CN106895255A - 一种用于车间降温的lng冷量利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于车间降温的LNG冷量利用系统，包括与LNG储液罐的出口连接的液化天然气传输系统和液化天然气冷量回收系统；液化天然气传输系统包括与LNG储液罐出口连接的冷凝器，冷凝器的天然气流道出口与过热器的天然气流道入口连接，过热器的天然气流道出口与燃气用户连接；液化天然气冷量回收系统包括中间介质蓄冷池，中间介质蓄冷池的出口通过管道经低温泵与过热器的过热介质流道入口连接，过热器的过热介质流道出口经蒸发器与冷凝器的过热介质流道入口连接，冷凝器的过热介质流道出口通过管道与车间的制冷入口连接，车间的出口通过管道与中间介质蓄冷池的入口连接。热交换效率高，能量利用率大；将LNG冷量转换存储，安全系数高，效果好。

Description

一种用于车间降温的LNG冷量利用系统
技术领域
本发明涉及液化天然气技术领域，具体涉及一种用于车间降温的LNG冷量利用系统。
背景技术
目前，液化天然气(LNG)是将天然气冷却到-162℃左右凝结的液体,是天然气储存和运输的主要形式。随着能源需求的不断增长，LNG产业的发展将对优化我国的能源结构、有效解决能源供应安全、生态环境保护的双重问题，实现经济和社会的可持续发展发挥着重要的作用。目前，天然气工业在世界各国陆续兴起并不断发展。
近年来，天然气逐渐发展到居民用户，且应用越来越广泛。由于LNG作为燃料，使用时必须是达到0℃以上，所以必须要将LNG气化，但是LNG在气化过程中会产生大量的冷量，LNG的冷能值达837kJ/kg，如果对这些冷量不回收利用，就会造成能源的大量浪费。现在，车间的温度受周围环境影响较大，现有的制冷技术大多是机械制冷，需要耗电，成本高。如何采用合理的方式将LNG冷能存储下来，并能应用到车间制冷，是一项既节能又环保的技术。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种结构设计合理，热交换效率高，能量利用率大；通过有效利用中间介质及过热介质的物理性质将LNG冷量转换存储，安全系数高，使用效果好的用于车间降温的LNG冷量利用系统。
本发明的技术方案是：一种用于车间降温的LNG冷量利用系统，包括与LNG储液罐的出口连接的液化天然气传输系统和与液化天然气传输系统连接的液化天然气冷量回收系统，所述液化天然气冷量回收系统的进出口分别与车间的进出口连接；
所述液化天然气传输系统包括与LNG储液罐出口连接的冷凝器，所述冷凝器的天然气流道出口与过热器的天然气流道入口连接，所述过热器的天然气流道出口与燃气用户连接；
所述液化天然气冷量回收系统包括中间介质蓄冷池，所述中间介质蓄冷池的出口通过管道经低温泵与过热器的过热介质流道入口连接，所述过热器的过热介质流道出口经蒸发器与车间入口连接，所述蒸发器与冷凝器连接在一起，所述车间的出口通过管道与中间介质蓄冷池的入口连接。
所述LNG冷量利用系统还包括备用系统，所述备用系统包括与LNG储液罐出口连接的空温汽化器，所述空温式气化器的出口与与燃气用户连接。
所述中间介质蓄冷池与低温泵之间还设有过滤装置。
所述蓄冷池上装有注液装置和泄放装置。
所述蒸发器与冷凝器为一体式的管壳式结构，所述过热器为板式结构。
所述LNG储液罐和空温汽化器之间、所述冷凝器和过热器之间分别设有压力表、温度计、流量计和截止阀。
所述蒸发器中的中间介质为丙烷，凝固点为-187.6℃，沸点为-42℃；所述中间介质蓄冷池中的过热介质为60%乙二醇溶液，冰点为-48.3℃，沸点为197.3℃。
本发明与现有技术相比较，具有以下优点：采用管式换热与板式换热，结构设计合理，热交换效率高，能量利用率大；有效利用中间介质及过热介质的物理性质将LNG冷量转换存储，安全系数高，使用效果好。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中：1、LNG储液罐，2、空温式气化器，3、燃气用户，4、冷凝器，5、蒸发器，6、过热器，7、车间，8、中间介质蓄冷池，9、过滤装置，10、低温泵。
具体实施方式
下面是结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1，一种用于车间降温的LNG冷量利用系统，包括与LNG储液罐1的出口连接的液化天然气传输系统和与液化天然气传输系统连接的液化天然气冷量回收系统。
其中，液化天然气传输系统包括冷凝器4、过热器6和燃气用户3，冷凝器4、过热器6和燃气用户3依次连接组成LNG气化回路。冷凝器4与LNG储液罐1的出口连接，冷凝器4的天然气流道出口与过热器6的天然气流道入口连接，过热器6的天然气流道出口与燃气用户连接。这样液化天然气通过LNG储液罐1的出口流出，进入冷凝器4与过热介质交换热量，LNG燃料经冷凝器4中与丙烷蒸汽热交换后，LNG温度由-162℃降至-40℃，然后经由过热器6过热后温度由-40℃升至0℃，供燃气用户使用。
上述的液化天然气冷量回收系统包括中间介质蓄冷池8，中间介质蓄冷池8内的过热介质为60%乙二醇溶液，冰点为-48.3℃，沸点为197.3℃。中间介质蓄冷池8的出口通过管道经低温泵10与过热器6的过热介质流道入口连接，过热器6的过热介质流道出口经蒸发器5与车间7的制冷入口连接，车间7的出口通过管道与中间介质蓄冷池8的入口连接。上述蒸发器5中的中间介质为丙烷，凝固点为-187.6℃，沸点为-42℃。具体为：60%乙二醇溶液从中间介质蓄冷池8的出口流出后，先进入过热器6内与天然气进行换热，然后乙二醇溶液进入蒸发器5的管程与蒸发器5壳程中的丙烷换热蒸发，使蒸发器5中的丙烷蒸汽进入冷凝器4与管程中的LNG换热，乙二醇溶液吸收LNG的冷量后进入车间7内进行降温，再进入中间介质蓄冷池8中，经由过滤装置9由低温泵10压入过热器6内重复循环。
具体使用时，LNG燃料经冷凝器4中与丙烷蒸汽热交换后，LNG温度由-162℃降至-40℃，NG经由过热器6过热后温度由-40℃升至0℃，供燃气用户使用。蒸发器5壳程中的中间介质丙烷在管程乙二醇溶液的加热下蒸发，气体上升到冷凝器4中与管程中的LNG换热。
另外，过热器6中的乙二醇溶液与NG换热，进口温度为15℃，出口温度为10℃，乙二醇溶液进入蒸发器5的管程与壳程中的丙烷换热，出口温度为-10℃。而经过蒸发器5中的乙二醇溶液进入车间7，实现降温，再进入中间介质蓄冷池8中，经由过滤装置9由低温泵10压入过热器6。乙二醇溶液可重复在过热器、冷凝器中放热，并在车间7中吸热后循环使用。
另外，LNG冷量利用系统还包括备用系统，备用系统包括与LNG储液罐1出口连接的空温汽化器2，空温式气化器2的出口与燃气用户3连接。
中间介质蓄冷池8上装有注液装置和泄放装置，可添加或释放乙二醇溶液。冷凝器4、蒸发器5为管壳式结构，过热器6为板式结构。在LNG储液罐1和空温汽化器2之间、在冷凝器4和过热器6之间分别设有压力表、温度计、流量计和截止阀。整个管道系统上根据需要设有流量计、温度计、压力表。
上述的蒸发器5、冷凝器4中的中间介质为相变介质。本发明中所需中间介质是与LNG直接换热，因此中间介质的凝固点应尽量低，且沸点应尽量高，否则在换热过程中，中间介质容易凝固并且阻塞管道。另外，为了尽可能多的回收LNG的冷能，应选择相变潜热较大的介质作为中间介质。本着安全、易得、耐用，对臭氧层无破坏作用（ODP值为零），温室效应小（GWP值尽可能小）的原则，所述的相变介质优选丙烷（R290）。
上述的过热介质为无相变介质。本发明中所需的过热介质主要是接受NG传递来的冷量，因温差减小，故而对介质的要求不是很高，可采用无相变介质，鉴于蒸发器中的冷量交换是在低温下进行，介质凝固点还是要低，所述的无相变介质优选60%乙二醇水溶液。
上述的蒸发器5、冷凝器4为一体式的管式换热结构，过热器6为板式结构。利用中间介质的蒸发、冷凝与管程LNG换热，热交换效率高，能量利用率大；过热器6为板式结构，采用过热介质和NG逆流换热，效率极大的提高，结构设计合理。
上述的蒸发器5中出来的60%乙二醇溶液中存储着LNG气化过程中的冷量。本发明中车间7受热负荷影响较大，当车间温度在25℃以上时，LNG在冷凝器4中将LNG中的冷量存储于中间介质丙烷中，在蒸发器5中丙烷和60%乙二醇溶液进行热交换，60%乙二醇溶液进入车间7进行降温，最终再进入中间介质蓄冷池8，经由过滤装置9由低温泵10压入过热器，以满足不同要求的制冷需求。
本发明分为三个环节：第一环节是LNG通过空温式气化器2气化直接供燃气用户使用；第二环节是LNG通过冷凝器4、过热器6后进入燃气用户；第三环节是过热介质蓄冷及冷能释放回路。这样一来，既满足燃气用户对燃气温度的要求，又能维持车间的温度，实现车间降温，有效利用LNG冷量。
本发明并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于车间降温的LNG冷量利用系统，其特征在于：包括与LNG储液罐的出口连接的液化天然气传输系统和与液化天然气传输系统连接的液化天然气冷量回收系统，所述液化天然气冷量回收系统的进出口分别与车间的进出口连接；
所述液化天然气传输系统包括与LNG储液罐出口连接的冷凝器，所述冷凝器的天然气流道出口与过热器的天然气流道入口连接，所述过热器的天然气流道出口与燃气用户连接；
所述液化天然气冷量回收系统包括中间介质蓄冷池，所述中间介质蓄冷池的出口通过管道经低温泵与过热器的过热介质流道入口连接，所述过热器的过热介质流道出口经蒸发器与车间入口连接，所述蒸发器与冷凝器连接在一起，所述车间的出口通过管道与中间介质蓄冷池的入口连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于车间降温的LNG冷量利用系统，其特征在于：所述LNG冷量利用系统还包括备用系统，所述备用系统包括与LNG储液罐出口连接的空温汽化器，所述空温式气化器的出口与与燃气用户连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于车间降温的LNG冷量利用系统，其特征在于：所述中间介质蓄冷池与低温泵之间还设有过滤装置。
4.根据权利要求1所述的一种用于车间降温的LNG冷量利用系统，其特征在于：所述中间介质蓄冷池上装有注液装置和泄放装置。
5.根据权利要求1所述的一种用于车间降温的LNG冷量利用系统，其特征在于：所述蒸发器与冷凝器为一体式的管壳式结构，所述过热器为板式结构。
6.根据权利要求2所述的一种用于车间降温的LNG冷量利用系统，其特征在于：所述LNG储液罐和空温汽化器之间、所述冷凝器和过热器之间分别设有压力表、温度计、流量计和截止阀。
7.根据权利要求1所述的一种用于车间降温的LNG冷量利用系统，其特征在于：所述蒸发器中的中间介质为丙烷，凝固点为-187.6℃，沸点为-42℃；所述中间介质蓄冷池中的过热介质为60%乙二醇溶液，冰点为-48.3℃，沸点为197.3℃。
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