CN106195625A - Lng集中气化综合利用系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种LNG集中气化综合利用系统及方法，系统包括LNG存储中心，该LNG存储中心中的液化天然气经过气化工厂气化后，接入区域供气管网，在该区域供气管网的终端连接区域多门类用气用户，所述气化工厂还与冷能综合利用系统连接；所述冷能综合利用系统包括主换热系统，通过该主换热系统与气化工厂实现冷能交换，在该主换热系统上温度从低到高依次连接有粉碎加工系统、生物冷冻系统、冻库系统、和高温冷藏系统。方法通过对各个系统的开启和关闭，达到最佳利用状态，真正实现绿色可持续应用模式。
Description
技术领域
本发明涉及LNG开发利用技术领域，具体涉及一种LNG集中气化综合利用系统及方法。
背景技术
在一个标准大气压下，LNG内藏的冷能约为840Kj/Kg,即每公斤LNG具有840千焦耳的冷能；照此计算，每吨LNG内藏有230KWh的冷能。LNG必须通过气化由-162℃的液态上升温度至18℃的气态才能作为天然气使用。在这个气化过程中必须释放冷能，也就是说如果能把这个冷能加以利用，这个冷能便是LNG的附产品。在LNG的生产地，把气态天然气做成LNG，每立方米需要消耗约0.3元的电能，一吨LNG内储藏有435元的电能。
在现有技术中也有对LNG气化中产生的冷源利用的情况，主要有一、接收站式冷能利用，这种接收站多指LNG接收码头，一些LNG接收码头为了满足局部区域内超大型特定用户如电厂等需要，在码头进行气化，然后通过管道供气，同时也解决了码头大型储罐BOG(闪蒸气)的问题，利用气化中产生的冷能实现冷能利用。比较有代表性的是早已建成的深圳大棚冷冻库和即将动工的由中海油基地有限公司与美国AP公司合作的冷能利用项目。它们的局限是：
1、码头是个独立的项目，它的建成往往在相对偏远地区或者适合船舶停靠的区域，不依赖城市及其产业园区的布局，一旦建成后，即便是有冷能源，也不可能形成冷链业产业群。
2、LNG气化中产生的冷能有效输送半径是三公里以内，已建成的码头四周三公里范围内若不能形成冷链业产业群，便制约了它的冷能利用，深圳大棚的冷能利用便是如此，早已建成的冷能设施无法被充分利用。
3、码头如果只对某类特定用户供气，用气门类单一，其气化的连续性将受用气单位生产峰值制约；如果由码头大范围的向城镇及工业用户供气，则因没有冷链业产业群的布局无法充分利用冷能；同时长距离的管网投资建设以及因跨区域协调往往实现起来很困难，因此现在绝大多数需要气化的码头是采用海水气化，把冷能深排进了海水里，深圳大棚接收站即是如此。
二、LNG卫星接收站冷能利用，这是指一些采用LNG作燃料的大型企业或终端用户接收站，由于自身有大量用气需求需要气化，所产生的冷能可以进行利用，比较典型的是早已建好的广州南沙冷库和即将开建的顺德杏坛LNG卫星站拟建的-30℃冷冻及-15℃冷藏项目，这类接收站的局限是：
1、LNG卫星站立项时就没有冷链业产业群配套，站点四周是居民区或者其它门类的工业区，形成小规模冷冻库可以，形成冷链业产业群是没有可能的，而小冻库又因缺乏专业运作经营非常困难。
2、受冷能输送半径限制，即使重新考虑冷链业产业群的立项，要满足项目在方圆三公里以内是十分困难的。
3、仅仅某个LNG卫星站的用气量及用气门类是不能够满足一个冷链业产业群的冷源需求的。
因为上述种种原因，在实际中，对LNG气化中产生的冷能，利用率很低，而从国家节能减排、能源升级换代的角度，天然气的大规模应用是目前最好的选择，在这种大背景下，如果在某个局部区域内，尤其是长期没有国家主管网供气的地区，能提供一种有效利用LNG气化过程中产生的冷能的解决方案，既能实现能源升级，节能减排，也能催生冷链产业的发展，将具有极高的经济和社会价值。
发明内容
根据现有技术的不足，本发明提出一种对LNG液化天然气集中气化，并为区域内多类型的用气用户集中供气，使气化工厂产生持续稳定的冷能，并对冷能科学利用，配套形成粉碎加工产业、冷链产业、生鲜加工等产业，在实现能源升降换代的同时，节能环保，具有极高的经济和社会价值的LNG集中气化综合利用系统及方法，具体技术方案如下：
一种LNG集中气化综合利用系统，包括LNG存储中心，该LNG存储中心中的液化天然气经过气化工厂气化后，接入区域供气管网，在该区域供气管网的终端连接区域多门类用气用户，所述气化工厂还与冷能综合利用系统连接；
所述冷能综合利用系统包括主换热系统，通过该主换热系统与气化工厂实现冷能交换，在该主换热系统上温度从低到高依次连接有粉碎加工系统、生物冷冻系统、冻库系统、和高温冷藏系统。
本系统是这样实现的，因实行了集中供气，且一个区域内用气用户类型多样，可保证气化的持续和相对稳定性，采用主换热系统和气化工厂所产生的冷能进行交换，根据LNG气化的温度变化特点，通过粉碎加工系统、生物冷冻系统、冻库系统、和高温冷藏系统分级利用冷能，使冷能的利用率达到最高，实现绿色循环利用方式，可有效减轻前期项目投入的压力，以及可最大限度的降低气价，加之其冷能是附属品，可实现气价、冷能价双降的格局。
为更好的实现本发明，可进一步为：
在所述粉碎加工系统的前端还设置有冷能发电系统，针对深冷部分的冷能，利用冷能发动系统，转换成电能，冷能转换速度快，效率高，并且转换成的电能可供系统使用，甚至可上网销售，产生经济效益，在所述高温冷藏系统的后端还设置有空调冷凝水系统，所述冷能发电系统和空调冷凝水系统均与所述主换热系统连接，在系统的后端产生的7℃冷凝水通过盘罐风机，可供中央空调直接使用，尤其在南方地区，气温比较高，因此可节省大量能源。
在所述粉碎加工系统和冷能发电系统间还设置有冷能存储系统。采用相变材料，将富余的冷能进行储存，可有效解决气化量受到昼夜气化不均衡的影响。
在所述高温冷藏系统和空调冷凝水系统间还设置有制冰系统，该制冰系统与所述主换热系统连接。制冰系统一方面自身便是一个巨大的产业，丰富产业结构，尤其是在南方地区，工业、餐饮、生活、远洋捕鱼业等各个方面对冰的需求量巨大；另一方面，在气化工厂冷能不充足的情形下，也可以利用冰释放冷能，补充其他系统对冷能的需求。
在所述气化工厂与区域供气管网间还连接有天然气发电系统，该天然气发电系统为电制冷系统供电，该电制冷系统可分别为所述生物冷冻系统、冻库系统、和高温冷藏系统制冷。在气化工厂气化量严重不足的情形下，可启动天然气发电系统，加大气化量，提供冷能，同时采用用电制冷方式，同时为各个系统提供冷能，保证各个冷冻系统的正常运行。
所述区域多门类用气用户为居民用气端、工业用气端和加气站等。
采用上述系统的一种LNG集中气化综合利用系统的方法，具体步骤如下，
步骤一：气化工厂持续气化，产生冷能；
步骤二：所产生的冷能在-170～-120度区间与冷能发电系统换热，在-120～-80度区间与粉碎加工系统换热，在-80～-40度区间与生物冷冻系统换热，在-40～-10度区间与冷冻系统换热，在-10～0度区间与高温冷藏系统换热，在0-7度与空调冷凝水系统进行换热，完成液化天然气的气化过程，供给供气管网；
步骤三：判断冷能的充足性，当冷能有富余，则进入步骤四，不足则进入五；
步骤四：开启冷能存储系统，在-120～-80度区间进行热交换，吸收冷能；
步骤五：开启冷能存储系统，释放冷能，再次判断冷能充足性，仍然不足，进入下一步；
步骤六：关闭冷能发电系统，再次判断冷能充足性，仍然不足，进入下一步；
步骤七：关闭粉碎加工系统，再次判断冷能充足性，仍然不足，进入下一步；
步骤八：启动天然气发电系统，加大气化量，增加冷能，同时该天然气发电系统产生的电能驱动电制冷系统，补充生物冷冻系统、冷冻系统、冷藏系统和高温冷藏系统不足的冷能。
为更好的实现本方法，可进一步为：
所述步骤二中，在产生的冷能在-10～0度区间还连接有制冰系统，在所述步骤七和八之间设置有步骤7.1，具体内容为关闭所述制冰系统，并利用该制冰系统释放冷能分别为所述生物冷冻系统、冷冻系统、冷藏系统和高温冷藏系统补充冷能，再次判断冷能充足性，仍然不足，进入步骤八。
本发明的有益效果为：采用区域集中气化，集中供气，使其冷能产出持续稳定，不仅有效的解决了地区能源改造升级问题，同时可形成完整的冷能利用产业链，具有可观的经济和社会价值，该经济价值也可弥补前期建设工程的费用，降低投入，真正实现绿色环保和循环经济的综合利用模式；对冷能的阶梯式应用，可最大限度的防止能量损失；同时，采用冷能存储系统、天然气发电系统以及制冰系统的引入，有效解决了气化昼夜、季节不稳定，或者其它人为、自然因素导致的气化不稳定因素，保证冷能利用中的各个系统安全、高效运行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中换热系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1所示：一种LNG集中气化综合利用系统，包括LNG存储中心，通过槽车将液化天然气集中运输至LNG存储中心，该LNG存储中心中的液化天然气经过气化工厂气化后，接入区域供气管网，在该区域供气管网的终端连接居民用气端、工业用气端和加气站等，所述气化工厂还与冷能综合利用系统连接；
如图2所示：所述冷能综合利用系统包括主换热系统，通过该主换热系统与气化工厂实现冷能交换，在该主换热系统上温度从低到高依次连接有冷能发电系统、冷能存储系统、粉碎加工系统、生物冷冻系统、冻库系统、高温冷藏系统、制冰系统和空调冷凝循环水系统；
在气化工厂与区域供气管网间还连接有天然气发电系统，该天然气发电系统为电制冷系统供电，该电制冷系统可分别为所述生物冷冻系统、冻库系统、和高温冷藏系统制冷。
采用上述系统的LNG集中气化综合利用系统的方法，具体步骤如下，
步骤一：气化工厂持续气化，产生冷能；
步骤二：通过换热系统，气化工厂所产生的冷能在-170～-120度区间与冷能发电系统换热，在-120～-80度区间与粉碎加工系统换热，在-80～-40度区间与生物冷冻系统换热，在-40～-10度区间与冷冻系统换热，在-10～0度区间分别与高温冷藏系统和制冰系统换热，在0-7度与空调冷凝循环水系统进行换热，完成液化天然气的气化过程，供给供气管网；
步骤三：系统的控制中心判断冷能的充足性，当冷能有富余，则进入步骤四，不足则进入五；
步骤四：开启冷能存储系统，在-120～-80度区间进行热交换，吸收冷能，如在用气高峰期，冷能充足，则可开启；
步骤五：如在夜晚等用气低谷时段，开启冷能存储系统，释放冷能，满足其它系统冷能需求，再次判断冷能充足性，仍然不足，进入下一步；
步骤六：关闭冷能发电系统，再次判断冷能充足性，仍然不足，进入下一步；
步骤七：关闭粉碎加工系统，再次判断冷能充足性，仍然不足，进入下一步；
7.1关闭所述制冰系统，并利用该制冰系统释放冷能分别为所述生物冷冻系统、冷冻系统、冷藏系统和高温冷藏系统补充冷能，再次判断冷能充足性，仍然不足，进入步骤八；
步骤八：启动天然气发电系统，加大气化量，增加冷能，同时该天然气发电系统产生的电能驱动电制冷系统，补充生物冷冻系统、冷冻系统、冷藏系统和高温冷藏系统不足的冷能。
本实施例将本发明涉及的系统和方法拟应用在广东江门的台山地区，产生的效益估算如下：台山一年的用气量暂按5亿M3/年估算，为36.2319万吨，其LNG冷能为8333万KWh，内含电能价值为1.9249亿元；以理论上70％利用率计算，实际可综合利用的冷能为5833万KWh；如果采用电制冷方式制造这么大量的冷能，机械耗能与冷能的一般比值系数-30℃以上是2.64倍，如果要达到-30℃至-162℃以下的超冷级别，采用电制冷方式的比值系数会成倍增加，而超冷级别冷源却有很大的经济利用价值,一般增加系数平均在11.5以上，同样以台山为例，仅以2.64倍的系数计算，要产生上述可利用冷能则需电能消耗1.9249亿KWh，按0.7元/度折算，合人民币1.3474亿元。现以江门现有最大的2.5万吨级远洋冻库对比，该冻库年冷能量为594万KWh，台山建成该项目后可以为相当于9.82个江门远洋冻库提供冷能。或者可以建设24.5万吨级以上的冻库，而且冷能是附产品。其经济和社会价值巨大。
Claims (8)
1.一种LNG集中气化综合利用系统，其特征在于：包括LNG存储中心，该LNG存储中心中的液化天然气经过气化工厂气化后，接入区域供气管网，在该区域供气管网的终端连接区域多门类用气用户，所述气化工厂还与冷能综合利用系统连接；
所述冷能综合利用系统包括主换热系统，通过该主换热系统与气化工厂实现冷能交换，在该主换热系统上温度从低到高依次连接有粉碎加工系统、生物冷冻系统、冻库系统、和高温冷藏系统。
2.根据权利要求1所述LNG集中气化综合利用系统，其特征在于：在所述粉碎加工系统的前端还设置有冷能发电系统，在所述高温冷藏系统的后端还设置有空调冷凝水系统，所述冷能发电系统和空调冷凝水系统均与所述主换热系统连接。
3.根据权利要求2所述LNG集中气化综合利用系统，其特征在于：在所述粉碎加工系统和冷能发电系统间还设置有冷能存储系统。
4.根据权利要求1所述LNG集中气化综合利用系统，其特征在于：在所述高温冷藏系统和空调冷凝水系统间还设置有制冰系统，该制冰系统与所述主换热系统连接。
5.根据权利要求1所述LNG集中气化综合利用系统，其特征在于：在所述气化工厂与区域供气管网间还连接有天然气发电系统，该天然气发电系统为电制冷系统供电，该电制冷系统可分别为所述生物冷冻系统、冻库系统、和高温冷藏系统制冷。
6.根据权利要求1所述LNG集中气化综合利用系统，其特征在于：所述区域多门类用气用户为居民用气端、工业用气端和加气站。
7.一种LNG集中气化综合利用系统的方法，其特征在于：具体步骤如下，
步骤一：气化工厂持续气化，产生冷能；
步骤二：所产生的冷能在-170～-120度区间与冷能发电系统换热，在-120～-80度区间与粉碎加工系统换热，在-80～-40度区间与生物冷冻系统换热，在-40～-10度区间与冷冻系统换热，在-10～0度区间与高温冷藏系统换热，在0-7度与空调冷凝水系统进行换热，完成液化天然气的气化过程，供给供气管网；
步骤三：判断冷能的充足性，当冷能有富余，则进入步骤四，不足则进入五；
步骤四：开启冷能存储系统，在-120～-80度区间进行热交换，吸收冷能；
步骤五：开启冷能存储系统，释放冷能，再次判断冷能充足性，仍然不足，进入下一步；
步骤六：关闭冷能发电系统，再次判断冷能充足性，仍然不足，进入下一步；
步骤七：关闭粉碎加工系统，再次判断冷能充足性，仍然不足，进入下一步；
步骤八：启动天然气发电系统，加大气化量，增加冷能，同时该天然气发电系统产生的电能驱动电制冷系统，补充生物冷冻系统、冷冻系统、冷藏系统和高温冷藏系统不足的冷能。
8.根据权利要求7所述LNG集中气化综合利用系统的方法，其特征在于：所述步骤二中，在产生的冷能在-10～0度区间还连接有制冰系统，在所述步骤七和八之间设置有步骤7.1，具体内容为关闭所述制冰系统，并利用该制冰系统释放冷能分别为所述生物冷冻系统、冷冻系统、冷藏系统和高温冷藏系统补充冷能，再次判断冷能充足性，仍然不足，进入步骤八。
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- 2016-08-29 CN CN201610749729.8A patent/CN106195625B/zh active Active
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