CN109681776B - 一种bog再液化与lng再气化集成系统及工作方法 - Google Patents
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Abstract
发明公开了一种BOG再液化与LNG再气化集成系统，包括BOG再液化子系统、LNG再气化子系统和中间介质循环子系统。其中，BOG再液化子系统与中间介质循环子系统通过第二换热器进行热量交换；中间介质循环子系统与LNG再气化子系统通过第一换热器进行热量交换；BOG再液化子系统与LNG再气化子系统通过LNG储液罐相连接。本发明将LNG气化时放出的冷量由中间介质循环子系统转移用于BOG再液化，实现能量有效利用，达到节能效果。本发明适用于同时进行BOG再液化与LNG气化使用，也可进行LNG气化单独使用，具有较好的工程价值。本发明还公开了一种BOG再液化与LNG再气化集成系统的工作方法。
Description
技术领域
本发明涉及低温流体相变传热技术领域，尤其涉及一种BOG再液化与LNG再气化集成系统，能够转移LNG再气化时放出的冷能用于BOG再液化。
背景技术
天然气储量丰富，价格便宜，清洁环保，因此近年来我国大力推广使用天然气。常压下，LNG临界温度达到-163℃，因此LNG储存过程中储罐内部温度控制在-163℃甚至更低。尽管所用储罐保温效果非常好，但是仍有热量不可避免地侵入，导致LNG气化产生闪蒸气(Boil Off Gas，简称BOG)。由于LNG储量大，相应的产生的BOG的量也是很大的。BOG的产生会导致储罐内部压力增大，为安全考虑，这部分气体必须处理，可以选择排除后燃烧或再液化。直接燃烧则造成了很大的能源浪费，而经过再液化更符合节能的大趋势。同时，LNG在使用前，需先将其再气化，在此过程中，会产生大量的冷能，若无法加以利用，则也造成极大的能源浪费。因此，研发一种新型的BOG再液化与LNG再气化集成系统，将气化时产生的冷能用于BOG再液化过程，具有十分重要的实用价值。
申请号为201680064278.2，名称为“用于处理来自低温液体的蒸发的气体的系统及方法”的发明专利，公开了一种将低温液体产生的闪蒸气在液化的系统和方法。该系统中低温气体先进入第一压缩单元进行压缩，然后经过中间冷却后进入第二压缩单元继续增压，之后进入热交换器冷却液化后进行节流降压，之后气液分离，将液体通入储罐，气体通入热交换器为第二次压缩后的气体提供冷量，之后再次进入第一压缩单元重复上述流程。该系统中用于液化的冷量来自于中间冷却时吸收的冷量和热交换器中吸收部分气体自身冷量，当BOG产生的量过大时，可能不足以提供充足的冷量进行高效率的BOG再液化。本专利用于BOG再液化的冷量直接来自于中间介质循环子系统中的液氮气化，能够提供充足冷量，进行高效地BOG再液化。
申请号为200980000579.5，名称为“液化气再液化装置、具有该装置的液化气贮藏设备及液化气运输船、以及液化气再液化方法”的发明专利，公开了一种液化气再液化装置。该装置系统中，以氮工质作为二次制冷剂，利用液氮在换热器中气化为BOG再液化提供冷量，产生的氮气通过脉管制冷机群进行冷却液化，形成循环。该系统中液氮制备所用制冷机群为脉管制冷机，单根脉管制冷效果差，须将大量脉管串联以达到使氮气液化的低温，使得系统较为复杂。本专利采用以氮作为制冷剂的蒸汽压缩式制冷，以气化时的LNG作为该制冷循环的冷源，能够以较为简单的系统构成提供大量冷量以制备液氮，也即为BOG再液化提供冷量。
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BOG再液化与LNG再气化集成系统。
本发明能够满足BOG再液化的要求，同时进行LNG再气化，且能够节能高效地运行。
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BOG再液化与LNG再气化集成系统，包括BOG再液化子系统、中间介质循环子系统和LNG再气化子系统；其中，所述BOG再液化子系统包括通过管道依次连接的LNG储液罐、第三截止阀、第二换热器、LNG循环泵和单向阀；所述中间介质循环子系统包括通过管道依次连接的第二换热器、气液分离器、压缩机、第一换热器、节流装置、三通阀、储液罐和第四截止阀；所述LNG再气化子系统包括通过管道依次连接的LNG储液罐、第一截止阀、LNG泵、第一换热器、LNG气化器和第二截止阀。
进一步地，在所述中间介质循环子系统中所述三通阀还通过管道与所述气液分离器连通。
进一步地，所述的第一换热器与第二换热器为印刷板式换热器、板式换热器或壳管式换热器等各类型，优选为印刷版式换热器。
进一步地，所述中间介质循环子系统为蒸汽压缩式制冷系统，制冷剂选用低沸点工质，优选为氮工质。
进一步地，所述LNG再气化子系统中的LNG气化器热源为空气或水等。
进一步地，所述LNG再气化子系统中的LNG泵为低温潜液泵，置于LNG储液罐内底部。
进一步地，所述BOG再液化子系统中的LNG循环泵置于第二换热器之后。
进一步地，所述BOG再液化子系统中单向阀置于LNG循环泵之后，LNG储液罐进口前。
进一步地，所述中间介质循环子系统中的储液罐置于第二换热器前，进口设置三通阀。
进一步地，所述中间介质循环子系统中的气液分离器分离的气体进入压缩机，液体经过三通阀进入储液罐。
为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BOG再液化与LNG再气化集成系统的工作方法，包括以下三种工作方式：
A、LNG再气化子系统的工作方法，具体过程是：LNG泵将储罐中的LNG输送至第一换热器与被压缩后的氮气进行换热，部分气化，后进入LNG气化器，从空气或水等热源中吸收热量直至完全气化，送入用户端。LNG泵工作过程中必须始终保持在储罐中LNG液面以下。在第一换热器之后设置的LNG气化器，用于保证输送的LNG完全气化，并且在BOG再液化子系统与中间介质循环子系统不工作时，依然能够进行LNG再气化以保证用户端的正常供气；
B、BOG再液化子系统的工作方法，具体过程是：LNG储液罐中产生的BOG经过第三截止阀进入第二换热器与液氮换热后降温再液化，由LNG循环泵输送回LNG储液罐。第三截止阀设置在LNG储液罐出口处，在此系统不工作时关闭第三截止阀。LNG循环泵设置在第二换热器之后，将再液化后的LNG输送回LNG储液罐。在LNG储液罐进口前设置单向阀，避免储罐中的LNG回流至此子系统中；
C、中间介质循环子系统的工作方法，具体过程是：储液罐中的液氮进入第二换热器与BOG换热气化后，经气液分离器分离，液氮重新回到储液罐，氮气经过压缩机压缩后进入第一换热器与LNG换热液化，经过节流装置降压后回到储液罐，完成以氮为制冷剂的蒸汽压缩式制冷循环。本子系统中，在压缩机前设置气液分离器，防止液体进入压缩机，对压缩机造成损伤，分离出的液氮通过设置在储液罐前的三通阀进入储液罐，进行下一循环。
本发明的一种BOG再液化与LNG再气化集成系统及方法，主要在以下几个方面具有突出的优点：
1、通过中间介质循环子系统，将BOG再液化子系统与LNG再气化子系统联系在一起，将LNG气化时放出的冷量转移用于BOG再液化，有效避免了系统中冷能直接散失而造成的能源浪费，实现系统节能高效运行；
2、使用中间介质(优选为氮工质)进行蒸汽压缩式制冷循环，避免直接对易燃易爆的天然气进行压缩，保证系统运行的安全性；
3、压缩机进口前设置气液分离器，防止液体进入压缩机进行带液压缩，对压缩机造成损坏；
4、LNG再气化子系统中另外设置一LNG气化器，使系统可在无BOG产生或BOG再液化量少时，依然能够进行LNG气化，不影响用户使用；
5、本发明由于解决了BOG再液化与LNG再气化集成系统的技术问题，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BOG再液化与LNG再气化集成系统的构造示意图；
图中附图标记说明：1-LNG储液罐、2-第一截止阀、3-LNG泵、4-第一换热器、5-LNG气化器、6-第二截止阀、7-第二换热器、8-LNG循环泵、9-单向阀、10-第三截止阀、11-第四截止阀、12-储液罐、13-三通阀、14-节流装置、15-压缩机、16-气液分离器。
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选取最优运行方式，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BOG再液化与LNG再气化集成系统，包括BOG再液化子系统、LNG再气化子系统和中间介质循环子系统；其中，所述BOG再液化子系统与中间介质循环子系统通过第二换热器7进行热量交换；所述中间介质循环子系统与LNG再气化子系统通过第一换热器4进行热量交换；所述BOG再液化子系统与LNG再气化子系统通过LNG储液罐1相连接；所述BOG再液化子系统包括采用管道依次连接的LNG储液罐1、第三截止阀10、第二换热器7、LNG循环泵8和单向阀9；所述中间介质循环子系统包括采用管道依次连接的第二换热器7、气液分离器16进口a、气液分离器16出口c、压缩机15、第一换热器4、节流装置14、三通阀13、储液罐12和第四截止阀11，气液分离器16的另一出口b采用管道与三通阀13连通；所述LNG再气化子系统包括采用管道依次连接的LNG储液罐1、第一截止阀2、LNG泵3、第一换热器4、LNG气化器5和第二截止阀6。其中，
所述第一换热器4与第二换热器7优选为印刷板式气化器，印刷板式气化器不仅换热效率高，而且结构紧凑，大大缩减了系统的整体占地面积，以满足有限空间的换热需求；
所述中间介质循环子系统为蒸汽压缩式制冷循环系统，所用制冷剂为低沸点工质，优选为氮工质，常压下氮的临界温度为-196℃，远低于常压下天然气临界温度，故可用液氮提供冷量，使BOG再液化高效进行。采用氮作为制冷剂，避免直接对易燃易爆的天然气进行压缩，保证系统运行的安全性；
所述LNG再气化子系统中的LNG气化器5热源为空气或水等，当BOG再液化吸收冷量与LNG气化所需热量不匹配时，从空气或水中吸收热量以保证LNG完全气化；
所述LNG再气化子系统中的LNG泵3为低温潜液泵，置于LNG储液罐1内底部；
所述BOG再液化子系统中的LNG循环泵8置于第二换热器7之后，为再液化后的LNG提供动力以保证顺利流回LNG储液罐1；
所述BOG再液化子系统中单向阀9置于LNG循环泵8之后，LNG储液罐1进口前，以防止LNG储液罐1中的LNG回流至子系统中；
所述中间介质循环子系统中的储液罐12置于第二换热器7前，进口设置三通阀13；
所述中间介质循环子系统中的气液分离器16分离的气体进入压缩机15，液体经过三通阀13进入储液罐12，为保证仅有氮气进入压缩机15，防止压缩机带液压缩，对其造成损坏，以延长系统运行寿命。
本发明的一种BOG再液化与LNG再气化集成系统的工作方法，包括以下三种工作方式：
A、LNG再气化子系统的工作方法，具体过程是：LNG泵将储罐中的LNG输送至第一换热器与被压缩后的氮气进行换热，部分气化，后进入LNG气化器，从空气或水中吸收热量直至完全气化，送入用户端。LNG泵工作过程中必须始终保持在储罐中LNG液面以下。在第一换热器之后设置的LNG气化器，用于保证输送的LNG完全气化，并且在BOG再液化子系统与中间介质循环子系统不工作时，依然能够进行LNG气化以保证用户端的正常供气；
B、BOG再液化子系统的工作方法，具体过程是：LNG储液罐中产生的BOG经过第三截止阀进入第二换热器与液氮换热后降温再液化，由LNG循环泵输送回LNG储液罐。第三截止阀设置在LNG储液罐出口处，在此系统不工作时关闭第三截止阀。LNG循环泵设置在第二换热器之后，将再液化后的LNG输送回LNG储液罐。在LNG储液罐进口前设置单向阀，避免储罐中的LNG回流至此系统中；
C、中间介质循环子系统的工作方法，具体过程是：储液罐中的液氮进入第二换热器与BOG换热气化后，经气液分离器分离，液氮重新回到储液罐，氮气经过压缩机压缩后进入第一换热器与LNG换热液化，经过节流装置降压后回到储液罐，完成以氮为制冷剂的蒸汽压缩式制冷循环。本系统中，在压缩机前设置气液分离器，防止液体进入压缩机，对压缩机造成损伤，分离出的液氮通过设置在储液罐前的三通阀进入储液罐，进行下一循环。
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 (3)
1.一种BOG再液化与LNG再气化集成系统，包括BOG再液化子系统、LNG再气化子系统和中间介质循环子系统；其特征在于：所述BOG再液化子系统与中间介质循环子系统通过第二换热器(7)进行热量交换；所述中间介质循环子系统与LNG再气化子系统通过第一换热器(4)进行热量交换；所述BOG再液化子系统与LNG再气化子系统通过LNG储液罐(1)相连接；所述BOG再液化子系统包括通过管道依次连接的LNG储液罐(1)、第三截止阀(10)、第二换热器(7)、LNG循环泵(8)和单向阀(9)；所述中间介质循环子系统为设置有制冷剂的蒸汽压缩式制冷循环系统，包括通过管道依次连接的第二换热器(7)、气液分离器(16)、压缩机(15)、第一换热器(4)、节流装置(14)、三通阀(13)、储液罐(12)和第四截止阀(11)，其中所述三通阀(13)还通过管道与所述气液分离器(16)连通；所述LNG再气化子系统包括通过管道依次连接的LNG储液罐(1)、LNG泵(3)、第一截止阀(2)、第一换热器(4)、LNG气化器(5)和第二截止阀(6)；其中所述的LNG泵(3)为低温潜液泵，置于LNG储液罐(1)内底部；所述BOG再液化与LNG再气化集成系统具备以下三种工作方式：
A、LNG再气化子系统的工作方法，具体过程是：LNG泵(3)将LNG输送至第一换热器(4)与氮气进行换热，LNG部分气化后进入LNG气化器(5)与空气或水热源换热，LNG完全气化送入用户端；
B、BOG再液化子系统的工作方法，具体过程是：将LNG储液罐(1)中产生的BOG进入第二换热器(7)与液氮换热后再液化，由LNG循环泵(8)输送回LNG储液罐(1)；
C、中间介质循环子系统的工作方法，具体过程是：将储液罐(12)中的液氮进入第二换热器(7)换热气化后，经气液分离器(16)分离，液氮重新回到储液罐(12)，氮气经过压缩机(15)压缩后进入第一换热器(4)与LNG换热液化，经过节流装置(14)降压后回到储液罐(12)，完成循环。
2.根据权利要求1所述的一种BOG再液化与LNG再气化集成系统，其特征在于：所述第一换热器(4)和第二换热器(7)均为印刷板式换热器、壳管式换热器、板式换热器中的任一种。
3.根据权利要求1所述的一种BOG再液化与LNG再气化集成系统，其特征在于：所述制冷剂选用低沸点氮工质。
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