG储罐1顶部原有的预冷喷淋系统（图中未示出）的管线输入端，预冷喷淋系统的管线输出端为LNG储罐1罐内顶部的喷头9，LNG制冷支路8处设置有制冷设备10，对LNG制冷支路8中的LNG降温。
上述LNG制冷支路8的输入端和输出端均设置有开关球阀11。此外，LNG制冷支路8中还可以设置流量计（图中未示出），借助LNG接收站的中控系统实时监测的LNG储罐1内的压力变化情况，控制低压泵2的开度，从而调节流入LNG制冷支路8的LNG流量，平稳地控制LNG储罐1内的压力缓慢变化。
为降低成本，本发明还可以充分利用LNG接收站已有的卸料主管线5输送经制冷设备10降温后的LNG给LNG储罐1，具体设置如下：LNG制冷支路8的输出端接在卸料主管线5上，卸料主管线5的输出端除了连接既有的LNG储罐1顶部卸料管线6和底部卸料管线7的输入端，还连接另设一LNG储罐1顶部输送支路12的输入端，LNG储罐1顶部输送支路12的输出端连接LNG储罐1顶部原有的预冷喷淋系统的管线输入端。运行时，由于LNG接收站外输系统处于间歇零外输工况，卸料主管道5内只有经制冷设备10降温后的LNG，LNG储罐1顶部卸料管线6和底部卸料管线7的阀门13需保持关闭状态。
如图2所示，本发明可以采用移动氮膨胀制冷橇作为制冷设备10。移动氮膨胀制冷橇主要由氮气压缩机、带增压器的透平膨胀机和冷箱组成。工作时，氮气压缩机21输出的氮气经过带增压器的透平膨胀机的增压端22达到预设的压力，经过膨胀端23二级膨胀后达到预设的低温，在冷箱24中与循环LNG换热，换热升温后的氮气重新返回氮气压缩机，不断循环。
如图1所示，以16万立方米LNG储罐中的应用为例，通过计算，16万立方米储罐的BOG产生量为2吨/小时，需要1103709千焦/小时的冷量才能将其液化，理论上而言，将BOG冷凝到-162℃需要-173℃的21吨/小时的LNG循环量。低压泵以21吨/小时的流量将-162℃、0.9Mpa的LNG从储罐中泵出，通过LNG储罐顶部16寸的LNG外输管线，进入12寸的保冷循环管线，然后进入LNG制冷支路，在移动氮膨胀制冷橇深冷到-173℃的冷箱中，吸收其中的冷量910560千焦/小时，降温后LNG为-173℃，返回LNG储罐卸料总管线，由其送入LNG储罐预冷喷淋系统，经过6号膜式阀及8号3寸变4寸的变径管，以2.07米/秒的速度喷入储罐中吸收BOG，如此不断循环。循环过程中，可以借助LNG接收站的中控系统实时监测LNG储罐内的压力变化情况，增加或者减少流入LNG制冷支路的LNG流量，以确保LNG储罐内压力系统稳定。
如图2所示，来自冷箱的氮气经氮气压缩机压缩冷却到3.6MpaG，40℃输出，经过透平膨胀机的增压端增压至4.9MpaG，40℃后，由冷箱冷却到-44℃；冷却到-44℃的氮气被分成两部分，一部分被抽出冷箱送往透平膨胀机的膨胀端（图2中所示K1流向），膨胀降温至-113℃，然后返回冷箱中部（图2中所示K2流向）；另一部分则继续冷却到-118℃后，被抽出冷箱送往透平膨胀机的膨胀端（图2中所示K3流向），继续膨胀降温至-173℃，然后返回冷箱底部（图2中所示K4流向）；在冷箱底部低温的氮气与低压泵打出的循环LNG换热，换热后的氮气经过冷箱重新返回氮气压缩机，不断循环。
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接收站低能耗蒸发气零排放处理系统，它包括LNG接收站既有的码头卸料管道保冷循环系统和LNG储罐顶部预冷喷淋系统，其特征在于：所述码头卸料管道保冷循环系统的保冷循环管道分出LNG制冷支路，所述LNG制冷支路的输出端通过管线连接所述LNG储罐顶部预冷喷淋系统的管线输入端，所述LNG储罐顶部预冷喷淋系统的管线输出端为LNG储罐罐内顶部的喷头，所述LNG制冷支路处设置有制冷设备，对所述LNG制冷支路中的LNG降温。
2.如权利要求1所述的一种LNG接收站低能耗蒸发气零排放处理系统，其特征在于：所述制冷设备为包括氮气压缩机、带增压器的透平膨胀机和制冷冷箱的移动氮膨胀制冷撬。
3.如权利要求1所述的一种LNG接收站低能耗蒸发气零排放处理系统，其特征在于：所述LNG制冷支路的输入端和输出端均设置有开关球阀，所述LNG制冷支路中还设置有流量计。
4.如权利要求2所述的一种LNG接收站低能耗蒸发气零排放处理系统，其特征在于：所述LNG制冷支路的输入端和输出端均设置有开关球阀，所述LNG制冷支路中还设置有流量计。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种LNG接收站低能耗蒸发气零排放处理系统，其特征在于：所述LNG制冷支路与所述LNG储罐顶部预冷喷淋系统之间连接的管线为LNG接收站既有的卸料主管线和一LNG储罐顶部输送支路，即所述LNG制冷支路的输出端接在所述卸料主管线上，所述卸料主管线的输出端除了连接既有的LNG储罐顶部卸料管线和底部卸料管线的输入端，还连接所述LNG储罐顶部输送支路的输入端，所述LNG储罐顶部输送支路的输出端连接所述预冷喷淋系统的管线输入端。
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