CN111693310B - 一种天然气液化冷箱的测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天然气液化冷箱的测试系统，包括液化天然气存储装置、液氮存储罐、增压装置、气化装置和CO2充注装置，气化装置包括液氮气化器和主气化装置；液化天然气存储装置的输出端分别通过管路与增压装置的输入端和天然气液化冷箱上的热源入口相连通，增压装置的输出端通过管路与主气化装置的输入端相连通，主气化装置的输出端通过管路与天然气液化冷箱上的热源入口相连通，天然气液化冷箱上的热源出口通过管路与液化天然气存储装置的输入端相连通；液氮存储罐的输出端分别通过管路与液氮气化器的输入端和天然气液化冷箱上的冷源入口相连通，液氮气化器的输出端通过管路与天然气液化冷箱上的热源入口相连通。

Description

一种天然气液化冷箱的测试系统
技术领域
本发明涉及天然气设备技术领域，具体涉及一种天然气液化冷箱的测试系统。
背景技术
新型天然气液化冷箱内部采用钎焊板式换热器作为主要换热设备，代替常规冷箱中的板翅式换热器，一方面可以通过将多个小尺寸的板式换热器水平布置，从而降低冷箱的高度；另一方面，天然气中含有的CO2杂质在天然气液化过程中会凝固并阻塞板翅式换热器，因此常规冷箱需要在前处理系统中配备净化装置预先脱除CO2杂质至50ppm以下，而钎焊板式换热器的流道结构相较于常规板翅式换热器更为简单，即使在液化过程中形成了少量CO2固体也不会完全阻塞换热器，因此新型冷箱实现了CO2固体与液化天然气的低温分离，从而简化甚至代替CO2净化装置，大幅降低设备成本，并使天然气液化系统进一步小型化。
天然气液化冷箱制备完成后往往需要通过测试系统测试其是否达到设计指标，现有的测试系统通常是将测试用的液化天然气先进行气化，再用压缩机进行气态增压，然后进入至冷箱进行测试，气体压缩机成本及运行费用较高；而且测试系统需要另外设置制冷压缩机、冷媒储罐和冷却单元等冷源设备，使得测试平台的占用面积较大；此外，现有的测试系统在测试过程中并不会对冷箱的抗阻塞性进行测试，因此测试系统中并未设置CO2添加装置，其不能适用于新型天然气冷箱的测试。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供一种天然气液化冷箱的测试系统，其采用液氮作为冷源，节省了测试系统的空间布置，并将液化天然气采用通过增压泵先液态增压再气化的方案，液体增压泵的费用远低于气体压缩机，大大节省了测试费用，还可向经过气化后的天然气中加入CO2杂质用以观察冷箱的阻塞情况，适用于新型天然气液化冷箱的测试。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种天然气液化冷箱的测试系统，包括液化天然气存储装置、液氮存储罐、增压装置、气化装置和CO2充注装置，所述气化装置包括液氮气化器和主气化装置；
所述液化天然气存储装置的输出端分别通过管路与所述增压装置的输入端和所述天然气液化冷箱上的热源入口相连通，所述液化天然气存储装置的输出端与所述天然气液化冷箱上的热源入口相连通的管路上设置有低压气化器，所述增压装置的输出端通过管路与所述主气化装置的输入端相连通，所述主气化装置的输出端通过管路与所述天然气液化冷箱上的热源入口相连通，所述天然气液化冷箱上的热源出口通过管路与所述液化天然气存储装置的输入端相连通，所述CO2充注装置通过管路与所述天然气液化冷箱上的热源入口相连通；
所述液氮存储罐的输出端分别通过管路与所述液氮气化器的输入端和所述天然气液化冷箱上的冷源入口相连通，所述液氮气化器的输出端通过管路与所述天然气液化冷箱上的热源入口相连通。
进一步地改进在于，所述主气化装置的输出端和所述天然气液化冷箱上的热源入口相连通的管路上设置有天然气缓冲罐。天然气缓冲罐的主要作用是为气化后天然气进行稳压。
进一步地改进在于，所述主气化装置包括两台一备一用的主气化器。主气化器可用于液化天然气的气化。
进一步地改进在于，所述增压装置的输出端通过管路与所述天然气液化冷箱上的热源入口相连通，所述增压装置的输出端与所述天然气液化冷箱上的热源入口相连通的管路上设置有高压气化器。低压气化器和高压气化器可用于对低温液化天然气进行简单的气化前处理。
进一步地改进在于，所述增压装置包括两台一备一用的低温泵。通过低温泵可将液化天然气泵压至测试系统所需要的压力。
进一步地改进在于，所述测试系统中的管路上均设置有控制阀门，所述增压装置的输出端与所述主气化装置的输入端相连通的管路上设置有压力表，所述CO2充注装置与所述天然气液化冷箱上的热源入口相连通的管路上设有流量计。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)该测试系统方案通过液氮作为冷源测试冷箱性能，简化了天然气液化测试的工艺流程，节省了制冷压缩机、冷媒储罐、冷却单元等设备，节省了测试平台的空间和成本；
(2)液化天然气采用通过增压泵先液态增压再气化的方案，液体增压泵的费用远低于气体压缩机，大大节省了测试费用；
(3)还可向经过气化后的天然气中加入CO2杂质用以观察冷箱的阻塞情况，适用于新型天然气液化冷箱的测试。
附图说明
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明中天然气液化冷箱的测试系统的结构示意图；
其中，具体附图标记为：液化天然气存储装置1，出液槽车101，回液槽车102，液氮存储罐2，增压装置3，低温泵301，气化装置4，液氮气化器401，主气化器402，高压气化器403，低压气化器404，天然气缓冲罐405，CO2充注装置5，天然气液化冷箱6。
具体实施方式
本实施例公开了一种天然气液化冷箱的测试系统，如图1所示，包括液化天然气存储装置1、液氮存储罐2、增压装置3、气化装置4和CO2充注装置5；
液化天然气存储装置1可选用一个存储槽，或选用分开设置的出液槽和回液槽，本实施例中液化天然气存储装置1包括出液槽车101和回液槽车102，其中，刚开始测试时，出液槽车101满载液化天然气、回液槽车102空载，气化后的天然气经过天然气液化冷箱6换热生成的液化天然气回流至回液槽车102，当回液槽车102满液时，出液槽车101空载，将出液槽车101与回液槽车102之间通过控制阀门切换使用。
增压装置3包括两台一备一用的低温泵301，通过低温泵301可将液化天然气泵压至测试系统所需要的压力。
气化装置4包括液氮气化器401、主气化装置、高压气化器403和低压气化器404，液氮气化器401用于对液氮存储罐2内的液氮进行气化，产生的氮气用于天然气液化冷箱6的前期吹扫和预冷，主气化装置为两台一备一用的主气化器402，其用于液化天然气的气化。
天然气液化冷箱6作为测试对象，经过气化后的天然气作为热源进入冷箱，液氮作为冷源进入冷箱，气化后的天然气被液氮液化后回到回液槽车102中重复使用；
出液槽车101和回液槽车102的输出端分别通过管路与增压装置3的输入端和天然气液化冷箱6上的热源入口相连通，增压装置3的输出端通过管路与主气化装置的输入端相连通，增压装置3的输出端通过另一管路与天然气液化冷箱6上的热源入口相连通，主气化装置的输出端通过管路与天然气缓冲罐405的输入端相连通，天然气缓冲罐405的输出端通过管路与天然气液化冷箱6上的热源入口相连通，天然气缓冲罐405的主要作用是为气化后天然气进行稳压，天然气液化冷箱6上的热源出口分别通过管路与出液槽车101和回液槽车102的输入端相连通，CO2充注装置5通过管路与天然气液化冷箱6上的热源入口相连通。
液化天然气存储装置1的输出端与天然气液化冷箱6上的热源入口相连通的管路上设置有低压气化器404，增压装置3的输出端与天然气液化冷箱6上的热源入口相连通的管路上设置有高压气化器403，低压气化器404和高压气化器403可用于对低温液化天然气进行简单的气化前处理。
液氮存储罐2的输出端分别通过管路与液氮气化器401的输入端和天然气液化冷箱6上的冷源入口相连通，液氮气化器401的输出端通过管路与天然气液化冷箱6上的热源入口相连通。
测试系统中的管路上均设置有控制阀门，增压装置3的输出端与主气化装置4的输入端相连通的管路上设置有压力表，CO2充注装置5与天然气液化冷箱6上的热源入口相连通的管路上设有流量计。
工作原理：
(1)将待检测的天然气液化冷箱6接入至测试系统，先将液氮存储罐2中的液氮通过管路进入至液氮气化器401中，在液氮气化器401中液氮气化变为氮气，产生的氮气通过管路进入至天然气液化冷箱6内管路，对其进行吹扫，吹扫完毕后，关闭控制阀门；
(2)再将液氮存储罐2中的液氮通过天然气液化冷箱6上的冷源入口进入至冷箱进行预冷，待冷源出口温度降低至实验工况时，控制液氮存储罐2中的一部分液氮通过管路进入至液氮气化器401中，在液氮气化器401中液氮气化变为氮气，产生的氮气通过管路再通过天然气液化冷箱6上的热源入口进入至冷箱，通过冷箱内的换热器将冷量从冷源带到热源，实现了冷箱内热源管路的预冷，待冷箱热源出口温度达到天然气液化温度并稳定一段时间后预冷完成；
(3)将出液槽车101内的液化天然气通过管路输入至低压气化器404中进行气化处理，然后通过天然气液化冷箱6上的热源入口进入至冷箱中对冷源管路中的氮气进行置换，或将增压装置3内经过增压后的液化天然气通过管路输入至高压气化器403中进行气化处理，然后通过天然气液化冷箱6上的热源入口进入至冷箱中对冷源管路中的氮气进行置换，置换一段时间后，将出液槽车101切换至卸液口，排完液体后，启动低温泵301开始正式测试；
(3)将出液槽车101中的液化天然气通过管路输入至增压装置3进行增压处理，通过调节低温泵301控制经过加压后的液化天然气压力升高至3MPa以上，将增压后的液化天然气通过管路输入至主气化装置4中进行气化，经过气化后的天然气进入至天然气缓冲罐405进行缓冲处理，再通过管路进入至天然气液化冷箱6上的热源入口，将液氮存储罐2中的液氮通过管路进入天然气液化冷箱6上的冷源入口，在冷箱内换热器的作用下，液氮与气化天然气发生热交换，通过调控液氮流量和气化天然气进量控制冷箱出液稳定，气化天然气经过热交换后变为液化天然气，其通过管路输入至回液槽车102；
(4)当冷箱能够稳定出液后，根据气化天然气的流量比例，通过CO2充注装置5加入定量的CO2气体，然后通过调控低温泵301、液氮流量和气化天然气进量来稳定工况，即可对冷箱运行情况进行监测；
(5)当回液槽车102满液时，出液槽车101空载，通过控制阀门可将出液槽车101与回液槽车102之间切换使用。
该测试系统方案通过液氮作为冷源测试冷箱性能，简化了天然气液化工艺流程，节省了制冷压缩机、冷媒储罐、冷却单元等设备，节省了测试平台的空间布置和成本；液化天然气采用通过增压泵先液态增压再气化的方案，液体增压泵的费用远低于气体压缩机，大大节省了测试费用；还可向经过气化后的天然气中加入CO2杂质用以观察冷箱的阻塞情况，适用于新型天然气液化冷箱的测试。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (5)

1.一种天然气液化冷箱的测试系统，其特征在于，包括液化天然气存储装置、液氮存储罐、增压装置、气化装置和CO2充注装置，所述气化装置包括液氮气化器和主气化装置；
所述液化天然气存储装置的输出端分别通过管路与所述增压装置的输入端和所述天然气液化冷箱上的热源入口相连通，所述增压装置的输出端通过另一管路与所述天然气液化冷箱上的热源入口相连通，所述液化天然气存储装置的输出端与所述天然气液化冷箱上的热源入口相连通的管路上设置有低压气化器，所述增压装置的输出端与所述天然气液化冷箱上的热源入口相连通的管路上设置有高压气化器，所述增压装置的输出端通过管路与所述主气化装置的输入端相连通，所述主气化装置的输出端通过管路与所述天然气液化冷箱上的热源入口相连通，所述天然气液化冷箱上的热源出口通过管路与所述液化天然气存储装置的输入端相连通，所述CO2充注装置通过管路与所述天然气液化冷箱上的热源入口相连通；
所述液氮存储罐的输出端分别通过管路与所述液氮气化器的输入端和所述天然气液化冷箱上的冷源入口相连通，所述液氮气化器的输出端通过管路与所述天然气液化冷箱上的热源入口相连通。
2.根据权利要求1所述的天然气液化冷箱的测试系统，其特征在于，所述主气化装置的输出端和所述天然气液化冷箱上的热源入口相连通的管路上设置有天然气缓冲罐。
3.根据权利要求2所述的天然气液化冷箱的测试系统，其特征在于，所述主气化装置包括两台一备一用的主气化器。
4.根据权利要求1所述的天然气液化冷箱的测试系统，其特征在于，所述增压装置包括两台一备一用的低温泵。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的天然气液化冷箱的测试系统，其特征在于，所述测试系统中的管路上均设置有控制阀门，所述增压装置的输出端与所述主气化装置的输入端相连通的管路上设置有压力表，所述CO2充注装置与所述天然气液化冷箱上的热源入口相连通的管路上设有流量计。
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