CN105507969B - 一种用于lng液化工厂的能量回收利用系统及使用方法 - Google Patents

一种用于lng液化工厂的能量回收利用系统及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于LNG液化工厂的能量回收利用系统及使用方法，其特征在于：该系统包括LNG液力透平、LNG流量控制阀、LNG产品J‑T阀、紧急切断阀和旁路系统；所述LNG液力透平入口与所述LNG产品J‑T阀进口均连接至LNG液化冷箱的出口，所述LNG液力透平与所述LNG流量控制阀串联构成一支路，该支路与所述LNG产品J‑T阀并联，并联后输出端与所述紧急切断阀入口连接，所述紧急切断阀出口连接LNG储罐；在所述LNG液力透平出口还连接所述旁路系统，所述旁路系统控制上述各部件工作。本发明可以实现高压LNG的节流减压，并储存于LNG储罐中；还能够产生电能，回收至外电网。本发明可以广泛在LNG液化工厂LNG处理及能量回收利用领域中应用。

Description

一种用于LNG液化工厂的能量回收利用系统及使用方法
技术领域
本发明涉及一种LNG能量回收利用系统及使用方法，特别是关于一种LNG液化工厂LNG处理及能量回收利用领域中的用于LNG液化工厂的能量回收利用系统及使用方法。
背景技术
随着全球LNG产业的飞速发展，LNG已经成为世界能源体系中的重要组成部分。目前，国际上将近90％以上的新建基本负荷型天然气液化工厂采用LNG液力透平作为能量回收利用系统。
LNG液化工厂主要有四部分组成：天然气预处理净化系统、天然气液化系统、LNG储运系统、公用工程及安全控制系统与基础设施组成。其中LNG液力透平系统为LNG液化工厂的中天然气液化系统的能量回收利用系统。
在传统的LNG液化工厂中，通常采用LNG产品J-T阀对高压LNG进行节流减压，将常压的LNG储存在储罐中，在此过程中高压LNG的压力能转化为内能，增加了闪蒸气(BOG)产生量从而降低了产品LNG的产量，浪费了大量的LNG产品压力能。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于LNG液化工厂的能量回收利用系统及使用方法，其一方面可以对高压LNG产品节流减压，减少蒸发气量，提高LNG产量；另一方面能够回收高压LNG产品的压力能产生电能，并往回收，降低企业生产成本。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于LNG液化工厂的能量回收利用系统，其特征在于：该系统包括LNG液力透平、LNG流量控制阀、LNG产品J-T阀、紧急切断阀和旁路系统；所述LNG液力透平入口与所述LNG产品J-T阀进口均连接至LNG液化冷箱的出口，所述LNG液力透平与所述LNG流量控制阀串联构成一支路，该支路与所述LNG产品J-T阀并联，并联后输出端与所述紧急切断阀入口连接，所述紧急切断阀出口连接LNG储罐；在所述LNG液力透平出口还连接所述旁路系统，所述旁路系统控制上述各部件工作。
所述旁路系统包括控制器、变频器、转速调节器、发电机和压差调节器；所述控制器输出端分别连接所述变频器、压差调节器、LNG产品J-T阀、LNG流量控制阀和紧急切断阀，所述变频器分别经所述转速调节器、发电机与所述LNG液力透平连接，在所述LNG液力透平输入端与输出端之间的管路上设置所述压差调节器。
所述LNG液力透平连接所述发电机，所述发电机经所述变频器连接中低压电网。
所述转速调节器与所述LNG液力透平的发电机转子连接，所述转速调节器由所述控制器经所述变频器控制其工作。
一种基于上述用于LNG液化工厂的能量回收利用系统的使用方法，其特征在于：所述使用方法如下：1)LNG节流减压：来自LNG液化冷箱温度为-150℃～-160℃的高压LNG从LNG液力透平底部进入，高压LNG流经LNG液力透平等熵膨胀，高压LNG的内能转化成LNG液力透平中发电机的动能，LNG液力透平出口压力降低至3～5barg，再经LNG液力透平顶部流出经紧急切断阀将压力降低至常压存储至常压LNG储罐；2)LNG压力能回收、发电并网：高压LNG经过LNG液力透平等熵膨胀节流减压后，压力能转化成LNG液力透平中发电机转子的动能，发电机与变频器连接，发出的电能并入中低压外电网；3)LNG能量回收利用控制系统：LNG液力透平与LNG产品J-T阀共同控制来自冷箱的高压LNG温度和流量稳定，通过控制器调节发电机的发电频率来控制LNG液力透平的转速，改变LNG液力透平转速进而控制LNG液力透平的进出口压差；4)LNG液力透平的紧急关断阀：高压LNG经过LNG液力透平节流减压后，通过紧急关断阀存储到LNG储罐中。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明可以对LNG液化工厂中的高压LNG产品进行节流减压，回收高压LNG产品的压力能变频发电、并网外输。一方面能够有效的减少蒸发气量，提高液化工厂LNG产能；另一方面可以回收压力能变频发电，并网回收，降低企业生产成本。与传统LNG液化工厂的利用J-T阀门对高压LNG减压节流方式相比，本发明能够减少高压LNG在节流过程中产生的闪蒸气量，有效提高LNG工厂的液化产能，且有副产品电能产生并入电网，减少企业生产成本。本发明可以广泛在LNG液化工厂LNG处理及能量回收利用领域中应用。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
本发明是LNG液化工厂对LNG节流减压，回收高压LNG产品压力能发电并网的系统，下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供一种用于LNG液化工厂的能量回收利用系统，其包括LNG液力透平1、LNG流量控制阀3、LNG产品J-T阀2、紧急切断阀4和旁路系统。LNG液力透平1入口与LNG产品J-T阀2进口均连接至LNG液化冷箱的出口，LNG液力透平1与LNG流量控制阀3串联构成一支路，该支路与LNG产品J-T阀2并联，并联后输出端与紧急切断阀4入口连接，紧急切断阀4出口连接LNG储罐。在LNG液力透平1出口上还连接旁路系统，由旁路系统控制上述各部件工作。
上述实施例中，旁路系统包括控制器5、变频器6、转速调节器SC、发电机G和压差调节器PDC。控制器5输出端分别连接变频器6、压差调节器PDC、LNG产品J-T阀2、LNG流量控制阀3和紧急切断阀4，LNG液力透平1分别经转速调节器SC、发电机G与变频器6，在LNG液力透平1输入端与输出端之间的管路上设置压差调节器PDC。由控制系统调节LNG液力透平1、LNG流量控制阀3与LNG产品J-T阀2，进而共同控制来自LNG液化冷箱的高压LNG温度和流量稳定，调节位于出口端的紧急切断阀4，保护整个系统的安全稳定。
上述实施例中，LNG液力透平1连接发电机G，发电机G经变频器6连接中低压电网；来自冷箱的高压LNG通过LNG液力透平1时，将压力能转化为动能，带动发电机G旋转，然后转化为电能输出。LNG液力透平1所配的发电机G利用LNG冷却润滑，LNG液力透平1出口介质压力为3-5barg。控制器5通过变频器6调整发电机G的发电频率来改变LNG液力透平1的转速，通过改变LNG液力透平1转速控制LNG液力透平进出口压差。
上述各实施例中，转速调节器SC与LNG液力透平1的发电机G转子连接，转速调节器SC由控制器5经变频器6控制其工作，用于改变LNG液力透平1转速进而控制LNG液力透平1的进出口压差。
基于上述的能量回收利用系统，本发明的具体使用方法如下：
1)LNG节流减压：来自LNG液化冷箱温度为-150℃～-160℃的高压LNG从LNG液力透平1底部进入，高压LNG流经LNG液力透平1等熵膨胀，高压LNG的内能转化成LNG液力透平1的发电机G的动能，LNG液力透平1出口压力降低至3～5barg，实现节流减压，再经LNG液力透平1顶部流出经紧急切断阀4将压力降低至常压存储至常压LNG储罐。
2)LNG压力能回收、发电并网：高压LNG经过LNG液力透平1等熵膨胀节流减压后，压力能转化成LNG液力透平1中发电机G转子的动能，发电机G与变频器6连接，发出的电能并入中低压外电网。
3)LNG能量回收利用控制系统：LNG液力透平1与LNG产品J-T阀2共同控制来自冷箱的高压LNG温度和流量稳定，通过控制器5调节发电机G的发电频率来控制LNG液力透平1的转速，改变LNG液力透平1转速进而控制LNG液力透平1的进出口压差。
4)LNG液力透平1的紧急关断阀4：高压LNG经过LNG液力透平1节流减压后，通过紧急关断阀4存储到LNG储罐中，保护LNG液化工厂的安全。
综上所述，本发明在LNG液化工厂能量回收利用系统中，实现了对高压LNG的节流减压，通过回收LNG压力能发电并网，降低了蒸发气产量，提高了LNG产能。本发明工艺自动化程度高，设备投入效益好，能够有效的回收LNG液化工厂能量，提高LNG产能。
上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (3)

1.一种用于LNG液化工厂的能量回收利用系统，其特征在于：该系统包括LNG液力透平、LNG流量控制阀、LNG产品J-T阀、紧急切断阀和旁路系统；所述LNG液力透平入口与所述LNG产品J-T阀进口均连接至LNG液化冷箱的出口，所述LNG液力透平与所述LNG流量控制阀串联构成一支路，该支路与所述LNG产品J-T阀并联，并联后输出端与所述紧急切断阀入口连接，所述紧急切断阀出口连接LNG储罐；在所述LNG液力透平出口还连接所述旁路系统，所述旁路系统控制上述各部件工作；
所述旁路系统包括控制器、变频器、转速调节器、发电机和压差调节器；所述控制器输出端分别连接所述变频器、压差调节器、LNG产品J-T阀、LNG流量控制阀和紧急切断阀，所述变频器分别经所述转速调节器、发电机与所述LNG液力透平连接，在所述LNG液力透平输入端与输出端之间的管路上设置所述压差调节器；
所述LNG液力透平连接所述发电机，所述发电机经所述变频器连接中低压外电网；所述发电机利用LNG冷却润滑。
2.如权利要求1所述的一种用于LNG液化工厂的能量回收利用系统，其特征在于：所述转速调节器与所述LNG液力透平的转子连接，所述转速调节器由所述控制器经所述变频器控制其工作。
3.一种基于如权利要求1至2任一项所述用于LNG液化工厂的能量回收利用系统的使用方法，其特征在于：所述使用方法如下：
1)LNG节流减压：来自LNG液化冷箱温度为-150℃～-160℃的高压LNG从LNG液力透平底部进入，高压LNG流经LNG液力透平等熵膨胀，高压LNG的内能转化成LNG液力透平中的动能，LNG液力透平出口压力降低至3～5barg，再经LNG液力透平顶部流出经紧急切断阀将压力降低至常压存储至LNG储罐；
2)LNG压力能回收、发电并网：高压LNG经过LNG液力透平等熵膨胀节流减压后，压力能转化成LNG液力透平中转子的动能，发电机与变频器连接，发出的电能并入中低压外电网；
3)LNG能量回收利用控制系统：LNG液力透平与LNG产品J-T阀共同控制来自LNG液化冷箱的高压LNG温度和流量稳定，通过控制器调节发电机的发电频率来控制LNG液力透平的转速，改变LNG液力透平转速进而控制LNG液力透平的进出口压差；
4)LNG液力透平节流减压后的存储：高压LNG经过LNG液力透平节流减压后，通过紧急关断阀存储到LNG储罐中。
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