CN103759496B - 小型撬装式液化天然气蒸发气再液化回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种小型撬装式液化天然气蒸发气再液化回收装置，包括：低温储罐1、回热式低温制冷机3、外翅片式冷凝换热器4、压力测试装置5、温度测试装置6、加热装置7、控制系统8。本发明可根据低温储罐实际压力和热负荷的需要，对低温制冷机的冷端温度和输出冷量进行实时监控和无级调节，以实现LNG储罐系统的零损耗，装置内气液流动依靠自身的压差和重力实现无泵循环，系统能耗低，且结构紧凑，工艺流程简单，再液化效率高，运行和维护成本低，可实现撬装化。

Description

小型撬装式液化天然气蒸发气再液化回收装置

技术领域

本发明涉及液化天然气（LNG）储存和运输过程中蒸发气体（BOG）再液化及回收技术领域，更具体地说，涉及一种采用回热式低温制冷机的小型撬装式液化天然气蒸发气再液化回收装置。

背景技术

液化天然气（简称LNG），主要成分是甲烷，被公认为地球上最干净的能源。无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积为同量气态天然气体积的1/625，液化天然气的重量仅为同体积水的45%左右。气态天然气经压缩、冷却至其沸点（-161.5℃）温度变成LNG后，储存在低温存储罐中，再通过专用船或槽车运输，使用时重新气化。相比于气态天然气，LNG由于其体积小，储存效率高，通过专用的船或槽车可以将大量的天然气运输到管道难以到达的任何用户，与铺设地下输气管道相比，不仅节省投资，而且方便可靠，风险小、适应性强。此外，LNG携带的冷量可以部分回收利用。因此，20世纪70年代以来，世界LNG产量和贸易量迅速增加，全球LNG的需求将从2010年的2.18亿吨增至2015年的3.1亿吨，到2020年可达到4.1亿吨。2012年国际市场上LNG的贸易量已占到天然气总贸易量的36%左右，到2020年将达到40%。

但是在LNG船舶、槽车运输过程，以及LNG加注、卸载过程中，由于环境温度和低温LNG之间的巨大温差产生的热量传递，加气站系统的预冷以及其它原因，低温的LNG会不断受热产生蒸发气体（简称BOG）。虽然储存LNG的低温容器具有绝热层，但仍然无法阻隔外热侵入，不可避免地要产生BOG，BOG的增加使得系统的压力上升，一旦压力超过储罐允许的工作压力，安全保护装置将泄放BOG减压。LNG船舶、槽车运输过程中的蒸发率通常在0.1%～0.5%，在加注和卸载过程中同样也会产生大量BOG。目前处理BOG的方式主要有2种，一种是采用BOG作为燃料，为推进装置提供动力；另一种是将BOG再液化之后返回低温储存容器中。而BOG再液化的方法目前主要采用的是常规的氮膨胀或者混合制冷剂液化工艺流程。

经对现有技术文献检索发现，中国实用新型专利CN202012731U公开的“液化天然气蒸发气体回收再液化的装置”就是采用上述传统的再液化技术，但该技术最大的问题是这种常规液化装置流程复杂、设备过多、价格昂贵，且不适合LNG运输槽车、小型LNG储罐以及LNG汽车加注站的使用。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有BOG再液化技术中存在的问题，提出一种采用回热式低温制冷机的小型撬装式液化天然气蒸发气再液化回收装置。该装置具有结构紧凑、工艺流程简单、安装方便、再液化效率高、易于控制、运行稳定、使用寿命长、可实现撬装化等优点，且市场需求大，经济和社会效益明显。

根据本发明提供的小型撬装式液化天然气蒸发气再液化回收装置，包括：低温储罐1、回热式低温制冷机3、外翅片式冷凝换热器4、压力测试装置5、温度测试装置6、加热装置7、控制系统8；

回热式低温制冷机3设置在低温储罐1的顶部；

压力测试装置5用于检测压力测试装置5中蒸发气体9的压力；

回热式低温制冷机3的冷端安装有多个外翅片式冷凝换热器4；

外翅片式冷凝换热器4上设置有温度测试装置6、加热装置7；

控制系统8用于根据压力测试装置5和温度测试装置6的采集数据控制加热装置7，以调节回热式低温制冷机3的冷端温度和实际输出冷量，进而蒸发气体9在上升过程中与外翅片式冷凝换热器4发生热交换，被再次冷凝成液化天然气2，并在重力作用下回到低温储罐1的底部。

优选地，多个外翅片式冷凝换热器4采用并联的型式安装在回热式低温制冷机3的冷端。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1.本装置采用小型回热式低温制冷机作为冷源，制冷温度低、冷量大、运行稳定，使用寿命长，成本低；装置的控制系统可根据低温储罐实际压力和热负荷的需要，对低温制冷机的冷端温度和输出冷量进行实时监控和无级调节，以实现储罐系统的零损耗；装置内气液流动依靠自身的压差和重力实现无泵循环，系统能耗低。

2.相比于常规的BOG再液化回收装置，本装置可实现撬装化，结构紧凑，工艺流程简单、安装方便、再液化效率高、易于控制、运行和维护成本低。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明所公开的采用回热式低温制冷机的小型撬装式液化天然气蒸发气再液化回收装置的结构示意图。

图中：

1为低温储罐；

2为液化天然气；

3为回热式低温制冷机；

4为外翅片式冷凝换热器；

5为压力测试装置；

6为温度测试装置；

7为加热装置；

8为控制系统；

9为蒸发气体。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明公开的采用回热式低温制冷机的小型撬装式液化天然气蒸发气再液化回收装置，能够实现液化天然气（LNG）存储和运输过程中的零损耗。该装置采用小型回热式低温制冷机作为冷源，来液化LNG在存储和运输过程中产生的蒸发气体BOG，该制冷机制冷温度低、冷量大、运行稳定，使用寿命长；装置的控制系统可根据低温储罐实际压力和热负荷的需要，对低温制冷机的冷端温度和输出冷量进行实时监控和无级调节，以实现LNG储罐系统的零损耗；低温制冷机冷端采用多个外翅片式冷凝换热器并联的型式以提高换热效率；装置内气液流动依靠自身的压差和重力实现无泵循环，系统能耗低。相比于常规的BOG再液化回收装置，本装置结构紧凑，工艺流程简单，再液化效率高，运行和维护成本低，可实现撬装化。

具体地，如图1中所示，在低温储罐1中储存有液化天然气（LNG）2，在低温储罐1的顶部装有小型回热式低温制冷机3和压力测试装置5，在回热式低温制冷机3的冷端安装有多个外翅片式冷凝换热器4。在外翅片式冷凝换热器4上装有温度测试装置6和加热装置7，通过控制系统8来调节回热式低温制冷机3的冷端温度和输出冷量。在储存或运输过程中，由于低温储罐1内、外两侧的巨大温差，导致外界热量传递给液化天然气2，产生蒸发气体（BOG）9，使得低温储罐1内系统压力升高，蒸发气体9在上升过程中与外翅片式冷凝换热器4发生热交换，被再次冷凝成液化天然气2，并在重力作用下回到低温储罐1的底部；同时，压力测试装置5和温度测试装置6输出信号给控制系统8，通过加热装置7以调节回热式低温制冷机3的冷端温度和实际输出冷量，实现低温储罐1系统的零损耗。

具体地，低温储罐中的LNG在储存和运输过程中，由于储罐两侧巨大的温差，外界热量的传递产生BOG，使得储罐内系统压力升高，蒸发的气体在上升过程中，与低温制冷机的冷凝换热器发生热交换，气体被重新液化，系统压力降低，从而实现储罐系统的零损耗。

更为具体地，本装置采用小型回热式低温制冷机作为冷源，来液化LNG在存储和运输过程中产生的蒸发气体BOG，该制冷机制冷温度低，冷量大，运行稳定，在120K可提供1000W以上的制冷量；在运行过程中，装置的控制系统可根据低温储罐实际压力和热负荷的需要，对低温制冷机的冷端温度和输出冷量进行实时监控和无级调节，以实现储罐系统的零损耗；为增加制冷机冷端的换热面积，提高换热效率，制冷机冷端采用多个外翅片式冷凝换热器并联的型式；装置内气液流动采用无泵循环，依靠自身的压差和重力来实现，系统能耗低。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (2)

1.一种小型撬装式液化天然气蒸发气再液化回收装置，其特征在于，包括：低温储罐(1)、回热式低温制冷机(3)、外翅片式冷凝换热器(4)、压力测试装置(5)、温度测试装置(6)、加热装置(7)、控制系统(8)；

回热式低温制冷机(3)设置在低温储罐(1)的顶部；

压力测试装置(5)用于检测低温储罐(1)中蒸发气体(9)的压力；

回热式低温制冷机(3)的冷端安装有多个外翅片式冷凝换热器(4)；

外翅片式冷凝换热器(4)上设置有温度测试装置(6)、加热装置(7)；

控制系统(8)用于根据压力测试装置(5)和温度测试装置(6)的采集数据控制加热装置(7)，以调节回热式低温制冷机(3)的冷端温度和实际输出冷量，进而蒸发气体(9)在上升过程中与外翅片式冷凝换热器(4)发生热交换，被再次冷凝成液化天然气(2)，并在重力作用下回到低温储罐(1)的底部。

2.根据权利要求1所述的小型撬装式液化天然气蒸发气再液化回收装置，其特征在于，多个外翅片式冷凝换热器(4)采用并联的型式安装在回热式低温制冷机(3)的冷端。