CN111256031A - 一种基于bog燃烧的lng冷能利用系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于BOG燃烧的LNG冷能利用系统，包括LNG储罐、第一换热器、分离器和第二换热器，LNG储罐通过BOG输送管道与燃烧器相连通，燃烧器与第一换热器相连，第一换热器与分离器相连，分离器通过水流混合器与第三换热器相连；LNG储罐内的LNG通过LNG输送管与第二换热器相连，第二换热器与第三换热器相连，LNG输送管上设有输送支管；分离器通过气流管道与汽轮机相连，汽轮机与第二换热器相连通，第二换热器与压缩机相连通，压缩机与第一换热器相连通，第一换热器的气流出口与汽轮机的入口端相连。本发明克服了BOG放空或火炬点燃造成的能源浪费，并能充分利用LNG冷能，提升了接收站的能源利用效率，改善了周边海域的生态环境，具有较高的经济效益和环境效益。

Description

一种基于BOG燃烧的LNG冷能利用系统
技术领域
本发明涉及LNG冷能利用技术领域，具体涉及一种基于BOG燃烧的LNG冷能利用系统。
背景技术
常压液化天然气（LNG）作为天然气的一种存在形式，其体积仅相当于标况体积的1/625。LNG接收站是LNG产业链中的重要环节，它既是海运液化天然气的接收终端，同时也是陆上天然气供应的重要气源之一。但是目前LNG接收站存在两大问题：
（1）液化天然气的温度很低，而LNG接收站中储罐和管道等设备无法实现完全绝热，因此会不可避免的产生闪蒸气（BOG）。如果BOG处理不及时，不仅导致储罐温度升高，还导致储罐压力升高。储罐内压力过高将破坏储罐的结构，对其维护系统造成危险。目前，处理BOG的常用办法是进行放空或火炬点燃，这种方式不仅造成能源的极大浪费，还对环境造成严重的污染。
（2）液化天然气（LNG）在送到用户之前，需要将其汽化。LNG在汽化时将释放大量的冷能，其值约为830-860kJ/kg，如果LNG释放的冷能全部转化为电能，那么每吨LNG的冷能相当于240kW•h的电能。而传统的LNG汽化工艺中，LNG携带的冷量被海水或空气带走，造成了能源的极度浪费，同时严重污染破坏了周边海域生态环境。
因此，采用有效的手段回收利用BOG和LNG冷能，对能源的充分利用和环境污染的缓解有重要意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于BOG燃烧的LNG冷能利用系统，克服了BOG放空或火炬点燃造成的能源浪费，而且能充分利用LNG蕴含的冷能，提升了接收站的能源利用效率，改善了周边海域的生态环境，具有较高的经济效益和环境效益。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种基于BOG燃烧的LNG冷能利用系统，包括LNG储罐、第一换热器、分离器和第二换热器，所述LNG储罐的上方通过BOG输送管道与燃烧器的入口相连通，所述燃烧器的出口与第一换热器的入口相连接，所述第一换热器的出口与分离器的入口相连接，所述分离器下方出水口与水流混合器的入口相连接，所述水流混合器的出口通过水流输送泵与第三换热器上的相连接；所述LNG储罐内的LNG通过LNG输送管与第二换热器的第一入口相连接，所述第二换热器的第一出口与第三换热器相连接，所述LNG输送管上固定连通有输送支管的一端，所述输送支管的另一端与燃烧器的入口相连通；所述分离器的气流出口端通过气流管道与汽轮机的出口端相连接，所述汽轮机的出口端与第二换热器的第二入口相连通，所述第二换热器的第二出口与压缩机的入口相连通，所述压缩机的出口与第一换热器的气流入口相连通，所述第一换热器的气流出口与汽轮机的入口端相连接。
优选地，所述BOG输送管道上固定安装有BOG控制开关和BOG输送泵。
优选地，所述分离器与水流混合器相连接的管道上安装有水流控制开关。
优选地，所述LNG输送管上固定安装有第一LNG输送泵，所述输送支管上安装有支流控制开关和第二LNG输送泵。
优选地，所述气流管道的端部还与第三换热器的气流入口端相连通，所述气流管道靠近第三换热器的气流入口端上安装有第一气流控制开关，所述气流管道靠近汽轮机的出口端上安装有第二气流控制开关。
优选地，所述分离器内的回热烟气通过烟气通道与燃烧器相连通。
本发明提供了一种基于BOG燃烧的LNG冷能利用系统。具备以下有益效果：以CO2为工质实现超临界循环，不仅保证BOG燃烧后的热能得到充分利用，而且也能充分利用LNG蕴含的冷能，提升了接收站整体能量利用率。与传统的BOG处理工艺和LNG冷能利用方法相比，降低了BOG排空或火炬燃烧造成的能量浪费，缓解了LNG冷能利用中海水对生态环境的污染，具有较大的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1 本发明的结构示意图；
图中标号说明：
1、LNG储罐；2、第一换热器；3、分离器；4、第二换热器；5、BOG输送管道；6、燃烧器；7、水流混合器；8、水流输送泵；9、第三换热器；10、LNG输送管；11、输送支管；12、汽轮机；13、压缩机；14、BOG控制开关；15、BOG输送泵；16、水流控制开关；17、第一LNG输送泵；18、支流控制开关；19、第二LNG输送泵；20、第二气流控制开关；21、第一气流控制开关；22、烟气通道。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一，如图1所示，一种基于BOG燃烧的LNG冷能利用系统，包括LNG储罐1、第一换热器2、分离器3和第二换热器4，LNG储罐1的上方通过BOG输送管道5与燃烧器6的入口相连通，燃烧器6的出口与第一换热器2的入口相连接，第一换热器2的出口与分离器3的入口相连接，分离器3下方出水口与水流混合器7的入口相连接，水流混合器7的出口通过水流输送泵8与第三换热器9上的相连接；LNG储罐1内的LNG通过LNG输送管10与第二换热器4的第一入口相连接，第二换热器4的第一出口与第三换热器9相连接，LNG输送管10上固定连通有输送支管11的一端，输送支管11的另一端与燃烧器6的入口相连通；分离器3的气流出口端通过气流管道与汽轮机12的出口端相连接，气流管道的端部还与第三换热器9的气流入口端相连通，汽轮机12的出口端与第二换热器4的第二入口相连通，第二换热器4的第二出口与压缩机13的入口相连通，压缩机13的出口与第一换热器2的气流入口相连通，第一换热器2的气流出口与汽轮机12的入口端相连接。
LNG储罐1顶部释放的BOG闪蒸气经过BOG输送管道5与输送支管11中输送的LNG混合后进入到燃烧器6中进行充分燃烧，产生的高温烟气在第一换热器2中与超临界CO2循环过程的低温高压CO2充分换热，换热后的低温烟气进入分离器3，进行分离后产生回热烟气、CO2气流、水流和其他工质；其中水流通过出水口进入到水流混合器7中与来自环境的海水充分混合后进入到第三换热器9中，而CO2气流中一路通过分离器3气流出口端的气流管道与汽轮机12的出口端高温低压CO2进行混合，另外一路进入到第三LNG换热器9中吸收LNG冷能；而其他工质通过分离器3上的排放口进行排放；
LNG储罐1储存的LNG经LNG输送管10分为两路，其中一路通过输送支管11与BOG输送管道5中的BOG闪蒸气混合进入到燃烧器6中燃烧，另外一路通过LNG输送管10进入到第二换热器4中，将超临界CO2循环的高温低压CO2冷凝为低压低温CO2，释放冷能后的LNG进入第三换热器9中与水流混合器7所输出的混合水流和CO2气流进行充分换热，释放冷能后的LNG成为用户天然气输送出去；而CO2气流在第三换热器9中吸收LNG冷能后，产生的低温CO2可输送至干冰制造场所中，混合水流在吸收LNG冷能后可输出到废水处理设施中进行处理；
来自分离器3的另外一路CO2气流通过气流管道进入超临界CO2循环，在与汽轮机12的出口端高温低压CO2混合后进入第二换热器4中吸收LNG释放的冷能，变为低温低压的CO2后进入压缩机23，经压缩后变为低温高压CO2，然后与第一换热器2中的高温烟气进行充分换热后变为高温高压CO2，高温高压CO2再通过汽轮机12内膨胀做工后转化为高温低压CO2，完成一个完整的布雷顿循环，膨胀做工产生的电能可由发电机23进行输出。
本申请以CO2为工质实现超临界循环，不仅保证BOG燃烧后的热能得到充分利用，而且也能充分利用LNG蕴含的冷能，提升了接收站整体能量利用率。与传统的BOG处理工艺和LNG冷能利用方法相比，降低了BOG排空或火炬燃烧造成的能量浪费，缓解了LNG冷能利用中海水对生态环境的污染。
实施例二，作为实施例一的一种优选方案，BOG输送管道5上固定安装有BOG控制开关14和BOG输送泵15。LNG输送管10上固定安装有第一LNG输送泵17，输送支管11上安装有支流控制开关18和第二LNG输送泵19。通过BOG输送泵15对LNG储罐1中的BOG闪蒸气进行输送，通过第一LNG输送泵17和第二LNG输送泵19对LNG储罐1中的LNG进行输送，其中通过控制BOG控制开关14和支流控制开关18可以根据BOG闪蒸气的气化速率和下游用户对天然气的需求量适当调节质量配比。
实施例三，作为实施例一的一种优选方案，分离器3与水流混合器7相连接的管道上安装有水流控制开关16。通过水流控制开关16以对分离器3出水口的水流流量进行适当调节。
实施例四，作为实施例一的一种优选方案，气流管道靠近第三换热器9的气流入口端上安装有第一气流控制开关21，气流管道靠近汽轮机12的出口端上安装有第二气流控制开关20。从而能够根据超临界CO2循环对工质的需求量适当调节第一气流控制开关21和第二气流控制开关20的大小。
实施例五，作为实施例一的一种优选方案，分离器3内的回热烟气通过烟气通道22与燃烧器6相连通。通过将分离器3内的适量回热烟气输送至燃烧器6中，从而有助于提升BOG燃烧效率。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于BOG燃烧的LNG冷能利用系统，其特征在于：包括LNG储罐（1）、第一换热器（2）、分离器（3）和第二换热器（4），所述LNG储罐（1）的上方通过BOG输送管道（5）与燃烧器（6）的入口相连通，所述燃烧器（6）的出口与第一换热器（2）的入口相连接，所述第一换热器（2）的出口与分离器（3）的入口相连接，所述分离器（3）下方出水口与水流混合器（7）的入口相连接，所述水流混合器（7）的出口通过水流输送泵（8）与第三换热器（9）相连接；
所述LNG储罐（1）内的LNG通过LNG输送管（10）与第二换热器（4）的第一入口相连接，所述第二换热器（4）的第一出口与第三换热器（9）相连接，所述LNG输送管（10）上固定连通有输送支管（11）的一端，所述输送支管（11）的另一端与燃烧器（6）的入口相连通；
所述分离器（3）的气流出口端通过气流管道与汽轮机（12）的出口端相连接，所述汽轮机（12）的出口端与第二换热器（4）的第二入口相连通，所述第二换热器（4）的第二出口与压缩机（13）的入口相连通，所述压缩机（13）的出口与第一换热器（2）的气流入口相连通，所述第一换热器（2）的气流出口与汽轮机（12）的入口端相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于BOG燃烧的LNG冷能利用系统，其特征在于：所述BOG输送管道（5）上固定安装有BOG控制开关（14）和BOG输送泵（15）。
3.根据权利要求1所述的一种基于BOG燃烧的LNG冷能利用系统，其特征在于：所述分离器（3）与水流混合器（7）相连接的管道上安装有水流控制开关（16）。
4.根据权利要求1所述的一种基于BOG燃烧的LNG冷能利用系统，其特征在于：所述LNG输送管（10）上固定安装有第一LNG输送泵（17），所述输送支管（11）上安装有支流控制开关（18）和第二LNG输送泵（19）。
5.根据权利要求1所述的一种基于BOG燃烧的LNG冷能利用系统，其特征在于：所述气流管道的端部还与第三换热器（9）的气流入口端相连通，所述气流管道靠近第三换热器（9）的气流入口端上安装有第一气流控制开关（21），所述气流管道靠近汽轮机（12）的出口端上安装有第二气流控制开关（20）。
6.根据权利要求1所述的一种基于BOG燃烧的LNG冷能利用系统，其特征在于：所述分离器（3）内的回热烟气通过烟气通道（22）与燃烧器（6）相连通。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112648033A (zh) * 2020-12-25 2021-04-13 西安石油大学 一种利用lng冷能的bog燃气轮机/超临界co2布雷顿/卡琳娜联合循环发电系统
CN113153524A (zh) * 2021-05-06 2021-07-23 中国石油大学(华东) 利用液化天然气冷能的燃气轮机进气冷却及碳捕集系统

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