CN104748474A - 一种液化天然气冷能用于高温位冷能用户的换热方法 - Google Patents

一种液化天然气冷能用于高温位冷能用户的换热方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104748474A
CN104748474A CN201510127816.5A CN201510127816A CN104748474A CN 104748474 A CN104748474 A CN 104748474A CN 201510127816 A CN201510127816 A CN 201510127816A CN 104748474 A CN104748474 A CN 104748474A
Authority
CN
China
Prior art keywords
refrigerant
temperature
heat exchanger
cold energy
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510127816.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104748474B (zh
Inventor
徐文东
李俊丽
许欢欢
陈仲
潘季荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Foshan Huanshengtong New Energy Technology Co ltd
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201510127816.5A priority Critical patent/CN104748474B/zh
Publication of CN104748474A publication Critical patent/CN104748474A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104748474B publication Critical patent/CN104748474B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/10Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

本发明公开了一种液化天然气冷能用于高温位冷能用户的换热方法。该方法LNG从LNG储罐进入换热器上部的管程中,与加入换热器上部壳程中的第一冷媒和氮气换热,温度升高;LNG再经过空气汽化器,升温后进入天然气管网;在换热器上部,从冷媒储罐出来的第一冷媒和氮气与LNG换热后,温度降至-40~0℃,由气相变为液相,进入换热器下部;氮气的压力PB通过如下公式(6)来确定;降温后的第一冷媒在换热器下部与第二冷媒换热,第一冷媒由温度升高,由液相变为气相,回到换热器的上部,完成一个循环;本发明通过氮气的用量,改变冷媒的分压,使第一冷媒凝固点降低的同时提高系统运行的灵敏度,保证换热过程安全稳定。

Description

一种液化天然气冷能用于高温位冷能用户的换热方法
技术领域
本发明涉及一种换热方法,具体涉及一种液化天然气冷能用于高温位冷能用户的换热方法,属于冷能利用技术领域。
背景技术
液化天然气(LNG,liquid natural gas)是天然气经脱酸、脱水处理,低温工艺冷冻液化而成的低温液体混合物,其生产过程能耗高。据测算,每吨LNG气化过程相当于释放830~860兆焦耳的冷能,如果对这部分冷能进行回收,可以节省能源产生巨大的经济效益。同时,因LNG冷能开发利用过程中污染物排放为零,是一种绿色环保能源。现在的LNG冷能利用方式有低温发电、深冷粉碎、制取液态CO2和干冰、冷库、制冰及冷水空调等,全世界有很多国家和地区都有LNG接收站,其中日本,美国、加拿大较早研究冷能利用。
中国实用新型专利CN201569239U公开了一种利用液化天然气冷能制冰的冷库运行装置,包括LNG气化系统,低压氨制冷循环系统和电压缩氨制冷循环系统,通过保温和常温输送管线将各装置连接起来构成循环。在传统电压缩制冷的基础上另建一个低压液氨制冷循环,节约了LNG气化时释放的冷能,提高了卫星站的冷能利用率,但该工艺使用了2台换热器,使得流程操控复杂,设备占地及投资较大。
中国实用新型专利CN202361726U提供一种利用液化天然气冷能供冷和生产冷水的装置,该装置在回收LNG气化冷能的同时,又为冷库和冷水系统供冷;把LNG与冷媒换热器、冷媒储罐、冷媒与冷水换热器以及相应的管路和控制装置集成在一个橇装化系统里面,提高其运行的灵活性,也提高了卫星站的冷能利用率。但存在系统复杂,能量利用率低,撬装系统占地大,设备投资较高等问题。
LNG高温位冷能用户系统应用大多是采用中间冷媒介质1将LNG蕴含的冷能带走,冷媒介质1再将冷能传递给第二冷媒,最后冷媒介质2再进入用户系统。这种冷能用户系统虽技术相对成熟,但设备要求高、占地面积大、冷媒需求量大及土建工程投资大等缺点,使LNG冷能应用的经济效益和社会效益收到极大影响。因此,国内部分专家针对上述情况进行了一体化换热器的设计与研究。
中国发明专利CN 103256762A公开了一种利用液化天然气冷能制冰工艺及装置,该发明中利用带孔隔板将两个换热器分开后为上管壳式和下管壳式换热器,在上管壳式换热器中,R404A与LNG换热后变为液态,由于重力作用,通过隔板小孔的引流作用,进入下管壳式换热器中,与乙二醇水溶液换热,完成循环。本发明专利解决了上述设备要求高、占地面积大、冷媒需求量大及土建工程投资大等问题,但该循环装置对压力不敏感,面临压力泄露、检测和调控困难等问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有工艺技术的不足,提供一种液化天然气(LNG)冷能用于高温位冷能用户的换热方法。
本发明换热器上部充入第一冷媒与氮气,即一体化于该双壳换热器中,在换热器上部,第一冷媒与LNG换热后,进入换热器下部与第二冷媒换热,进入高温位冷能用户系统,完成循环。同时,在本发明通过改变氮气的量,从而改变冷媒的分压,使其凝固点降低的同时提高系统运行的灵敏度,保证换热过程安全稳定。本发明在氮气保护下,可避免冷媒直接与LNG换热造成的凝固冻堵,减小设备投资及占地面积,安全性好,具备良好的操作弹性,也更利于大范围的推广等。
本发明目的通过以下方案来实现:
一种液化天然气冷能用于高温位冷能用户的换热方法,包括如下步:
(1)-162~-160℃的LNG从LNG储罐进入换热器上部的管程中,与加入换热器上部壳程中的第一冷媒和氮气换热,温度升高至-120~-95℃;LNG再经过空气汽化器,升温后进入天然气管网;
(2)在换热器上部,从冷媒储罐出来的第一冷媒和氮气与LNG换热后,温度降至-40~0℃,由气相变为液相,进入换热器下部;氮气的压力PB通过如下公式(6)来确定:当总压P为1.5~3bar时,氮气的压力PB通过公式(6-1)确定;当总压P为3~5bar时,氮气的压力PB通过公式(6-2)确定;当总压P为5~7bar时,氮气的压力PB通过公式(6-3)确定:
P B = 0.011 - 1.15 · 10 - 7 t 1 3 + 8.96 · 10 - 4 t 2 ( 6 - 1 ) 6.43 · 10 - 2 - 2.48 · 10 - 7 t 1 3 + 1.68 · 10 - 3 t 2 ( 6 - 2 ) 3.47 - 2.34 · 10 - 6 t 1 3 + 0.076 t 2 ( 6 - 3 ) - - - ( 6 )
其中,t1为换热器上部稳态温度,所述换热器上部稳态温度为换热器总压P下第一冷媒的凝固点温度以上5~10℃;t2为换热器总压P下第一冷媒的泡点温度;总压P根据高温位冷能用户用冷需求的温度确定:当高温位冷能用户相对应的温位区间为-40℃~-28℃,总压P约为1.5~3bar;当高温位冷能用户相对应的温位区间为-28℃~-15℃,总压P约为3~5bar;当高温位冷能用户相对应的温位区间为-15℃~-0℃,总压P约为5~7bar;
(3)降温后的第一冷媒在换热器下部与第二冷媒换热,第一冷媒由温度升高,由液相变为气相,回到换热器的上部,完成一个循环;第二冷媒温度降低,进入高温位冷能用户系统,实现高温位冷能用户用冷需求;
所述换热器的上部与换热器的下部通过中间添加带孔隔板相连接。
为进一步实现本发明目的,优选地,所述第一冷媒为R404A、R134A或CO2
所述第一冷媒还可为亲烃类冷媒中的一种或多种的混合物。
所述第二冷媒选用水、乙二醇溶液或空气。
所述换热器为重叠式换热器,重叠式换热器是由2台换热器构成,其中每一换热器均为单壳程双管程换热器;重叠式换热器的下部换热器为蒸发器;两台换热器通过中间添加带孔隔板相连接,形成上部换热器和下部换热器。
换热器的天然气通道和汽化器的天然气通道通过管路连接,管路上设有温度和压力传感器。
相对于现有技术,本发明具有如下优点:
(1)防止LNG换热过程的凝固冻堵现象。本发明冷媒循环系统中加入了氮气,在氮气分子的干扰下,一方面冷媒的凝固点会随之降低;另一方面,在冷能量过大的情况下,在氮气分压的保护下,冷媒的饱和蒸汽压提高,温度同时升高,有效防止凝固冻堵现象,保证了换热过程的稳定。
(2)提高系统运行的压力灵敏度。本发明通过在冷媒循环系统中加入氮气,增加了换热器内部压力,一旦系统发生泄漏,换热器上的压力表变化较为明显,利于及时处理突发状况;同时在稳定状态下时系统检测更加敏感,停车状态下也可起到保护气的作用。即提高了系统运行的安全性,又利于系统的安全。
(3)一体化的换热器的应用,与常用的工艺,一般使用两个换热器相比,减少了设备的占地面积,使得系统操控简单、设备投资成本低,同时也可降低冷媒需求量,具备良好的操作弹性。
(4)能量利用率高:将LNG冷能用于制冰和冷库等高温位冷能用户系统,提高了LNG的冷能利用率,体现了节能降耗的要求。
附图说明
图1为液化天然气冷能用于高温位冷能用户的换热装置的示意图;
图2为图1装置用于LNG重卡汽车冷水空调的示意图。
图中示出:液化天然气储罐1、气化器2、换热器3、冷能用户4、空调用户5、加热器6、稳压罐7、发动机8。
具体实施方式
为更好地理解本发明,下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明,但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
如图1所示,一种液化天然气冷能用于高温位冷能用户的换热装置,包括液化天然气储罐1、气化器2和换热器3;换热器3优选为重叠式换热器;重叠式换热器是由2台换热器构成,其中每一换热器均为单壳程双管程换热器;两台换热器通过中间添加带孔隔板相连接,形成上部换热器和下部换热器,重叠式换热器的单壳程中设有第一冷媒和氮气,在保证本发明设别正常运行的情况下,氮气的具体用量主要依据以下公式来进行确定,具体如公式(1)所示:PB=yBP(1);该公式依据道尔顿分压定理,式中yB为组分B的摩尔分数;P为总压力;PB为组分B的分压。令A、B分别代表第一冷媒和氮气,P为系统总压,其中MA,MB为第一冷媒和氮气的摩尔质量,可以直接查元素周期表得出;mA,mB分别代表第一冷媒和氮气的质量;nA,nB分别代表第一冷媒和氮气的物质的量,根据定义得到公式(2)和(3):
n B = m B M B - - - ( 2 ) ; n A = m A M A - - - ( 3 ) ;
根据摩尔分数的定义可以得出公式(4)如下所示
因系统中有A、B两种物质,故式中n=nA+nB
把公式(2)~(4)代入公式(1)可得出:
所述第一冷媒可选用R404A、R134A或CO2。第一冷媒还可选用亲烃类冷媒中的一种或多种的混合物。如第一冷媒选用R404A;由公式(5)可以看出在总压恒定状况下,加入氮气的质量mB与氮气在系统中的分压PB的关系。在高温位冷能用户中,当所需温位为-40℃~0℃等不同温度时,需要向换热系统中加入不同流量的氮气。总压P根据高温位冷能用户用冷需求的温度确定,查R404A的泡露点曲线图可得,当高温位冷能用户相对应的温位区间为-40℃~-28℃,总压P约为1.5~3bar;当高温位冷能用户相对应的温位区间为-28℃~-15℃,总压P约为3~5bar;当高温位冷能用户相对应的温位区间为-15℃~-0℃,总压P约为5~7bar;在总压P分段变化下,通过数学优化分析综合工具1stOpt软件,采用了“麦夸特法(Levenberg-Marquardt)+通用全局优化法”建立随机性数学模型,得到N2分压PB与上部换热器稳态温度t1、终压下R404A泡点温度t2之间的关系如下图分段函数所示:
P B = 0.011 - 1.15 · 10 - 7 t 1 3 + 8.96 · 10 - 4 t 2 ( 6 - 1 ) 6.43 · 10 - 2 - 2.48 · 10 - 7 t 1 3 + 1.68 · 10 - 3 t 2 ( 6 - 2 ) 3.47 - 2.34 · 10 - 6 t 1 3 + 0.076 t 2 ( 6 - 3 ) - - - ( 6 )
在公式(6)中,公式(6-1)对应总压P为1.5~3bar时氮气压力,公式(6-2)对应总压P为3~5bar时氮气压力,公式(6-3)对应总压P为5~7bar时氮气压力;t1为上部换热器稳态温度,所述换热器上部稳态温度为换热器总压P下第一冷媒R404A的凝固点温度以上5~10℃,t2为换热器总压P下第一冷媒R404A的泡点温度;根据第一冷媒的泡露点曲线发现压力跟总压P下泡点温度即t2呈现正比例关系,故其系数为正值;而压力与稳态温度t1呈现负比例关系,故其系数为负值,在总压不同状况下,数学模型中个分段函数的常数系数均不同;经验证,设定目标上部换热器稳态温度t1、总压下第一冷媒泡点温度t2,求得N2分压PB与Aspen软件模拟数据相符,故此数学模型符合要求。在总压P分段变化时,公式(6)结合公式(5)即可得出需加入氮气量。液化天然气储罐1和气化器2与上部的换热器连接;下部的换热器与冷能用户4连接。LNG储罐1通过管道与重叠式换热器3的上部换热器的管程进口连接,重叠式换热器3的管程出口与汽化器2通过管路连接;在连接的管路上设有温度和压力传感器。同时重叠式换热器3上设有压力传感器,用于指示换热器上部压力变化。重叠式换热器3具体可以选用FA1100-390-2.5-6型号的换热器。
在重叠式换热器3上部的换热器中,第一冷媒与LNG换热后温度降低变成液态,依靠自身重力,通过隔板上面的小孔的引流作用,进入下部的换热器与第二冷媒换热变成气态,完成循环流动。在双壳程换热器3的下部换热器,换热后的第一冷媒与第二冷媒进行2次换热,冷凝后的第二冷媒带走冷量,直接进去用户,完成循环。
-162~-160℃的LNG从液化天然气储罐1内出来,与气态的充入N2的第一冷媒换热,LNG温度升高,经气化器2升温后进入天然气管网。在重叠式换热器3中,第一冷媒温度降低,由气态变成液态,与第二冷媒换热后温度升高,呈气态上升,与LNG换热,完成循环。同时第二冷媒温度降低,直接进入用户后温度升高,完成循环。第一冷媒可选用R404A,第二冷媒可以选用水、乙二醇溶液、空气等。
实施例
LNG重卡汽车采用车载LNG瓶的形式进行供气。目前,当冷量为3kW时,即可满足大多数的重卡LNG汽车的制冷需求。已知R404A在0℃时全部液化的压力约为6.4bar,故在本实施例中系统总压P设为6.4bar;当需冷量为3kW时,R404A与LNG换热过程中R404A的温度由10℃~0℃变化过程中,通过Aspen模拟计算出R404A的质量流量约为62kg/h。在如图2所示,液化天然气储罐1、加热器6、稳压罐7、发动机8共同组成原LNG气化区。重叠式换热器3是由2台换热器构成,其中每一换热器均为单壳程双管程换热器;本实施例中重叠式换热器3的下部换热器为蒸发器。两台换热器通过中间添加带孔隔板相连接,形成上部换热器和下部换热器,重叠式换热器3的单壳程中设有第一冷媒R404A和氮气。加热器6的一端与稳压罐7连接,稳压罐7和发动机8连接;从液化天然气储罐1输出的LNG有两条路径,正常运行时通过阀门直接与重叠式换热器3上部换热器的管程进口连接,升温后的LNG可通过阀门直接连接到加热器6;紧急状况时通过阀门直接与加热器6进口相连接。重叠式换热器3的下部换热器的管程进口与空调用户的排风口相连,管程出口与空调用户的进风口相连。重叠式换热器3的上部换热器输出的液态第一冷媒,进入空调用户制冷,最后回到重叠式换热器3的下部,完成整个循环。
本系统可分为如下两种状态,具体如下:
(1)N2与R404A刚充入整个系统(停机状态)
当N2与R404A刚充入整个系统,由于LNG持续不断的为冷媒混合物供冷,冷媒混合物的温度不断降低,R404A发生相变变成液体,不断在液管聚集。主要由氮气维持整个系统压力,氮气主要聚集于换热器中,当整个系统的压力达到5bar时,R404A全部变成过冷液体。最终N2与LNG达到换热温度平衡。
(2)开机状态—正常运行状态。
当蒸发器开始启动时,过冷液体R404A,进入下部换热器(蒸发器)后(潜热冷量较少,可能导致少量结冰,但不会影响系统运行),与来源于车厢或大气中的热空气开始换热(主要依靠其相变潜热),温度升高,整个系统的压力开始升高,过冷液体R404A的温度也逐渐升高,当系统的压力达到正常运行的6.4bar时,基本可保证进入蒸发器的R404A维持在0℃左右。
在重叠式换热器3的上部换热器中,由于R404A的加入会导致N2与LNG的温度平衡,此过程有可能发生N2与R404A换热,LNG供冷给R404A,同时,在此过程中,由于压力升高N2温度亦会升高,破环LNG与N2换热温度平衡状态,LNG会供冷给N2。最终,LNG、N2、R404A达到换热稳定状态。已知R404A在0℃时全部液化的压力约为6.4bar,故在本实施例中系统总压P设为6.4bar,即N2与R404A混合物的总压为6.4bar;当需冷量为3kW时,R404A与LNG换热过程中R404A的温度由10℃降为0℃的变化过程中,通过Aspen模拟计算出R404A的质量流量约为62kg/h。故P≈6.4bar;mA≈62kg/h;已知R404A的摩尔质量MA≈97.6g/mol,N2的摩尔质量MB≈28g/mol代入上述公式(5)可得出如下公式(7):
m B = m A M B M A ( P - P B ) · P B = 62 × 28 97.6 ( 6.4 - P B ) · P B = 217 12.2 ( 6.4 - P B ) · P B - - - ( 7 ) ;
根据分段函数公式(6),在总压为6.4bar下:
PB=3.47-2.34·10-6t1 3+0.076t2      (6-3)代入公式(7)可得:
m B = 217 12.2 ( 6.4 - P B ) · P B = 217 12.2 ( 2.34 · 10 - 6 t 1 3 - 0.076 t 2 + 2.93 ) ( 3.47 - 2.34 · 10 - 6 t 1 3 + 0.07 6 t 2 ) - - - ( 8 )
由上式(8)可以看出当第一冷媒为R404A时加入氮气的量mB与上部换热器稳态温度t1、总压下R404A泡点温度t2之间的关系。故在保证N2与R404A混合物的总压为6.4bar,应用Aspen软件模拟及上述公式计算R404A由气态刚好全部液化时相关参数数值,具体数据如下表1所示。
表1
据上述分析可知,当氮气量以5kg/h的流量增加时,重叠式换热器3的热负荷约以0.19kW的冷量进行递增。本工艺方案中在LNG持续供冷、空调关闭情况下,为防止重叠式换热器3的下部换热器在空调再次开机时温度太低造成的凝固冻堵,要保证在N2分压下换热器内的温度尽可能接近0℃,本方案中取-8℃以上区间,同时要兼顾换热器上部温度不能达到R404A的凝固点,故取-98℃以上区间,加之考虑换热器的换热面积增大造成的成本因素,从表1中的数据得出,N2分压在4.93~5.1bar符合此要求,根据公式(7)可计算出此时的N2参杂量为60~70kg/h,如果氮气量较少,开机状态下氮气压力较小,导致冷能用户中温度较低,易结冰,不利于空调换热;若氮气量较多,上部换热器稳态温度较低,可导致R404A凝固结冰,不利于系统正常运行,故本实施例以N2参杂量为60~70kg/h。此时,换热器内部的最终温度相对较高,能尽量减少进入蒸发器的温度过低。
第一冷媒为制冷剂R404A;在LNG供气与空调供冷系统运行的过程中,-160℃,5~10bar,30kg/h的LNG从液化天然气储罐1内出来,与第一冷媒换热,温度升高至-106~108℃,经加热器6升温后经过稳压罐7进入发动机8。
9~11℃,6.4bar,62kg/h的R404a、60~70kg/h的N2与LNG换热后,温度降低至0℃,变成液态,液态的R404A在重力作用下进入重叠式换热器3的下部换热器,与来自空调用户的第二冷媒空气进行换热,温度升高至10℃,变成气态,重复与LNG换热完成循环。30℃,2bar,680kg/h的空气与R404A换热,温度降至14℃,送至空调用户供冷。
在泄露工况下,假设系统体积V一定,总压6.4bar下,当冷媒流量62kg/h,N2流量65kg/h下,定义△P冷媒为纯冷媒系统压力变化,△Pmix为加氮气系统中压力变化,当泄露相同质量m的气体时,假设气体泄漏瞬间气体组成不变,有以下方程式成立:△P·V=△n·RT,△n=m/M其中Δn,m分别代表泄露前后系统物质的量和质量变化;M为泄露物质的摩尔质量;R,T分别代表摩尔气体常数(约为8.314Pa·m3·mol-1·K-1)和温度。单纯相变冷媒系统中物质R404A的摩尔质量M为MA;加氮气的相变冷媒系统中R404A和N2的混合摩尔质量M设为Mmix。对于泄露质量均为m的气体有以下公式:单变量冷媒系统中m=nAMA;加氮气的相变冷媒系统中m=nAMA+nBMB=nMmix。
已知MA≈97.6g/mol;MB≈28g/mol;若系统泄露10kg/h的气体,纯冷媒系统△P冷媒=0.102·RT/V,加氮气系统中△Pmix=0.233·RT/V。可见加氮气系统比纯冷媒系统对泄漏的检测灵敏度提升约65%。由此可见,加氮气的相变冷媒系统压力变化值比单纯相变冷媒系统的压力变化值大,即通入氮气对泄露问题的检测更加敏感。
在LNG系统运行,空调停运的过程中,R404A不断被液化,换热系统压力不断降低。此时,在重叠式换热器3上部换热器中,N2充入换热器中用作保护气,在保证N2与R404A混合物的总压为6.4bar下,通过不断改变N2在整个系统中的分压,确定当N2流量为60-70kg/h下,R404A饱和温度为-7~-6℃,可减少进入重叠式换热器3的下部换热器(蒸发器)的温度过低。当冷媒全部液化时,加氮气冷媒系统的温度低于相同压力下单纯冷媒系统的相变温度,由此说明加氮气冷媒系统能够达到更低的温度,不易发生冷媒冻堵现象,故在氮气的保护下亦可减小R404A的凝固冻堵,从而保证系统的安全,同时在泄露工况下也使换热器上部的压力传感器更加敏感,容易操控。

Claims (6)

1.一种液化天然气冷能用于高温位冷能用户的换热方法,其特征在于包括如下步:
(1)-162~-160℃的LNG从LNG储罐进入换热器上部的管程中,与加入换热器上部壳程中的第一冷媒和氮气换热,温度升高至-120~-95℃;LNG再经过空气汽化器,升温后进入天然气管网;
(2)在换热器上部,从冷媒储罐出来的第一冷媒和氮气与LNG换热后,温度降至-40~0℃,由气相变为液相,进入换热器下部;氮气的压力PB通过如下公式(6)来确定:当总压P为1.5~3bar时,氮气的压力PB通过公式(6-1)确定;当总压P为3~5bar时,氮气的压力PB通过公式(6-2)确定;当总压P为5~7bar时,氮气的压力PB通过公式(6-3)确定:
P B = 0.011 - 1.15 · 10 - 7 t 1 3 + 8.96 · 10 - 4 t 2 ( 6 - 1 ) 6.43 · 10 - 2 - 2.48 · 10 - 7 t 1 3 + 1.68 · 10 - 3 t 2 ( 6 - 2 ) 3.47 - 2.34 · 10 - 6 t 1 3 + 0.076 t 2 ( 6 - 3 ) - - - ( 6 )
其中,t1为换热器上部稳态温度,所述换热器上部稳态温度为换热器总压P下第一冷媒的凝固点温度以上5~10℃;t2为换热器总压P下第一冷媒的泡点温度;总压P根据高温位冷能用户用冷需求的温度确定:当高温位冷能用户相对应的温位区间为-40℃~-28℃,总压P约为1.5~3bar;当高温位冷能用户相对应的温位区间为-28℃~-15℃,总压P约为3~5bar;当高温位冷能用户相对应的温位区间为-15℃~-0℃,总压P约为5~7bar;
(3)降温后的第一冷媒在换热器下部与第二冷媒换热,第一冷媒由温度升高,由液相变为气相,回到换热器的上部,完成一个循环;第二冷媒温度降低,进入高温位冷能用户系统,实现高温位冷能用户用冷需求;
所述换热器的上部与换热器的下部通过中间添加带孔隔板相连接。
2.根据权利要求1所述的液化天然气冷能用于高温位冷能用户的换热方法,其特征在于,所述第一冷媒为R404A、R134A或CO2
3.根据权利要求1所述的液化天然气冷能用于高温位冷能用户的换热方法,其特征在于,所述第一冷媒为亲烃类冷媒中的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的液化天然气冷能用于高温位冷能用户的换热方法,其特征在于,所述第二冷媒选用水、乙二醇溶液或空气。
5.根据权利要求1所述的液化天然气冷能用于高温位冷能用户的换热方法,其特征在于,所述换热器为重叠式换热器,重叠式换热器是由2台换热器构成,其中每一换热器均为单壳程双管程换热器;重叠式换热器的下部换热器为蒸发器;两台换热器通过中间添加带孔隔板相连接,形成上部换热器和下部换热器。
6.根据权利要求1所述的液化天然气冷能用于高温位冷能用户的换热方法,其特征在于,换热器的天然气通道和汽化器的天然气通道通过管路连接,管路上设有温度和压力传感器。
CN201510127816.5A 2015-03-23 2015-03-23 一种液化天然气冷能用于高温位冷能用户的换热方法 Active CN104748474B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510127816.5A CN104748474B (zh) 2015-03-23 2015-03-23 一种液化天然气冷能用于高温位冷能用户的换热方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510127816.5A CN104748474B (zh) 2015-03-23 2015-03-23 一种液化天然气冷能用于高温位冷能用户的换热方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104748474A true CN104748474A (zh) 2015-07-01
CN104748474B CN104748474B (zh) 2017-01-11

Family

ID=53588536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510127816.5A Active CN104748474B (zh) 2015-03-23 2015-03-23 一种液化天然气冷能用于高温位冷能用户的换热方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104748474B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107304974A (zh) * 2016-04-25 2017-10-31 江苏德邦工程有限公司 液化天然气冷能回收系统和方法
CN110360456A (zh) * 2019-06-14 2019-10-22 广东众通利华能源科技有限公司 一种用于lng冷能利用的双相变冷媒换热控制系统
CN110657691A (zh) * 2019-10-23 2020-01-07 华南理工大学 一种防冻堵的lng冷能利用强化传热装置
CN110686160A (zh) * 2019-09-27 2020-01-14 中国海洋石油集团有限公司 一种lng冷能置换方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004093098A (ja) * 2002-07-10 2004-03-25 Kobe Steel Ltd 流体の冷却方法および冷却装置
JP2007093059A (ja) * 2005-09-27 2007-04-12 Nippon Steel Corp 窒素−酸素混合冷媒による冷却方法
CN103256762A (zh) * 2013-05-20 2013-08-21 华南理工大学 一种利用液化天然气冷能制冰工艺及装置
CN103343882A (zh) * 2013-06-27 2013-10-09 常州大学 一种液化天然气bog回收装置及回收方法
EP2569176B1 (en) * 2010-05-14 2014-09-03 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Method and apparatus for the storage, transfer and/or transportation of low-temperature liquefied combustible gas
CN104071803A (zh) * 2014-07-17 2014-10-01 贵州兴化化工股份有限公司 一种液化天然气的回收处理方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004093098A (ja) * 2002-07-10 2004-03-25 Kobe Steel Ltd 流体の冷却方法および冷却装置
JP2007093059A (ja) * 2005-09-27 2007-04-12 Nippon Steel Corp 窒素−酸素混合冷媒による冷却方法
EP2569176B1 (en) * 2010-05-14 2014-09-03 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Method and apparatus for the storage, transfer and/or transportation of low-temperature liquefied combustible gas
CN103256762A (zh) * 2013-05-20 2013-08-21 华南理工大学 一种利用液化天然气冷能制冰工艺及装置
CN103343882A (zh) * 2013-06-27 2013-10-09 常州大学 一种液化天然气bog回收装置及回收方法
CN104071803A (zh) * 2014-07-17 2014-10-01 贵州兴化化工股份有限公司 一种液化天然气的回收处理方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107304974A (zh) * 2016-04-25 2017-10-31 江苏德邦工程有限公司 液化天然气冷能回收系统和方法
CN110360456A (zh) * 2019-06-14 2019-10-22 广东众通利华能源科技有限公司 一种用于lng冷能利用的双相变冷媒换热控制系统
CN110686160A (zh) * 2019-09-27 2020-01-14 中国海洋石油集团有限公司 一种lng冷能置换方法及装置
CN110686160B (zh) * 2019-09-27 2021-08-06 中国海洋石油集团有限公司 一种lng冷能置换方法及装置
CN110657691A (zh) * 2019-10-23 2020-01-07 华南理工大学 一种防冻堵的lng冷能利用强化传热装置
CN110657691B (zh) * 2019-10-23 2024-04-12 华南理工大学 一种防冻堵的lng冷能利用强化传热装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN104748474B (zh) 2017-01-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104748280B (zh) 一种lng动力船空调制冷/供热系统
CN207881304U (zh) 低温流体冷能利用工艺
CN100434292C (zh) 利用液化天然气冷量的汽车空调器
Yuan et al. Theoretical and experimental investigation of an absorption refrigeration and pre-desalination system for marine engine exhaust gas heat recovery
CN104748474A (zh) 一种液化天然气冷能用于高温位冷能用户的换热方法
Krasae-In et al. Simulation and experiment of a hydrogen liquefaction test rig using a multi-component refrigerant refrigeration system
CN206695421U (zh) Lng冷能制冷循环装置
Zhou et al. Comprehensive experimental evaluation of an exhaust-heat-driven absorption refrigeration cycle system using NH3-NaSCN as working pair
Wang et al. Feasibility study on a novel heat exchanger network for cryogenic liquid regasification with cooling capacity recovery: Theoretical and experimental assessments
Yoon et al. Cycle analysis of air-cooled absorption chiller using a new working solution
CN204555150U (zh) 一种lng动力船空调制冷/供热系统
CN105416009A (zh) 动力设备液化气气瓶冷量回收方法
CN107345728A (zh) 一种船用液化天然气冷能用于冷库制冷的系统与方法
CN104729175A (zh) 一种制冷系统的快速动态制冰方法
CN207635720U (zh) 气体液化系统
Bi et al. Experimental study on cool release process of gas-hydrate with additives
CN209279430U (zh) 一种生产液化天然气的制冷设备
CN210267858U (zh) 一种lng冷能与余热锅炉余热制冷的联立供冷系统
CN204064064U (zh) 一种防冻结的lng换热装置
CN204387683U (zh) 一种lng存储供给装置
CN104215105B (zh) 一种防冻结的lng换热方法及装置
CN100563813C (zh) 反应釜恒温冷冻装置
CN106524592A (zh) 节能制冷设备及其系统和工艺
CN101273107B (zh) 制冷剂组合物
CN202274675U (zh) 一种相变储能热泵循环系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20181211

Address after: 510640 No. five, 381 mountain road, Guangzhou, Guangdong, Tianhe District

Co-patentee after: Guangzhou South China University of Technology science and Technology Park Co.,Ltd.

Patentee after: Xu Wendong

Address before: 510640 No. five, 381 mountain road, Guangzhou, Guangdong, Tianhe District

Patentee before: South China University of Technology

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190111

Address after: 528314 Shunde District, Foshan City, Guangdong Province, Chencun Town, Chihua Residential Committee Guanglong Industrial Park, 18 Xingye Road, Shunlian Machinery City, 22 401 rooms

Patentee after: GUANGDONG ZHONGTONGLIHUA ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 510640 No. five, 381 mountain road, Guangzhou, Guangdong, Tianhe District

Co-patentee before: Guangzhou South China University of Technology science and Technology Park Co.,Ltd.

Patentee before: Xu Wendong

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220930

Address after: 528313 Room 307, Floor 3, Block 22, Shunlian Machinery City, No. 18, Xingye 4th Road, Guanglong Industrial Park, Chihua Community, Chencun Town, Shunde District, Foshan City, Guangdong Province

Patentee after: Foshan huanshengtong New Energy Technology Co.,Ltd.

Address before: 528314 Shunde District, Foshan City, Guangdong Province, Chencun Town, Chihua Residential Committee Guanglong Industrial Park, 18 Xingye Road, Shunlian Machinery City, 22 401 rooms

Patentee before: GUANGDONG ZHONGTONGLIHUA ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right