CN109595461B - 一种lng再气化与液态空气制备系统及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LNG再气化与液态空气制备系统，包括LNG再气化子系统、空气液化子系统和再热子系统。其中LNG再气化子系统与空气液化子系统通过LNG气化器进行热交换，LNG再气化子系统与再热子系统通过换热器进行热交换。LNG再气化子系统包括依次连接的储液罐、潜液泵、出液阀、LNG气化器和换热器等组成；空气液化子系统包括依次连接的空气净化器、压缩机组、LNG气化器和气液分离器等组成；再热子系统包括依次连接的压缩机组、循环泵和换热器组成。本发明利用液态空气制备过程来回收以及储存LNG再气化过程中所释放冷能，减少了LNG再气化过程中能源的浪费。本发明还公开了一种LNG再气化与液态空气制备系统的工作方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种LNG再气化与液态空气制备系统及工艺，属于能量回收与利用领域。
背景技术
长久以来，我国对煤炭的依赖度程度非常高，随着我国对气候问题及能源结构的不断关注和优化，中国对LNG产业的发展越来越重视。我国天然气需求量经历了十余年的快速增长，巨大的需求量使国内天然气产量供不应求，更加倚重LNG的进口则成为一个必然的选项。海外运输而来的LNG需要接收站来接收，在LNG接收站，LNG使用前需要进行气化，在气化过程中将释放大量冷能，约为830-860kJ/kg。如果冷量不加以利用，将造成巨大冷能资源的浪费和环境的冷污染。所以，研发一种可以回收并利用LNG气化所释放冷能的系统已经迫在眉睫。
申请号为201610784873.5，名称为“一种LNG冷能综合利用系统及方法”的发明专利，公开了一种LNG冷能综合利用系统，包括复合朗肯循环发电子系统、单工质朗肯循环发电子系统、制冰子系统和直接膨胀发电子系统，该发明系统从理论上利用LNG－162℃到－10℃的冷量,实现LNG冷量的最充分综合利用，然而，该系统发电仅仅依靠LNG冷能，冷能可利用率低导致发电效率低，且LNG接收站外输LNG量波动而引起冷能供需不同步会带来下游装置停机或操作工况频繁改变的问题，而本专利利用空气的液化过程回收LNG接收站气化过程冷能的工作方法将LNG冷能有效储存在液态空气中后，冷能的再次使用不再受到时间以及空间的限制。
申请号为201810388880.2，名称为“一种利用LNG气化释放冷能制取固体冰的装置及方法”的发明专利，公开了一种回收利用LNG气化释放冷能制取固体冰的装置和工作方法，该系统以低沸点工质作为中间介质先与LNG进行换热后再将冷能传递给水，达到制取固体冰的目的。然而该系统通过多次换热实现制取固体冰，导致系统结构复杂，中间介质的存在使传热次数增加，加剧传热过程中的能量损失；并没有在制冰过程中完全利用到LNG再气化释放的全部冷能；且在水预冷过程中可能会产生结冰问题，影响系统稳定运行。本发明专利所含的三个子系统结构设计简单，有效利用了LNG再气化过程中冷能，空气液化过程也不存在结冰问题，运行稳定性高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，提供一种LNG再气化与液态空气制备系统及工作方法。
本发明能够满足回收LNG再气化释放冷能的要求，同时可以高效率稳定运行，且系统相对简单，初步投资较小。
为达到上述目的，本发明实现目的所采取的技术方案是：
一种LNG再气化与液态空气制备系统，包括LNG再气化子系统、空气液化子系统和再热子系统；其中所述LNG再气化子系统与空气液化子系统通过LNG气化器进行热交换，LNG再气化子系统与再热子系统通过换热器进行热交换。LNG再气化子系统包括通过管道依次连接的储液罐、潜液泵、出液阀、LNG气化器的进口a、LNG气化器的出口b、换热器的进口o、换热器的出口p和背压阀；所述空气液化子系统包括通过管道依次连接的空气净化器、进气阀、压缩机组的进气口i、压缩机组的出气口j、LNG气化器的进口c、LNG气化器的出口d、气液分离器、进液阀和储液器；所述再热子系统包括通过管道依次连接的压缩机组的冷却油出液口l、循环泵、换热器的进口m、换热器的出口n和压缩机组的冷却油进液口k。
进一步地，所述LNG气化器为换热器，优选为印刷版式换热器。
进一步地，所述换热器为板式换热器、套管式换热器或板翅式换热器。
进一步地，所述LNG再气化子系统中潜液泵放置在储液罐内最低位置。
进一步地，所述空气液化子系统中气液分离器的进液口f与LNG气化器的出口d相连接，气液分离器的出液口g与进液阀相连接，气液分离器的出气口h与LNG气化器进口e相连接。
进一步地，所述空气液化子系统中空气净化器由空气除尘器与空气干燥机组合构成。
进一步地，所述空气除尘器选用静电除尘器、过滤式除尘器或离心式除尘器，所述空气干燥机选用模芯吸附式干燥机；
进一步地，所述空气液化子系统中的压缩机组采用三级压缩方式的压缩机组。
为了解决现有技术中存在的问题，本发明所采取的另一技术方案是：
一种LNG再气化与液态空气制备系统的工作方法，包括以下三种工作方式：
1、LNG再气化子系统的工作方法，具体过程是：开启出液阀后，将LNG经储液罐内的潜液泵加压从进口a进入LNG气化器与经过压缩的空气进行换热后由出口b排出，接着再从进口o进入换热器与压缩机组的冷却油进行再次换热后由出口p排出,LNG升温汽化后，经背压阀排出使用。在系统末端设有背压阀，背压阀通过内置弹簧来实现压力调整，当系统压力比设定压力小时，膜片在弹簧弹力的作用下堵塞管路，形成憋压，使进口压力达到额定压力；当系统压力比设定压力大时，膜片压缩弹簧，管路接通，以此稳定出口压力；
2、空气液化子系统的工作方法，具体过程是：开启进气阀后，将经空气净化器净化后的空气进入压缩机组进行压缩，压缩升温后的空气从LNG气化器的进口c进入后与LNG进行换热，压缩空气得到冷量后由LNG气化器的出口d排出，接着进入气液分离器的进口f,液化完成的压缩空气由气液分离器的出液口g排出后进入储液器；而未液化的压缩空气通过气液分离器的出气口h从进口e进入LNG气化器后再次与LNG进行换热。当LNG气化量较小时，调节进气阀，使流入LNG气化器的压缩空气流量减小；当LNG气化量较大时，调节方法相反，以实现变流量调节，匹配LNG气化量的要求；
3、再热子系统的工作方法，具体过程是：将由压缩机组出液口l出来的冷却油经循环泵升高压力后由进口m进入换热器与NG进行换热，冷却油得到冷量降低温度后由出口n排出，经进液口k回到压缩机组。
本发明的一种LNG再气化与液态空气制备系统及工作方法，主要在以下几个方面具有突出的优点：
1、利用压缩空气的特殊物性，有效解决了低温LNG再气化时引起的换热介质结冰问题，以保证气化器的高效运行；
2、将LNG再气化时所释放冷能储存到液态空气中，液态空气的可存储性和可移动性使冷能的使用不再受到时间和空间的限制；
3、优选采用印刷板式气化器，不仅再气化效率高，而且有效减小气化器体积尺寸，从而缩减了再气化系统的整体占地面积，以满足有限空间的再气化需求；其具有的钢结构承载压力大，也能够满足系统高压力的运行要求；
4、通过控制液化空气子系统中进气阀的流量开度，可以及时快速的调整并匹配气化量的需求；
5、由于本系统所有设备通过焊接或者法兰连接的形式，使用不锈钢管连接，因此可以满足系统内部高压的要求，同时可根据现场情况灵活安装；
6、本发明由于解决了LNG再气化时冷能回收利用的技术问题，所以本发明具有实际的工程意义，可供工程人员参考，具有可观的应用前景。
附图说明
图1为本发明的一种LNG再气化与液态空气制备系统的构造示意图；
图中附图标记说明：1-储液罐、2-潜液泵、3-出液阀、4-LNG气化器、5-换热器、6-背压阀、7-空气净化器、8-进气阀、9-压缩机组、10-气液分离器、11-进液阀、12-储液器、13-循环泵。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施案例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，为本发明的一种LNG再气化与液态空气制备系统，包括LNG再气化子系统、空气液化子系统和再热子系统；所述LNG再气化子系统与空气液化子系统通过LNG气化器进行热交换；所述LNG再气化子系统与再热子系统通过换热器进行热交换；所述LNG再气化子系统包括通过管道依次连接的储液罐1、潜液泵2、出液阀3、LNG气化器4的进口a、LNG气化器4的出口b、换热器5的进口o、换热器5的出口p和背压阀6；所述空气液化子系统包括通过管道依次连接的空气净化器7、进气阀8、压缩机组9的进气口i、压缩机组9的出气口j、LNG气化器4的进口c、LNG气化器4的出口d、气液分离器10的进口f、出液口g、进液阀11和储液器12；所述再热子系统包括通过管道依次连接的压缩机组9的冷却油出液口l、循环泵13、换热器5的进口m、换热器5的出口n和压缩机组9的冷却油进液口k；
其中，所述LNG气化器4为换热器，优选采用印刷板式气化器，印刷板式气化器不仅再气化效率高，而且结构紧凑，大大缩减了再气化系统的整体占地面积，以满足有限空间的再气化需求,其具有的钢结构承载压力大，也可以满足系统高压力的运行要求；
所述换热器5为板式换热器、套管式换热器或板翅式换热器；
所述LNG再气化子系统中的潜液泵2放置在储液罐1内最低位置处，保证潜液泵2一直处在液面下，用于给LNG增压并给LNG再气化子系统提供动力；
所述空气液化子系统中气液分离器10的进液口f与LNG气化器4的出口d相连接，气液分离器10的出液口g与进液阀11相连接，气液分离器10的出气口h与LNG气化器4进口e相连接，气液分离器10的设置保证了排进储液器12的都是充分液化的空气，而未来得及液化的空气则通过气液分离器10的出气口h进入LNG气化器4再次与LNG进行换热；
所述空气液化子系统中空气净化器7由空气除尘器与空气干燥机组合构成，其中所述空气除尘器选用静电除尘器、过滤式除尘器或离心式除尘器，所述空气干燥机选用模芯吸附式干燥机；
所述空气液化子系统中的压缩机组9采用三级压缩方式的压缩机组。
本发明的LNG再气化与液态空气制备系统的工作方法，包括如下三种工作方式：
1、LNG再气化子系统的工作方法，具体过程是：开启出液阀3后,LNG经储液罐1内的潜液泵2加压从进口a进入LNG气化器4与经过压缩的空气进行换热后由出口b排出，接着再从进口o进入换热器5与压缩机组9的冷却油进行再次换热后由出口p排出,LNG升温汽化后，经背压阀6排出使用。在系统末端设有背压阀6，背压阀6通过内置弹簧来实现压力调整，当系统压力比设定压力小时，膜片在弹簧弹力的作用下堵塞管路，形成憋压，使进口压力达到额定压力；当系统压力比设定压力大时，膜片压缩弹簧，管路接通，以此稳定出口压力。
2、空气液化子系统的工作方法，具体过程是：开启进气阀8后，将经空气净化器7净化后的空气进入压缩机组9进行压缩，压缩升温后的空气从LNG气化器4的进口c进入后与LNG进行换热，压缩空气得到冷量后由LNG气化器4的出口d排出，接着进入气液分离器10的进口f,液化完成的压缩空气由气液分离器10的出液口g排出后进入储液器12；而未液化的压缩空气通过气液分离器10的出气口h从进口e进入LNG气化器4后再次与LNG进行换热；当LNG气化量较小时，调节进气阀8，使流入LNG气化器4的压缩空气流量减小；当LNG气化量较大时，调节方法相反，以实现变流量调节，匹配LNG气化量的要求；
3、再热子系统的工作方法，具体过程是：由压缩机组9出液口l出来的冷却油经循环泵13升高压力后由进口m进入换热器5与NG进行换热，冷却油得到冷量降低温度后由出口n排出，经进液口k回到压缩机组9。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式。当然，本发明还可有其它多种实施案例，并且可以根据需要一起使用多个，在不背离本发明精神及其实质的情况下，任何熟悉本技术领域的技术人员，当可根据本发明作出各种相应的改变和变形。凡采用等同替换或等效变换所形成的技术方案，都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种LNG再气化与液态空气制备系统，包括LNG再气化子系统、空气液化子系统和再热子系统；其特征在于：所述LNG再气化子系统与空气液化子系统通过LNG气化器(4)进行热交换，所述LNG再气化子系统与再热子系统通过换热器(5)进行热交换；所述LNG再气化子系统包括通过管道依次连接的储液罐(1)、潜液泵(2)、出液阀(3)、LNG气化器(4)的进口a、LNG气化器(4)的出口b、换热器(5)的进口o、换热器(5)的出口p和背压阀(6)；所述空气液化子系统包括通过管道依次连接的空气净化器(7)、进气阀(8)、压缩机组(9)的进气口i、压缩机组(9)的出气口j、 LNG气化器(4)的进口c、LNG气化器(4)的出口d、气液分离器(10)、进液阀(11)和储液器(12)；所述再热子系统包括通过管道依次连接的压缩机组(9)的冷却油出液口l、循环泵(13)、换热器(5)的进口m、换热器(5)的出口n和压缩机组(9)的冷却油进液口k；所述空气液化子系统中的气液分离器(10)的进液口f与LNG气化器(4)的出口d相连接；气液分离器(10)的出液口g与进液阀(11)相连接；气液分离器(10)的出气口h与LNG气化器(4)进口e相连接；所述潜液泵(2)放置在储液罐(1)内最低位置。
2.根据权利要求1所述的一种LNG再气化与液态空气制备系统，其特征在于：所述LNG气化器(4)为换热器。
3.根据权利要求1所述的一种LNG再气化与液态空气制备系统，其特征在于：所述换热器(5)为板式换热器、套管式换热器或板翅式换热器。
4.根据权利要求1所述的一种LNG再气化与液态空气制备系统，其特征在于：所述空气净化器(7)由空气除尘器与空气干燥机组合构成。
5.根据权利要求4所述的一种LNG再气化与液态空气制备系统，其特征在于：所述空气除尘器选用静电除尘器、过滤式除尘器或离心式除尘器；所述空气干燥机选用模芯吸附式干燥机。
6.根据权利要求1所述的一种LNG再气化与液态空气制备系统，其特征在于：所述压缩机组(9)采用三级压缩方式的压缩机组。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种LNG再气化与液态空气制备系统的工作方法，其特征在于，包括以下三种工作方式：
（1）LNG再气化子系统的工作方法，具体过程是：开启出液阀(3)后, 将LNG经储液罐(1)内的潜液泵(2)加压后从进口a进入LNG气化器(4)与经过压缩的空气进行换热后由出口b排出，接着再从进口o进入换热器(5)与压缩机组(9)的冷却油进行再次换热后由换热器(5)的出口p排出,LNG升温气化后，经背压阀(6)排出使用；
（2）空气液化子系统的工作方法，具体过程是：开启进气阀(8)后，将经空气净化器(7)净化后的空气进入压缩机组(9)进行压缩，压缩升温后的空气从LNG气化器(4)的进口c进入后与LNG进行换热，压缩空气得到冷量后由LNG气化器(4)的出口d排出，接着进入气液分离器(10)的进口f，液化完成的压缩空气由气液分离器(10)的出液口g排出后进入储液器(12)，而未液化的压缩空气通过气液分离器(10)的出气口h从进口e进入LNG气化器(4)后再次与LNG进行换热；
（3）再热子系统的工作方法，具体过程是：将由压缩机组(9)出液口l出来的冷却油经循环泵(13)升高压力后由进口m进入换热器(5)与NG进行换热，冷却油得到冷量降低温度后由出口n排出，经进液口k回到压缩机组(9)。
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