CN109654376A - 一种基于lng预冷传输的超导能源管道系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于LNG预冷传输的超导能源管道系统，包括输送管道、超导电缆、前端冷却装置和后端接收装置。运用本发明所述的一种基于LNG预冷传输的超导能源管道系统，由于制备液氮的货源充足、工艺成熟，因而采用液氮对天然气预冷并对LNG进行保冷的工艺，能提高超导能源管道的传输效率和安全性能，同时降低生产成本，可将电力与天然气置于同一管道同路输送，在LNG过冷箱中采用液氮充分冷却LNG，利用过冷的LNG作为超导电缆的冷却工质，建立电缆与天然气输送管路的统一模型，整个系统流程简单，只需要输送电能和LNG，不运输额外物质(如液氮)，效费比高，性能优良。

Description

一种基于LNG预冷传输的超导能源管道系统
技术领域
本发明涉及超导技术领域，特别涉及一种基于LNG预冷传输的超导能源管道系统。
背景技术
天然气是一种碳氢化合物组成的清洁能源，因其清洁燃烧、热值高受到越来越广泛的应用，由于天然气产地远离天然气用户市场，一般要通过管道运输。这就导致了天然气在运输加工上的成本较高，为了解决这一问题，近年来液化天然气技术在国内得到迅速发展，储存液化天然气(LNG)所需要的压力不高，并且液化天然气的体积也小，温度也低，这使得其在储存和长距离的运输中比气态形式更加稳定，同时LNG可以作为冷媒介质；常规制冷机进行天然气液化的功耗较高，成本较高，例如完成输送LNG燃料速度大于100L/min的长输管道的设计，其对潜液泵、长轴泵等相关设备的功率、密封性、安全性、热耗散等性能都有较高要求，常规的制冷及泵送设备功耗大、成本高、安全性低。
超导材料具有极低的电阻，输电损耗小，是理想的输电材质，但是目前的超导材料，均是需要极低的温度才能形成超导态，因此，在工程中需要用冷媒介质使超导输电线缆处于超导临界转变温度以下，以便超导输电。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的在工程中需要使超导输电线缆处于极低温中，以便超导输电的上述不足，提供一种基于LNG预冷传输的超导能源管道系统。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种基于LNG预冷传输的超导能源管道系统，包括：
输送管道，用于输送LNG(液化天然气)；
超导电缆，设于所述输送管道内，用于输电，所述超导电缆的两端分别连接有电缆终端，两个所述电缆终端分别连接于所述输送管道的两端；
前端冷却装置，包括LNG储存罐、LNG过冷箱和液氮罐，所述LNG储存罐和所述液氮罐分别连接所述LNG过冷箱，所述LNG过冷箱连接一个所述电缆终端，所述LNG储存罐用于储存所述LNG，并向所述LNG过冷箱输送所述LNG，所述液氮罐用于储存液氮，并向所述LNG过冷箱输送所述液氮，所述液氮在所述LNG过冷箱中将所述LNG过冷，过冷后的所述LNG由所述LNG过冷箱输送到所述输送管道中，过冷后的所述LNG在所述输送管道中将所述超导电缆冷却至超导态；
后端接收装置，包括LNG接收箱，所述LNG接收箱连接另一个所述电缆终端，所述LNG接收箱用于接收所述输送管道输送的所述LNG。
采用本发明所述的一种基于LNG预冷传输的超导能源管道系统，由于制备液氮的货源充足、工艺成熟，因而采用液氮对天然气预冷并对LNG进行保冷的工艺，能提高超导能源管道的传输效率和安全性能，同时降低生产成本，可将电力与天然气置于同一管道同路输送，在LNG过冷箱中采用液氮充分冷却LNG，利用过冷的LNG作为超导电缆的冷却工质，建立电缆与天然气输送管路的统一模型，整个系统流程简单，只需要输送电能和LNG，不运输额外物质(如液氮)，效费比高，性能优良。
优选地，所述输送管道为真空绝热管。
优选地，所述LNG过冷箱包括内层箱体和外层箱体，所述LNG储存罐连接所述内层箱体，所述液氮罐连接所述外层箱体。
优选地，所述LNG过冷箱内设有低温泵，所述低温泵用于对所述LNG过冷箱内的所述液氮加压和减小换热温差，并控制其压力使其饱和温度为60K-90K。
优选地，所述超导电缆设于电缆恒温器内，所述电缆恒温器设于所述输送管道内。
优选地，所述电缆终端包括真空终端恒温器，所述真空终端恒温器连接于所述输送管道的两端。
优选地，所述输送管道上设有低温流量计，所述低温流量计用于测量系统的液体流量。
优选地，所述输送管道上设有压力计，所述压力计用于检测所述输送管道承受的压力。
优选地，所述液氮罐和所述LNG过冷箱之间、所述LNG过冷箱和所述电缆终端之间分别通过真空绝热管道连通。
优选地，该超导能源管道系统还包括液氮制备装置，所述液氮制备装置连接所述液氮罐，所述液氮制备装置用于制备液氮并向所述液氮罐输送所述液氮。
优选地，该超导能源管道系统还包括测量控制装置，所述测量控制装置包括与各个其它部件集成设计的测量控制组件，用于采集各个其它部件的温度、压力、流量等参数。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
运用本发明所述的一种基于LNG预冷传输的超导能源管道系统，由于制备液氮的货源充足、工艺成熟，因而采用液氮对天然气预冷并对LNG进行保冷的工艺，能提高超导能源管道的传输效率和安全性能，同时降低生产成本，可将电力与天然气置于同一管道同路输送，在LNG过冷箱中采用液氮充分冷却LNG，利用过冷的LNG作为超导电缆的冷却工质，建立电缆与天然气输送管路的统一模型，整个系统流程简单，只需要输送电能和LNG，不运输额外物质(如液氮)，效费比高，性能优良。
附图说明
图1为本发明所述的一种基于LNG预冷传输的超导能源管道系统的结构示意图；
图2为输送管道和超导电缆的横截面示意图。
图中标记：01-LNG，1-输送管道，2-超导电缆，21-电缆恒温器，3-电缆终端，4-LNG储存罐，5-LNG过冷箱，6-液氮罐，7-LNG接收箱。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例
如图1-2所示，本发明所述的一种基于LNG预冷传输的超导能源管道系统，包括：
输送管道1，用于输送LNG01，所述输送管道1为真空绝热管，所述输送管道1上设有低温流量计和压力计，所述低温流量计用于测量系统的液体流量，所述压力计用于检测所述输送管道1承受的压力；
超导电缆2，设于电缆恒温器21内，即所述电缆恒温器21包裹所述超导电缆2，所述电缆恒温器21设于所述输送管道1内，所述输送管道1内的所述LNG01包裹所述电缆恒温器21，所述超导电缆2用于输电，所述超导电缆2的两端分别连接有电缆终端3，所述电缆终端3包括真空终端恒温器，所述真空终端恒温器连接于所述输送管道1的两端；
前端冷却装置，包括LNG储存罐4、LNG过冷箱5、液氮罐6和液氮制备装置，所述LNG储存罐4和所述液氮罐6分别连接所述LNG过冷箱5，所述LNG过冷箱5连接一个所述电缆终端3，所述LNG过冷箱5包括内层箱体和外层箱体，所述LNG储存罐4用于储存所述LNG01，并向所述LNG过冷箱5内层箱体输送所述LNG01，所述液氮制备装置连接所述液氮罐6，所述液氮制备装置用于制备液氮并向所述液氮罐6输送所述液氮，所述液氮罐6用于储存液氮，并向所述LNG过冷箱5外层箱体输送所述液氮，所述LNG过冷箱5外层箱体内设有低温泵，所述低温泵用于对所述LNG过冷箱5内的所述液氮加压，控制其压力使其饱和温度为85K，所述液氮在所述LNG过冷箱5中将所述LNG01过冷，过冷后的所述LNG01由所述LNG过冷箱5输送到所述输送管道1中，过冷后的所述LNG01在所述输送管道1中将所述超导电缆2冷却至超导态，所述液氮制备装置和所述液氮罐6之间、所述液氮罐6和所述LNG过冷箱5之间、所述LNG过冷箱5和所述电缆终端3之间分别通过真空绝热管道连通；
后端接收装置，包括LNG接收箱7，所述LNG接收箱7通过真空绝热管道连接另一个所述电缆终端3，所述LNG接收箱7用于接收所述输送管道1输送的所述LNG01。
运用本发明所述的一种基于LNG预冷传输的超导能源管道系统，由于制备液氮的货源充足、工艺成熟，因而采用液氮对天然气预冷并对LNG01进行保冷的工艺，能提高超导能源管道的传输效率和安全性能，同时降低生产成本，可将电力与天然气置于同一管道同路输送，在LNG过冷箱5中采用液氮充分冷却LNG01，利用过冷的LNG01作为超导电缆的冷却工质，建立电缆与天然气输送管路的统一模型，整个系统流程简单，只需要输送电能和LNG01，不运输额外物质(如液氮)，效费比高，性能优良。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于LNG预冷传输的超导能源管道系统，其特征在于，包括：
输送管道(1)，用于输送LNG(01)；
超导电缆(2)，设于所述输送管道(1)内，用于输电，所述超导电缆(2)的两端分别连接有电缆终端(3)，两个所述电缆终端(3)分别连接于所述输送管道(1)的两端；
前端冷却装置，包括LNG储存罐(4)、LNG过冷箱(5)和液氮罐(6)，所述LNG储存罐(4)和所述液氮罐(6)分别连接所述LNG过冷箱(5)，所述LNG过冷箱(5)连接一个所述电缆终端(3)，所述LNG储存罐(4)用于储存所述LNG(01)，并向所述LNG过冷箱(5)输送所述LNG(01)，所述液氮罐(6)用于储存液氮，并向所述LNG过冷箱(5)输送所述液氮，所述液氮在所述LNG过冷箱(5)中将所述LNG(01)过冷，过冷后的所述LNG(01)输送到所述输送管道(1)中，过冷后的所述LNG(01)在所述输送管道(1)中将所述超导电缆(2)冷却至超导态；
后端接收装置，包括LNG接收箱(7)，所述LNG接收箱(7)连接另一个所述电缆终端(3)，所述LNG接收箱(7)用于接收所述输送管道(1)输送的所述LNG(01)。
2.根据权利要求1所述的超导能源管道系统，其特征在于，所述输送管道(1)为真空绝热管。
3.根据权利要求1所述的超导能源管道系统，其特征在于，所述LNG过冷箱(5)包括内层箱体和外层箱体，所述LNG储存罐(4)连接所述内层箱体，所述液氮罐(6)连接所述外层箱体。
4.根据权利要求1所述的超导能源管道系统，其特征在于，所述LNG过冷箱(5)内设有低温泵，所述低温泵用于对所述LNG过冷箱(5)内的所述液氮加压。
5.根据权利要求1所述的超导能源管道系统，其特征在于，所述超导电缆(2)设于电缆恒温器(21)内，所述电缆恒温器(21)设于所述输送管道(1)内。
6.根据权利要求1所述的超导能源管道系统，其特征在于，所述电缆终端(3)包括真空终端恒温器，所述真空终端恒温器连接于所述输送管道(1)的两端。
7.根据权利要求1所述的超导能源管道系统，其特征在于，所述输送管道(1)上设有低温流量计。
8.根据权利要求1所述的超导能源管道系统，其特征在于，所述输送管道(1)上设有压力计。
9.根据权利要求1所述的超导能源管道系统，其特征在于，所述液氮罐(6)和所述LNG过冷箱(5)之间、所述LNG过冷箱(5)和所述电缆终端(3)之间分别通过真空绝热管道连通。
10.根据权利要求1-9任一项所述的超导能源管道系统，其特征在于，还包括液氮制备装置，所述液氮制备装置连接所述液氮罐(6)，所述液氮制备装置用于制备液氮并向所述液氮罐(6)输送所述液氮。
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