CN113028269A - 一种lh2和lng联运系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LH2和LNG联运系统及方法，包括NG排出管、H2排出管、LNG罐体、LH2罐体、支撑固定装置、LNG输送管、LH2输送管。LH2罐体通过支撑固定装置固定在LNG罐体中，二者不直接接触。罐体从外界吸热所产生的BOGs可用于液化H2和LNG，还可用于构建低温动力循环，提高现有设备及过程效率，为其他设备提供能量，加压后送入输配气管网。本发明可用于现有LNG运输船和接收站的改造，或指导新型LNG&LH2运输船及接受站的设计和建造，以实现LNG与LH2的联合运输与储存，满足现有天然气管道、民用用气设备等对掺氢比例的要求，最终实现能源的高效安全利用。

Description

一种LH2和LNG联运系统及方法
技术领域
本发明属于氢能源领域，具体涉及一种LH2和LNG联运系统及方法。
背景技术
H2作为一种真正意义上的清洁燃料，是解决未来能源和环境问题的关键之一。其生产、储存、运输和使用有别于传统燃料，单位体积能量密度的限制使H2长距离输送难以像煤炭、石油一样便捷高效。
天然气(NG)与H2都是具有大规模应用前景的气体燃料，其运输和储存有一些共同之处。目前，液化天然气(LNG)产业链已较为成熟，相关技术日趋完善，可以为H2行业的发展提供一些借鉴。液化天然气(LNG)的运输和储存温度约为-162℃，而H2的标准沸点约为-253℃，直接采用液氢(LH2)运输氢气成本较高。此外，现有设备(天然气管道、民用用气设备等)对H2的兼容性较差，氢脆的出现将大大降低材料强度和设备性能。研究表明在天然气中掺入一定比例(<30％)的氢气对设备性能的影响较小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LH2和LNG联运系统及方法，以利用现有天然气产业链的成熟技术和设备，降低H2的运输和储存成本，实现向氢能时代的平缓过渡，包括NG排出管、H2排出管、LNG罐体、LH2罐体、支撑固定装置、LNG输送管、LH2输送管。LH2罐体通过支撑固定装置固定在LNG罐体中，二者不直接接触。罐体从外界吸热所产生的BOGs可用于液化H2和LNG，还可用于构建低温动力循环，提高现有设备及过程效率，为其他设备提供能量，加压后送入输配气管网。本发明所述系统及方法可用于现有LNG运输船和接收站的改造或指导新型LNG&LH2运输船及接受站的设计和建造，以实现LNG与LH2的联合运输与储存，满足现有天然气管道、民用用气设备等对掺氢比例的要求，最终实现能源的高效安全利用。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种LH2和LNG联运系统，包括NG排出管、H2排出管、LNG罐体、LH2罐体、支撑固定装置、LNG输送管和LH2输送管；
LH2罐体通过支撑固定装置固定在LNG罐体中，二者不直接接触，罐体主要保冷材料厚度方向导热系数不高于5W/(m·K)；
与LNG罐体连接的NG排出管用于排出部分LNG气化产生的NG，LNG输送管用于LNG的输入和输出；
与LH2罐体连接的H2排出管用于排出部分LH2气化产生的H2，LH2输送管用于LH2的输入和输出。
本发明进一步的改进在于，H2排出管排出的低温H2用于液化NG，或者在加压冷却膨胀后用于液化H2。
本发明进一步的改进在于，NG排出管排出的低温NG能够在加压冷却膨胀后用于液化NG。
本发明进一步的改进在于，H2排出管排出的H2和NG排出管排出的NG部分或全部用于构建低温动力循环，提高现有设备及过程效率，为其他设备提供能量，以及加压后送入输配气管网。
本发明进一步的改进在于，该系统应用于运输行业，以及用于接收站LH2和LNG的联合储存。
本发明进一步的改进在于，该系统适用于两种及两种以上低温流体的联合运输和储存，罐体的数量及罐体间的相对位置关系根据流体种类和温度确定，温度较低流体的储罐应置于温度较高流体内部，温度相近流体的储罐可并列或嵌套布置。
一种LH2和LNG联运方法，该方法采用所述的一种LH2和LNG联运系统，包括：
LH2罐体通过支撑固定装置固定在LNG罐体中，二者不直接接触，罐体从外界吸热所产生的BOGs用于液化H2和LNG，用于构建低温动力循环，提高现有设备及过程效率，为其他设备提供能量，或者加压后送入输配气管网，该方法用于现有LNG运输船和接收站的改造或用于指导新型LNG&LH2运输船及接受站的建设，以实现LNG与LH2的联合运输与储存，满足现有天然气管道、民用用气设备等对掺氢比例的要求，最终实现能源的高效安全利用。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
本发明提供的一种LH2和LNG联运系统及方法，该系统由NG排出管、H2排出管、LNG罐体、LH2罐体、支撑固定装置、LNG输送管、LH2输送管组成；LH2罐体通过支撑固定装置固定在LNG罐体中，二者不直接接触；与LNG罐体连接的NG排出管用于排出部分LNG气化产生的NG，LNG输送管用于LNG的输入和输出；与LH2罐体连接的H2排出管用于排出部分LH2气化产生的H2，LH2输送管用于LH2的输入和输出。
进一步，所述H2排出管排出的低温H2可用于液化NG，也可在加压冷却膨胀后用于液化H2。
进一步，所述NG排出管排出的低温NG可在加压冷却膨胀后用于液化NG。
进一步，所述H2排出管排出的H2和NG排出管排出的NG可部分或全部用于构建低温动力循环(利用冷能)，提高现有设备及过程效率(利用冷能)，为其他设备提供能量(利用化学能)，加压后送入输配气管网(利用物质)。
进一步，该系统不仅能应用于运输行业，还可用于接收站LH2和LNG的联合储存，二者的联合运输和储存有助于满足现有天然气管道、民用用气设备和计量设备等对掺氢比例的要求，降低用氢成本，提高H2利用的安全性。
进一步，该系统适用于两种及两种以上低温流体的联合运输和储存，罐体的数量及罐体间的位置关系根据流体种类和温度确定，温度较低流体的储罐应置于较高温度流体内部，温度相近流体的储罐可并列或嵌套布置。
综上所述，本发明提供的一种LH2和LNG联运系统及方法，包括NG排出管、H2排出管、LNG罐体、LH2罐体、支撑固定装置、LNG输送管、LH2输送管。LH2罐体通过支撑固定装置固定在LNG罐体中，二者不直接接触。罐体从外界吸热所产生的BOGs可用于液化H2和LNG，还可用于构建低温动力循环，提高现有设备及过程效率，为其他设备提供能量，加压后送入输配气管网。该系统及方法可用于现有LNG运输船和接收站的改造或指导新型LNG&LH2运输船及接受站的设计和建造，以实现LNG与LH2的联合运输与储存，满足现有天然气管道、民用用气设备等对掺氢比例的要求，最终实现能源的高效安全利用。
附图说明
图1和图2分别为本发明的系统组成示意图，只是为了举例说明系统的工作原理，各部件并不局限于所列举的具体形状、数目、位置和组合。
附图标记说明：
1、NG排出管、2、H2排出管、3、LNG罐体、4、LH2罐体、5、支撑固定装置、6、LNG输送管、7、LH2输送管。
具体实施方式
以下结合示意图通过具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明提供一种LH2和LNG联运系统，该系统由NG排出管1、H2排出管2、LNG罐体3、LH2罐体4、支撑固定装置5、LNG输送管6、LH2输送管7，以及相关连接管路、旁通回路、阀门、温度传感器、压力传感器等组成。其中，LH2罐体通过支撑固定装置固定在LNG罐体中，二者不直接接触，罐体主要保冷材料厚度方向导热系数不高于5W/(m·K)；与LNG罐体连接的NG排出管用于排出部分LNG气化产生的NG，LNG输送管用于LNG的输入和输出；与LH2罐体连接的H2排出管用于排出部分LH2气化产生的H2，LH2输送管用于LH2的输入和输出。
H2排出管排出的低温H2在加压冷却膨胀后用于液化H2；NG排出管排出的低温NG在加压冷却膨胀后用于液化部分NG。H2排出管排出的H2和NG排出管排出的NG可部分或全部用于构建低温动力循环(利用冷能)，提高现有设备及过程效率(利用冷能)，为其他设备提供能量(利用化学能)，加压后送入输配气管网(利用物质)。
本系统不仅能应用于运输行业，还可用于接收站LH2和LNG的联合储存，二者的联合运输和储存有助于满足现有天然气管道、民用用气设备和计量设备等的掺氢比例的要求，降低用氢成本，提高H2利用的安全性。
本系统适用于两种及两种以上低温流体的联合运输和储存，罐体的数量及罐体间的位置关系根据流体种类和温度确定，温度较低流体的储罐应置于较高温度流体内部，温度相近流体的储罐可并列或嵌套布置。
本发明提供的一种LH2和LNG联运方法，包括NG排出管、H2排出管、LNG罐体、LH2罐体、支撑固定装置、LNG输送管、LH2输送管。LH2罐体支撑固定装置固定在LNG罐体中，二者不直接接触。罐体从外界吸热所产生的BOGs可用于液化H2和LNG，还可用于构建低温动力循环，提高现有设备及过程效率，为其他设备提供能量，加压后送入输配气管网。该方法可用于现有LNG运输船和接收站的改造或指导新型LNG&LH2运输船及接受站的设计和建造，以实现LNG与LH2的联合运输与储存，满足现有天然气管道、民用用气设备等对掺氢比例的要求，最终实现能源的高效安全利用。
本发明所诉的实施方案，其核心思想是：将温度更低的LH2置于LNG内部，利用现有天然气产业链的成熟技术和设备，降低H2的运输和储存成本，实现向氢能时代的平缓过渡。
所述实施方案，通过监测罐内和管内的温度和压力，调控阀门开度，实现对H2和NG流量的控制，保证系统安全高效运行。

Claims (8)

1.一种LH2和LNG联运系统，其特征在于，包括NG排出管、H2排出管、LNG罐体、LH2罐体、支撑固定装置、LNG输送管和LH2输送管；
LH2罐体通过支撑固定装置固定在LNG罐体中，二者不直接接触，罐体主要保冷材料厚度方向导热系数不高于5W/(m·K)；
与LNG罐体连接的NG排出管用于排出部分LNG气化产生的NG，LNG输送管用于LNG的输入和输出；
与LH2罐体连接的H2排出管用于排出部分LH2气化产生的H2，LH2输送管用于LH2的输入和输出。
2.根据权利要求1所述的一种LH2和LNG联运系统，其特征在于，H2排出管排出的低温H2用于液化NG，或者在加压冷却膨胀后用于液化H2。
3.根据权利要求1所述的一种LH2和LNG联运系统，其特征在于，NG排出管排出的低温NG能够在加压冷却膨胀后用于液化NG。
4.根据权利要求1所述的一种LH2和LNG联运系统，其特征在于，H2排出管排出的H2和NG排出管排出的NG部分或全部用于构建低温动力循环，提高现有设备及过程效率，为其他设备提供能量，以及加压后送入输配气管网。
5.根据权利要求1所述的一种LH2和LNG联运系统，其特征在于，该系统应用于运输行业，以及用于接收站LH2和LNG的联合储存。
6.根据权利要求1所述的一种LH2和LNG联运系统，其特征在于，该系统适用于两种及两种以上低温流体的联合运输和储存，罐体的数量及罐体间的相对位置关系根据流体种类和温度确定。
7.根据权利要求6所述的一种LH2和LNG联运系统，其特征在于，温度较低流体的储罐应置于温度较高流体内部，温度相近流体的储罐可并列或嵌套布置。
8.一种LH2和LNG联运方法，其特征在于，该方法采用权利要求1至7中任一项所述的一种LH2和LNG联运系统，包括：
LH2罐体通过支撑固定装置固定在LNG罐体中，二者不直接接触，罐体从外界吸热所产生的BOGs用于液化H2和LNG，用于构建低温动力循环，提高现有设备及过程效率，为其他设备提供能量，或者加压后送入输配气管网，该方法用于现有LNG运输船和接收站的改造或用于指导新型LNG&LH2运输船及接受站的建设，以实现LNG与LH2的联合运输与储存，满足现有天然气管道、民用用气设备等对掺氢比例的要求，最终实现能源的高效安全利用。
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