CN103759497B - 小型撬装式液化天然气蒸发气再液化回收装置的安装结构 - Google Patents

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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的安装结构，包括：低温储罐（1）、回热式低温制冷机（3）、冷凝换热器（4）；冷凝换热器（4）安装在回热式低温制冷机（3）的冷端；低温储罐（1）与冷凝换热器（4）之间设置有蒸发气体输送通道A以及液化天然气输送通道B；冷凝换热器（4）处的液化天然气能够在重力的作用下沿液化天然气输送通道B进入低温储罐（1）。本发明能够提高系统的再液化效率、运行可靠性和安全性，同时降低安装与维护成本。

Description

小型撬装式液化天然气蒸发气再液化回收装置的安装结构
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）再液化与回收技术领域，更具体地说，涉及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安装方法。
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，但该方法采用的装置流程复杂、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
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种小型撬装式液化天然气蒸发气再液化回收装置的安装结构，提出了三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与LNG储罐的安装方法，从而提高了系统的再液化效率、运行可靠性和安全性，降低了安装与维护成本，使用者可根据实际情况选择合适的安装型式。
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的安装结构，包括：低温储罐1、回热式低温制冷机3、冷凝换热器4；
冷凝换热器4安装在回热式低温制冷机3的冷端；
低温储罐1与冷凝换热器4之间设置有蒸发气体输送通道A以及液化天然气输送通道B；
冷凝换热器4处的液化天然气能够在重力的作用下沿液化天然气输送通道B进入低温储罐1。
优选地，回热式低温制冷机3底部的冷凝换热器4安装在低温储罐1顶部的安装孔内，贯穿低温储罐1罐壁的安装孔构成连通低温储罐1与冷凝换热器4的蒸发气体输送通道A以及液化天然气输送通道B。
优选地，还包括：支架10、储罐防暴膜安装口11、隔热三通12、隔热斜管13；
回热式低温制冷机3通过支架10安装在低温储罐1的上方；
储罐防暴膜安装口11设置在低温储罐1上；
隔热三通12的第一端连接储罐防暴膜安装口11，隔热三通12的第二端通过隔热斜管13连通至回热式低温制冷机3底部的冷凝室，冷凝换热器4位于冷凝室中，隔热三通12的第三端作为外延的储罐防暴膜安装口；
其中，储罐防暴膜安装口11、隔热三通12、隔热斜管13构成连通低温储罐1与冷凝换热器4的蒸发气体输送通道A以及液化天然气输送通道B。
优选地，还包括：辅助低温储罐14、第一隔热管道15、第二隔热管道16；
回热式低温制冷机3安装在辅助低温储罐14的顶部，冷凝换热器4位于辅助低温储罐14内；第一隔热管道15作为蒸发气体输送通道A连通低温储罐1的顶部与辅助低温储罐14的顶部；第二隔热管道16作为液化天然气输送通道B连通低温储罐1与辅助低温储罐14的底部。
优选地，还包括：压力测试装置5、温度测试装置6、加热装置7、控制系统8；
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；
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，冷凝换热器4为采用并联的型式安装在回热式低温制冷机3的冷端的外翅片式冷凝换热器4。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明针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，公开了三种其与LNG低温储罐的安装方法，包括罐顶直接安装方式、罐顶间接安装方式和分置独立安装方式。以提高系统的再液化效率、运行可靠性和安全性，同时降低安装与维护成本。
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、图2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安装方式之一：罐顶直接安装方式。
图3、图4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安装方式之二：罐顶间接安装方式。
图5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安装方式之三：分置独立安装方式。
图6为本发明的总体结构示意图。
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；
10为支架；
11为储罐防暴膜安装口；
12为隔热三通；
13为隔热斜管；
14为辅助低温储罐；
15为第一隔热管道；
16为第二隔热管道。
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。
针对现有技术中BOG再液化技术中存在的问题，本发明提供了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，该装置采用大冷量回热式低温制冷机作为冷源，来液化LNG储罐中的蒸发气体，具有结构紧凑、工艺流程简单、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。
具体地，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。
更为具体地，如图6所示，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，其在低温储罐1中储存有液化天然气（LNG）2，低温储罐1上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。
进一步地，本发明提供了低温储罐1与回热式低温制冷机3之间的安装结构，三种优选的安装结构如下：
（1）罐顶直接安装方式：此种方式是将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直接安装于LNG低温储罐的顶部，罐内的蒸发气体在压差作用下上升至储罐顶部，与低温制冷机冷端的冷凝换热器进行热交换，被液化后在重力作用下重新回到罐底部。
如图1、图2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的顶部装有采用回热式低温制冷机3。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在上升过程中与回热式低温制冷机3底部的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，如此循环往复。
（2）罐顶间接安装方式：此种方式是将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通过支架安装在LNG低温储罐的顶部，利用储罐防暴膜安装口，通过新增隔热三通延伸原出口并提供与制冷机连接的接口，并通过新增隔热斜管连接制冷机底部冷凝室与储罐，利用重力使冷凝LNG回流罐内，同时罐内BOG吸入制冷机冷凝室。
如图3、图4中所示，回热式低温制冷机3通过支架10安装在LNG低温储罐1的顶部，利用储罐防暴膜安装口11，通过新增隔热三通12延伸储罐防暴膜安装口的原出口并提供与回热式低温制冷机3的接口，并通过新增隔热斜管13连通回热式低温制冷机3底部的外翅片式冷凝换热器4与低温储罐1。在储存或运输过程中，低温储罐1中产生的蒸发气体9在压差的作用下，通过隔热斜管13上升到回热式低温制冷机3中制冷机底部的外翅片式冷凝换热器4，与外翅片式冷凝换热器4发生热交换，被重新液化后，在重力作用下沿着隔热斜管13回流到低温储罐1中，如此循环往复。
（3）分置独立安装方式：此种方式是将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与LNG低温储罐独立布置，将制冷机安装在一个额外增加的作为小型储罐的辅助低温储罐14的顶部。此种方式中，作为主储罐的低温储罐1中的BOG在压差的作用下，通过隔热管道进入小型低温储罐中，在大功率回热式制冷机的作用下，再液化成LNG。小型低温储罐与主储罐之间存在高度差，使得再液化产生的LNG能回流至主储罐，从而实现无泵循环。
如图5中所示，回热式低温制冷机3与LNG低温储罐1采用独立布置。再液化回收装置3安装在一个额外增加的辅助低温储罐14的顶部，辅助低温储罐14优选地为容量小于低温储罐1的小型低温储罐，该辅助低温储罐14与低温储罐1存在一定高度差，使得再液化的LNG顺利回流，从而实现无泵循环。低温储罐1中的液化天然气2，由于外界传递的热量，产生蒸发气体9，在压差的作用下上升到低温储罐1的上部，通过蒸发气体出口和第一隔热管道15进入辅助低温储罐14中，并与回热式低温制冷机3的冷凝换热器4发生热交换，气体被再次液化，在重力作用下落入辅助低温储罐14的底部，再通过辅助低温储罐14的蒸发气体出口和第二隔热管道16回流至低温储罐1中，如此循环往复。
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 (5)

1.一种小型撬装式液化天然气蒸发气再液化回收装置的安装结构，其特征在于，包括：低温储罐(1)、回热式低温制冷机(3)、冷凝换热器(4)；
冷凝换热器(4)安装在回热式低温制冷机(3)的冷端；
低温储罐(1)与冷凝换热器(4)之间设置有蒸发气体输送通道A以及液化天然气输送通道B；
冷凝换热器(4)处的液化天然气能够在重力的作用下沿液化天然气输送通道B进入低温储罐(1)；
还包括：支架(10)、储罐防暴膜安装口(11)、隔热三通(12)、隔热斜管(13)；
回热式低温制冷机(3)通过支架(10)安装在低温储罐(1)的上方；
储罐防暴膜安装口(11)设置在低温储罐(1)上；
隔热三通(12)的第一端连接储罐防暴膜安装口(11)，隔热三通(12)的第二端通过隔热斜管(13)连通至回热式低温制冷机(3)底部的冷凝室，冷凝换热器(4)位于冷凝室中，隔热三通(12)的第三端作为外延的储罐防暴膜安装口；
其中，储罐防暴膜安装口(11)、隔热三通(12)、隔热斜管(13)构成连通低温储罐(1)与冷凝换热器(4)的蒸发气体输送通道A以及液化天然气输送通道B。
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的安装结构，其特征在于，回热式低温制冷机(3)底部的冷凝换热器(4)安装在低温储罐(1)顶部的安装孔内，贯穿低温储罐(1)罐壁的安装孔构成连通低温储罐(1)与冷凝换热器(4)的蒸发气体输送通道A以及液化天然气输送通道B。
3.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的安装结构，其特征在于，还包括：辅助低温储罐(14)、第一隔热管道(15)、第二隔热管道(16)；
回热式低温制冷机(3)安装在辅助低温储罐(14)的顶部，冷凝换热器(4)位于辅助低温储罐(14)内；第一隔热管道(15)作为蒸发气体输送通道A连通低温储罐(1)的顶部与辅助低温储罐(14)的顶部；第二隔热管道(16)作为液化天然气输送通道B连通低温储罐(1)与辅助低温储罐(14)的底部。
4.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的安装结构，其特征在于，还包括：压力测试装置(5)、温度测试装置(6)、加热装置(7)、控制系统(8)；
压力测试装置(5)用于检测低温储罐中蒸发气体(9)的压力；
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。
5.根据权利要求4所述的小型撬装式液化天然气蒸发气再液化回收装置的安装结构，其特征在于，冷凝换热器(4)为采用并联的型式安装在回热式低温制冷机(3)的冷端的外翅片式冷凝换热器(4)。
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