CN110686160A - 一种lng冷能置换方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及LNG冷能利用技术领域，公开一种LNG冷能置换方法及装置。所述LNG冷能置换方法包括：将冷媒与分散气体进行气液混合，形成冷媒混合物；将LNG与冷媒混合物进行热交换；LNG升温气化后输送至管网；将降温后的冷媒混合物进行气液分离。所述LNG冷能置换装置包括冷能置换器和回收利用单元，冷能置换器内由下至上依次设置有第一分布器、第二分布器和换热管，第一分布器被配置为通入冷媒，第二分布器被配置为通入分散气体，换热管被配置为通入LNG；回收利用单元，被配置为回收利用降温后的冷媒。本发明通过分散气体与冷媒进行气液混合形成冷媒混合物，在冷媒与LNG冷能置换过程中形成气体保护膜，有效的解决了LNG与冷媒冷能置换过程中结冰的问题。

Description

一种LNG冷能置换方法及装置
技术领域
本发明涉及LNG冷能利用技术领域，尤其涉及一种LNG冷能置换方法及装置。
背景技术
液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG)具有清洁环保、使用安全、成本经济、供应方便、技术成熟的特点。LNG是超低温的液态天然气，沸点约为-162℃，LNG在使用前需升温气化，而其携带的大量冷能在此过程中往往被排放至空气或海水中，如果将这部分冷能合理回收利用，将带来可观的节能减排和社会经济效益。
现有技术中，在LNG冷能利用过程中会选择合适的冷媒(水、乙二醇水溶液、盐溶液等)与LNG进行冷能置换。为了兼顾冷媒较长距离输送的安全性、便利性等因素，冷媒多数冰点较高(非烃类物质)，在与LNG冷能置换中极有可能存在结冰的情况，一旦出现结冰就会影响整个冷能利用的正常运行。
发明内容
基于以上问题，本发明的目的在于提供一种LNG冷能置换方法，能够防止冷媒在与LNG冷能置换中结冰，提高了LNG冷能置换工艺的安全性及稳定性。
本发明的目的还在于提供一种LNG冷能置换装置，能够防止冷媒在与LNG冷能置换中结冰，提高了LNG冷能置换工艺的安全性及稳定性。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种LNG冷能置换方法，包括：
S1、将冷媒与分散气体进行气液混合，形成冷媒混合物；
S2、将所述LNG与所述冷媒混合物进行热交换；
S3、所述LNG升温气化后输送至管网；
S4、将降温后的所述冷媒混合物进行气液分离。
作为本发明的LNG冷能置换方法的优选方案，在步骤S1之前，将所述冷媒加热至预设温度。
作为本发明的LNG冷能置换方法的优选方案，在步骤S4之后，将气液分离后的所述冷媒输送至回收利用单元。
作为本发明的LNG冷能置换方法的优选方案，在步骤S4之后，将气液分离后的所述分散气体排出。
一种LNG冷能置换装置，采用如上所述的LNG冷能置换方法，所述LNG冷能置换装置包括：
冷能置换器，所述冷能置换器内由下至上依次设置有第一分布器、第二分布器和换热管，所述第一分布器被配置为通入冷媒，所述第二分布器被配置为通入分散气体，所述换热管被配置为通入所述LNG；
回收利用单元，被配置为回收利用降温后的所述冷媒。
作为本发明的LNG冷能置换装置的优选方案，所述第一分布器的上游设置有复温器，所述复温器被配置为加热所述冷媒至预设温度。
作为本发明的LNG冷能置换装置的优选方案，所述复温器的一端与所述第一分布器连通，另一端与所述回收利用单元连通。
作为本发明的LNG冷能置换装置的优选方案，所述冷能置换器的顶部连接有排气管路，所述排气管路上设置有控制阀。
作为本发明的LNG冷能置换装置的优选方案，所述冷能置换器内设置有挡板，所述第一分布器、所述第二分布器和所述换热管均位于所述挡板的一侧。
作为本发明的LNG冷能置换装置的优选方案，所述回收利用单元包括并联设置的冷库用冷支路、冰雪小镇用冷支路、空调用冷支路和循环冷却用冷支路。
本发明的有益效果为：
本发明提供的LNG冷能置换方法，首先，将冷媒与分散气体进行气液混合，形成冷媒混合物；其次，将LNG与冷媒混合物进行热交换；然后，LNG升温气化后输送至管网；最后，将降温后的冷媒混合物进行气液分离。本发明提供的LNG冷能置换方法，通过分散气体与冷媒进行气液混合形成冷媒混合物，冷媒混合物的密度相对现有的冷媒较低，进而向上流动逐渐与LNG进行换热，同时分散气体在冷媒与LNG冷能置换过程中形成气体保护膜，有效的解决了LNG与冷媒冷能置换过程中结冰的问题，最终实现了LNG冷能置换工艺的安全性及稳定性，为LNG的冷能利用提供了可靠的保障。
本发明提供的LNG冷能置换装置，通过在冷能置换器内由下至上依次设置第一分布器、第二分布器和换热管，将冷媒通入第一分布器，将分散气体通入第二分布器，在换热管中通入LNG，冷媒经过第一分布器分散后与来自第二分布器的分散气体充分接触，进行气液混合，由于混合流体的密度降低，进而向上流动逐渐与LNG进行换热，最终LNG被气化后输送至管网，冷媒被降温后输送至回收利用单元，分散气体被排出冷能置换器外。本发明提供的LNG冷能置换装置，通过分散气体与冷媒进行气液混合形成冷媒混合物，冷媒混合物的密度相对现有的冷媒较低，进而向上流动逐渐与LNG进行换热，同时分散气体在冷媒与LNG冷能置换过程中形成气体保护膜，有效的解决了LNG与冷媒冷能置换过程中结冰的问题，最终实现了LNG冷能置换工艺的安全性及稳定性，为LNG的冷能利用提供了可靠的保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施方式提供的LNG冷能置换方法的流程图；
图2是本发明具体实施方式提供的LNG冷能置换装置的原理示意图。
图中：
1-冷能置换器；11-第一分布器；12-第二分布器；13-换热管；14-挡板；
21-冷库用冷支路；22-冰雪小镇用冷支路；23-空调用冷支路；24-循环冷却用冷支路；
3-复温器；4-排气管路；41-控制阀；5-输送泵；6-返回泵。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本实施例提供一种LNG冷能置换方法，用于LNG接收站冷能利用时防止冷媒结冰。该LNG冷能置换方法包括以下步骤：S1、将冷媒与分散气体进行气液混合，形成冷媒混合物；S2、将LNG与冷媒混合物进行热交换；S3、LNG升温气化后输送至管网；S4、将降温后的冷媒混合物进行气液分离。分散气体可以选择空气或氮气等。根据下游冷能用户的温度要求，冷媒可选择水、乙二醇水溶液或盐溶液等。
低温的LNG与冷媒换热，为其提供冷能，降温后的冷媒可以为下游冷库提供所需冷能。通过分散气体与冷媒进行气液混合形成冷媒混合物，冷媒混合物的密度相对现有的冷媒较低，进而向上流动逐渐与LNG进行换热，同时分散气体在冷媒与LNG冷能置换过程中形成气体保护膜，有效的解决了LNG与冷媒冷能置换过程中结冰的问题。
当下游冷能需求波动时，为了保证气化后天然气的温度满足进入管网的要求，可选地，在步骤S1之前，将冷媒加热至预设温度。该工艺与直接加热气化后的LNG的工艺相比，降低了成本，提高了安全性。为方便回收利用冷媒的冷能，可选地，在步骤S4之后，将气液分离后的冷媒输送至回收利用单元。回收利用单元可以为下游冷库、冰雪小镇、空调或循环冷却设施等。为方便调节稳定气相压力，可选地，在步骤S4之后，将气液分离后的分散气体排出。
本实施例提供的LNG冷能置换方法，通过分散气体与冷媒进行气液混合形成冷媒混合物，冷媒混合物的密度相对现有的冷媒较低，进而向上流动逐渐与LNG进行换热，同时分散气体在冷媒与LNG冷能置换过程中形成气体保护膜，有效的解决了LNG与冷媒冷能置换过程中结冰的问题，最终实现了LNG冷能置换工艺的安全性及稳定性，为LNG的冷能利用提供了可靠的保障。
如图2所示，本实施例提供一种LNG冷能置换装置，采用上述的LNG冷能置换方法，该LNG冷能置换装置包括冷能置换器1和回收利用单元。
具体地，冷能置换器1内由下至上依次设置有第一分布器11、第二分布器12和换热管13，第一分布器11被配置为通入冷媒，第二分布器12被配置为通入分散气体，换热管13被配置为通入LNG。分散气体可以选择空气或氮气等。根据下游冷能用户的温度要求，冷媒可选择水、乙二醇水溶液或盐溶液等。通过在冷能置换器1内由下至上依次设置第一分布器11、第二分布器12和换热管13，将冷媒通入第一分布器11，将分散气体通入第二分布器12，在换热管13中通入LNG，冷媒经过第一分布器11分散后与来自第二分布器12的分散气体充分接触，进行气液混合，由于混合流体的密度降低，进而向上流动逐渐与LNG进行换热。
回收利用单元被配置为回收利用降温后的冷媒。最终LNG被气化后输送至管网，冷媒被降温后输送至回收利用单元，分散气体被排出冷能置换器1外。冷能置换器1与回收利用单元之间的连通管路上设置有输送泵5，输送泵5用于对冷能置换器1输出的冷媒进行加压，输送至回收利用单元。为便于充分利用冷媒的冷能，可选地，回收利用单元包括并联设置的冷库用冷支路21、冰雪小镇用冷支路22、空调用冷支路23和循环冷却用冷支路24。当冷库用冷支路21、冰雪小镇用冷支路22、空调用冷支路23均不需要用冷时，冷媒通过循环冷却用冷支路24输送至下游进行循环。当然，循环冷却用冷支路24也可以是为需要循环冷却的设备提供冷能。
当下游冷能需求波动时，为了保证气化后天然气的温度满足进入管网的要求，可选地，第一分布器11的上游设置有复温器3，复温器3被配置为加热冷媒至预设温度。与直接复温气化后的低温天然气相比，增加复温器3对冷媒预加热至预设温度，投资降低，安全性提高。为便于对回收利用单元循环输送来的冷媒进行加热，可选地，复温器3的一端与第一分布器11连通，另一端与回收利用单元连通。回收利用单元与复温器3的连通管路上设置有返回泵6，返回泵6用于对回收利用单元输出的冷媒进行加压，输送至复温器3。复温器3的复温方式可选海水或空气加热等。
为了维持冷能置换器1内气相压力的稳定，可选地，冷能置换器1的顶部连接有排气管路4，排气管路4上设置有控制阀41。通过设置控制阀41，调节稳定气相压力，保证冷能置换器1的正常运行。为便于对气液分离后的冷媒进行溢流，可选地，冷能置换器1内设置有挡板14，第一分布器11、第二分布器12和换热管13均位于挡板14的一侧。冷却后的冷媒气液混合流体向上流动，气液分离后，降温后的冷媒通过挡板14溢流至冷能置换器1的另一侧。如此，可避免未降温的冷媒直接进入输送泵5，从而保证冷媒的正常循环往复。
本实施例提供的LNG冷能置换装置，工作流程包括以下步骤：第一分布器11通入的冷媒与第二分布器12通入的分散气体充分混合后，再与换热管13内的LNG进行换热，LNG换热后升温气化为天然气，送至管网；冷媒和分散气体的混合流体进入冷能置换器1的顶部气液分离，分散气体由排气管路4排出，通过控制阀41控制冷能置换器1内的气相压力；降温后的冷媒通过挡板14溢流至冷能置换器1的另一侧，并进入输送泵5进行加压，输送至回收利用单元，为冷库用冷支路21、冰雪小镇用冷支路22、空调用冷支路23和循环冷却用冷支路24提供冷能；回收利用单元的冷媒回收利用后，温度升高，经由返回泵6加压，输送至复温器3，加热至预设温度，再通入第一分布器11内，周而复始，循环往复。
为便于理解，举两个应用实例。假设冷媒为乙二醇水溶液，分散气体为氮气。经过冷能利用复温后的乙二醇水溶液温度为-10℃，经过复温器3，利用海水加热提高冷媒温度至20℃，与分散气体氮气进行气液混合。气液混合后的乙二醇水溶液与低温LNG冷能置换后，乙二醇水溶液降温至-30℃，经由输送泵5加压送至下游冷库用户。气化后的天然气温度升至10℃，进入下游天然气管网。
假设冷媒为水，分散气体为空气。经过冷能利用复温后的水，其温度为20℃，与分散气体空气进行气液混合。气液混合后的水与低温LNG冷能置换后，水降温至5℃，经由输送泵5加压送至下游民用空调用户。气化后的天然气温度9℃，进入下游天然气管网。
本实施例提供的LNG冷能置换装置，通过分散气体与冷媒进行气液混合形成冷媒混合物，冷媒混合物的密度相对现有的冷媒较低，进而向上流动逐渐与LNG进行换热，同时分散气体在冷媒与LNG冷能置换过程中形成气体保护膜，有效的解决了LNG与冷媒冷能置换过程中结冰的问题，最终实现了LNG冷能置换工艺的安全性及稳定性，为LNG的冷能利用提供了可靠的保障。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种LNG冷能置换方法，其特征在于，包括：
S1、将冷媒与分散气体进行气液混合，形成冷媒混合物；
S2、将所述LNG与所述冷媒混合物进行热交换；
S3、所述LNG升温气化后输送至管网；
S4、将降温后的所述冷媒混合物进行气液分离。
2.根据权利要求1所述的LNG冷能置换方法，其特征在于，在步骤S1之前，将所述冷媒加热至预设温度。
3.根据权利要求1所述的LNG冷能置换方法，其特征在于，在步骤S4之后，将气液分离后的所述冷媒输送至回收利用单元。
4.根据权利要求1所述的LNG冷能置换方法，其特征在于，在步骤S4之后，将气液分离后的所述分散气体排出。
5.一种LNG冷能置换装置，其特征在于，采用如权利要求1-4任一项所述的LNG冷能置换方法，所述LNG冷能置换装置包括：
冷能置换器(1)，所述冷能置换器(1)内由下至上依次设置有第一分布器(11)、第二分布器(12)和换热管(13)，所述第一分布器(11)被配置为通入冷媒，所述第二分布器(12)被配置为通入分散气体，所述换热管(13)被配置为通入所述LNG；
回收利用单元，被配置为回收利用降温后的所述冷媒。
6.根据权利要求5所述的LNG冷能置换装置，其特征在于，所述第一分布器(11)的上游设置有复温器(3)，所述复温器(3)被配置为加热所述冷媒至预设温度。
7.根据权利要求6所述的LNG冷能置换装置，其特征在于，所述复温器(3)的一端与所述第一分布器(11)连通，另一端与所述回收利用单元连通。
8.根据权利要求5所述的LNG冷能置换装置，其特征在于，所述冷能置换器(1)的顶部连接有排气管路(4)，所述排气管路(4)上设置有控制阀(41)。
9.根据权利要求5所述的LNG冷能置换装置，其特征在于，所述冷能置换器(1)内设置有挡板(14)，所述第一分布器(11)、所述第二分布器(12)和所述换热管(13)均位于所述挡板(14)的一侧。
10.根据权利要求5任一项所述的LNG冷能置换装置，其特征在于，所述回收利用单元包括并联设置的冷库用冷支路(21)、冰雪小镇用冷支路(22)、空调用冷支路(23)和循环冷却用冷支路(24)。
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