CN114949711B - 低温lpg加热工序的节能系统和节能方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低温LPG加热工序的节能系统和节能方法，涉及低温LPG技术领域。本发明的节能系统包括消防水储存装置、补热罐、输送泵、加热器、冷却装置、第一管路、第二管路、第三管路和第四管路；补热罐上设有辅助加热装置；第一管路依次串联消防水储存装置、补热罐、输送泵、加热器和冷却装置；第二管路使加热器和消防水储存装置连通；第三管路使加热器和补热罐连通；第四管路使冷却装置和补热罐连通。本发明可充分利用环境高温，提高能源利用率，减少加热蒸汽的使用量，降低设备运行成本，减少企业负担。

Description

低温LPG加热工序的节能系统和节能方法

技术领域

本发明涉及低温LPG技术领域，特别是涉及一种低温LPG加热工序的节能系统和节能方法。

背景技术

低温LPG(液态烃)罐区工程的主要功能是对低温LPG进行接收、储存及外输，将储存的低温LPG输出至下游装置或者外输出售。低温LPG罐区工程一般工艺流程为：低温LPG运输船到达专用卸船码头，通过液相卸船臂将低温LPG送进低温LPG储罐内，储罐内的液相通过低温罐内输送泵升压后送入LPG加热系统加热至5℃左右，输出到下游装置或者LPG压力球罐储存，满足LPG大流量槽车装车和压力船装船外输出售要求。

在LPG低温库中，既存在需要冷却降温的过程，又存在需要加热升温的过程。其中，低温LPG的加热是整个项目中的耗能大户，对热源的选择和综合利用，可影响低温库区的经济效益。

目前的低温LPG库区加热系统，因项目所在地自然气候条件差异等因素，主要可分为两种不同的加热模式：1、以蒸汽作为加热热源的加热模式；2、充分利用自然换热的加热模式。第一种模式主要应用于非热带地区，常年需要消耗蒸汽，能耗很大。第二种模式通常只能应用于热带地区，无需消耗外购热源，但受环境条件的限制。

在LPG低温库中，需要冷却降温的设备主要为BOG压缩机冷却器及压缩机油冷器，因此需要设置循环水冷却系统(如图1)，提高了设备投资和运行成本。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种低温LPG加热工序的节能系统，可充分利用环境高温，提高能源利用率，减少加热蒸汽的使用量，降低设备运行成本，减少企业负担。

一种低温LPG加热工序的节能系统，包括消防水储存装置、补热罐、输送泵、加热器、冷却装置、第一管路、第二管路、第三管路和第四管路；所述消防水储存装置的入口与水源连接，所述消防水储存装置的出口与消防系统连接；所述补热罐上设有辅助加热装置，所述辅助加热装置用于对所述补热罐内的液体进行加热；

所述第一管路依次串联所述消防水储存装置、补热罐、输送泵、加热器和冷却装置；所述第二管路使所述加热器和所述消防水储存装置连通；所述第三管路使所述加热器和所述补热罐连通；所述第四管路使所述冷却装置和所述补热罐连通；

所述第二管路上设有第一阀门，用于通断从所述加热器流向所述消防水储存装置的液体；所述第一管路上设有第二阀门，用于通断从所述消防水储存装置流向所述补热罐的液体；所述第三管路上设有第三阀门，用于通断从所述加热器流向所述补热罐的液体。

上述节能系统，充分利用环境高温和低温LPG罐区内必备的消防水储存装置，当环境温度较高时，消防水储存装置内的水温也较高，将该热水作为热源将低温LPG加热至目标温度，继而利用换热后的冷水作为冷却介质对冷却装置进行冷却，换热后的热水又可作为热源，仅需在环境温度较低不能满足补热罐内水温要求时，才需要加入辅助热源(如蒸汽)对补热罐内的水进行加热，大大降低了辅助热源的用量，降低设备运行成本，减少企业负担。而且，本发明的节能系统，既适用于非热带地区也适用于热带地区。

在其中一个实施例中，所述消防水储存装置包括依次流体连接的第一消防水罐和第二消防水罐。

在其中一个实施例中，所述第一消防水罐和第二消防水罐的上端均通过管路与所述水源连接，所述第一消防水罐的下端通过管路与所述消防系统连接，所述第二消防水罐的上端通过所述第一管路与所述补热罐连接。

在其中一个实施例中，所述辅助加热装置为夹套或盘管，所述辅助加热装置上设有蒸汽入口和蒸汽出口，所述蒸汽入口连接有蒸汽管路，所述蒸汽管路上设有第四阀门。

在其中一个实施例中，所述第二管路的一端与加热器连接，另一端与所述消防水储存装置连接。

在其中一个实施例中，所述第三管路的一端与所述加热器连接，另一端与所述补热罐连接；或，所述第三管路的一端与第二管路连接，另一端与所述补热罐连接。

在其中一个实施例中，所述第四管路的一端与所述冷却装置连接，另一端与所述补热罐连接；或，所述第四管路的一端与所述冷却装置连接，另一端与所述消防水储存装置和补热罐之间的所述第一管路连接。

本发明还提供一种低温LPG加热工序的节能方法，采用本发明所述的节能系统对低温LPG进行加热、对冷却装置进行冷却，所述低温LPG的温度为-48～-1℃；

当无需补热消防水储存装置和补热罐内的水温度就可达到加热需求时，分以下两种操作：

a、当冷却装置可以消耗掉经加热器产生的全部冷水时，打开第二阀门，关闭第一阀门、第三阀门和辅助加热装置，将消防水储存装置内的水作为热源，经过补热罐、输送泵，进入加热器对低温LPG进行加热，水温降低，进入冷却装置对冷却装置进行冷却，水温升高，进入补热罐，如此循环往复；

b、当冷却装置仅能消耗掉经加热器产生的部分冷水时，打开第一阀门和第二阀门，关闭第三阀门和辅助加热装置，经过加热器降温的冷水一部分进入冷却装置对其进行冷却，另一部分进入消防水储存装置被加热，如此循环往复；

当需要补热补热罐内的水温度才能达到加热需求时，分以下两种操作：

c、当冷却装置可以消耗掉经加热器产生的全部冷水时，关闭第一阀门、第二阀门和第三阀门，开启辅助加热装置，辅助加热装置对补热罐进行补热使补热罐内的水温度达到加热需求，补热罐内的水经过输送泵，进入加热器对低温LPG进行加热，水温降低，水进入冷却装置对冷却装置进行冷却，水温升高，进入补热罐继续被加热，如此循环往复；

d、当冷却装置仅能消耗掉经加热器产生的部分冷水时，打开第一阀门、第二阀门，开启第三阀门和辅助加热装置，经过加热器降温的冷水一部分进入冷却装置对其进行冷却，另一部分进入补热罐被加热，如此循环往复。

上述节能方法，充分利用环境高温和低温LPG罐区内必备的消防水储存装置，当环境温度较高时，消防水储存装置内的水温也较高，将该热水作为热源将低温LPG加热至目标温度，继而利用换热后的冷水作为冷却介质对冷却装置进行冷却，换热后的热水又可作为热源，仅需在环境温度较低不能满足补热罐内水温要求时，才需要加入辅助热源(如蒸汽)对补热罐内的水进行加热，大大降低了辅助热源的用量，降低设备运行成本，减少企业负担。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的节能系统和节能方法，充分利用环境高温和低温LPG罐区内必备的消防水储存装置，当环境温度较高时，消防水储存装置内的水温也较高，将该热水作为热源将低温LPG加热至目标温度，继而利用换热后的冷水作为冷却介质对冷却装置进行冷却，换热后的热水又可作为热源，仅需在环境温度较低不能满足补热罐内水温要求时，才需要加入辅助热源(如蒸汽)对补热罐内的水进行加热，大大降低了辅助热源的用量，降低设备运行成本，减少企业负担。

附图说明

图1为传统低温LPG罐区中的部分装置和流程图。

其中，A、消防水储存模块，B、冷却模块，C、加热模块，1、循环水系统，2、BOG压缩机冷却系统，3、LPG加热器，4、蒸汽泵。

图2为实施例1中节能系统的结构和流程示意图。

其中，100、消防水储存装置，110、第一消防水罐，120、第二消防水罐，200、补热罐，210、第四阀门，300、输送泵，400、加热器，500、冷却装置，600、第一管路，610、第二阀门，700、第二管路，710、第一阀门，800、第三管路，810、第三阀门，900、第四管路。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连通”另一个元件，它可以是直接连通到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

一种低温LPG加热工序的节能系统，如图2所示，包括消防水储存装置100、补热罐200、输送泵300、加热器400、冷却装置500、第一管路600、第二管路700、第三管路800和第四管路900。消防水储存装置100的入口与水源连接，消防水储存装置100的出口与消防系统连接。加热器400用于对低温LPG进行加热。冷却装置500用于对BOG压缩机等需要冷却的装置进行冷却。

补热罐200的外壁上设有辅助加热装置，用于对补热罐200内的液体进行加热。辅助加热装置为夹套或盘管，辅助加热装置上设有蒸汽入口和蒸汽出口，蒸汽入口连接有蒸汽管路，蒸汽管路上设有第四阀门210，控制蒸汽的通断。本实施例中采用蒸汽作为辅助热源。

第一管路600依次串联消防水储存装置100、补热罐200、输送泵300、加热器400和冷却装置500，使消防水储存装置100内的消防水可通过第一管路600依次流入补热罐200、输送泵300、加热器400和冷却装置500。由于消防水储存装置100通常置于室外，受环境温度影响较大，当环境温度较高时，消防水储存装置100内的水温度也较高，可作为热源，用于对加热器400内的低温LPG进行加热。

第二管路700的一端与加热器400连接，另一端与所述消防水储存装置100连接，可将加热器400内流出的冷水导入消防水储存装置100，当环境温度较高时，冷水进入消防水储存装置100可变热。

第三管路800直接或间接地将加热器400和补热罐200连通，可将加热器400内流出的冷水导入补热罐200，当辅助加热装置内通入蒸汽时，可将冷水加热至目标温度。可以理解的，直接连通的方式为第三管路800的两端分别与加热器400和补热罐200连接。本实施例中提供一种间接连通的方式：第三管路800的一端与第二管路700连接，另一端与补热罐200连接，加热器400内流出的冷水先经过一段第二管路700，再流入第三管路800，最后流入补热罐200。

第四管路900直接或间接地将冷却装置500和补热罐200连通，可将冷却装置500内的热水导入补热罐200，继续用于对低温LPG进行加热。可以理解的，直接连通的方式为第四管路900的两端分别与冷却装置500和补热罐200连接。本实施例中提供一种间接连通的方式：第四管路900的一端与冷却装置500连接，另一端与消防水储存装置100和补热罐200之间的第一管路600连接，冷却装置500内流出的热水先经过第四管路900，再经过一段第一管路600，流入补热罐200。

为方便根据需要控制水的流向和流量，需在管路上设置阀门。具体的，在第二管路700上设置第一阀门710，用于通断从加热器400流向消防水储存装置100的水；第一管路600上设置第二阀门610，用于通断从消防水储存装置100流向补热罐200的水；第三管路800上设置第三阀门810，用于通断从加热器400流向补热罐200的水。上述阀门的安装位置可根据需要调整，并且不影响其他功能的实现。例如，第一阀门710设置在消防水储存装置100和第二管路700与第三管路800连接点之间(如图2)的管路上，当第一阀门710关闭时，不影响加热器400内的水流入第三管路800。

消防水储存装置100可包括一个或以上的消防水罐，如本实施例中，消防水储存装置100包括依次流体连接的第一消防水罐110和第二消防水罐120。设置多个消防水罐主要是防止因取用较多热水而影响消防系统的正常运行，避免消防隐患。具体的，第一消防水罐110和第二消防水罐120的上端均通过管路与水源连接，第一消防水罐110的下端通过管路与消防系统连接，第二消防水罐120的上端通过第一管路600与所述补热罐200连接，保证消防水罐内的水位。

实施例2

一种低温LPG加热工序的节能方法，采用实施例1的节能系统对低温LPG进行加热、对冷却装置500进行冷却，低温LPG的温度通常为-48～-1℃，需加热至5℃。根据环境温度不同，本方法可分为以下几种情况操作。

一、当环境温度较高，无需通入蒸汽补热，消防水储存装置100和补热罐200内的水温度就能满足加热需求时，例如温度≥15℃时，分以下两种操作：

a、当冷却装置500可以消耗掉经加热器400产生的全部冷水时，打开第二阀门610，关闭第一阀门710和第三阀门810和第四阀门210，将消防水储存装置100内的水作为热源，经过补热罐200、输送泵300，进入加热器400对低温LPG进行加热，水温降低，进入冷却装置500对冷却装置500进行冷却，水温升高，进入补热罐200，如此循环往复。

b、当冷却装置500仅能消耗掉经加热器400产生的部分冷水时，打开第一阀门710和第二阀门610，关闭第三阀门810和第四阀门210，经过加热器400降温的冷水一部分进入冷却装置500对其进行冷却，另一部分进入消防水储存装置100被加热，如此循环往复。

二、当需要加热补热罐200内的水温度才能达到加热需求时，分以下两种操作：

c、当冷却装置500可以消耗掉经加热器400产生的全部冷水时，关闭第一阀门710、第二阀门610和第三阀门810，开启辅助加热装置，辅助加热装置对补热罐200进行补热使补热罐200内的水温度达到20℃以上，补热罐200内的水经过输送泵300，进入加热器400对低温LPG进行加热，水温降低，水进入冷却装置500对冷却装置500进行冷却，水温升高，进入补热罐200继续被加热，如此循环往复。

d、当冷却装置500仅能消耗掉经加热器400产生的部分冷水时，打开第一阀门710、第二阀门610，开启第三阀门810和辅助加热装置，经过加热器400降温的冷水一部分进入冷却装置500对其进行冷却，另一部分进入补热罐200被加热，如此循环往复。

本发明的节能系统和节能方法，适用于低温LPG库区，相比于传统的蒸汽加热方式，可大大减少蒸汽的使用量，减少运营费用。以常规低温LPG库区，且在非热带地区使用为例。设低温LPG罐区条件：新建1台120000m³低温丙烷储罐，储罐的设计压力为-0.50kPa(g)～29kPa(g)，设计温度为-48℃。在整个工艺流程中，丙烷加热器400的功能为加热丙烷至球罐，用于装车/装船。低温丙烷的加热是项目中的耗能大户，加热方案直接影响运营成本。本实施例的加热方式(如图2)和传统蒸汽加热方式(如图1，各模块之间相互独立，无法相互利用各模块之间的热能)的经济效益对比如下，表中仅涉及二者不同的方面，相同的设备和管线不参与比较。

表1本实施例的节能系统和传统节能方式的经济效益对比

注：蒸汽价格按300元/吨计算，工业供电按0.674元/度计算。

由上表可看出，两种方案的设备投资费用相当，而蒸汽加热方案的运营费用较高，达产后，每年运营费用多达884.7万元，远高于本实施例的加热方案。

综上所述，本发明充分利用了低温LPG库中的冷能、热能和自然环境热能，能耗少，运行成本低，工艺流程及控制简洁明了，实际运行操作方便、可靠，达到了节能降耗的目的。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种低温LPG加热工序的节能系统，其特征在于，包括消防水储存装置、补热罐、输送泵、加热器、冷却装置、第一管路、第二管路、第三管路和第四管路；所述消防水储存装置的入口与水源连接，所述消防水储存装置的出口与消防系统连接；所述补热罐上设有辅助加热装置，所述辅助加热装置用于对所述补热罐内的液体进行加热；

所述第一管路依次串联所述消防水储存装置、补热罐、输送泵、加热器和冷却装置；所述第二管路使所述加热器和所述消防水储存装置连通；所述第三管路使所述加热器和所述补热罐连通；所述第四管路使所述冷却装置和所述补热罐连通；

所述第二管路上设有第一阀门，用于通断从所述加热器流向所述消防水储存装置的液体；所述第一管路上设有第二阀门，用于通断从所述消防水储存装置流向所述补热罐的液体；所述第三管路上设有第三阀门，用于通断从所述加热器流向所述补热罐的液体；

所述低温LPG加热工序的节能系统的节能方法包括：采用所述节能系统对低温LPG进行加热、对冷却装置进行冷却，所述低温LPG的温度为-48～-1℃；

当无需补热消防水储存装置和补热罐内的水温度就可达到加热需求时，分以下两种操作：

a、当冷却装置可以消耗经加热器产生的全部冷水时，打开第二阀门，关闭第一阀门、第三阀门和辅助加热装置，将消防水储存装置内的水作为热源，经过补热罐、输送泵，进入加热器对低温LPG进行加热，水温降低，进入冷却装置对冷却装置进行冷却，水温升高，进入补热罐，如此循环往复；

b、当冷却装置仅能消耗经加热器产生的部分冷水时，打开第一阀门和第二阀门，关闭第三阀门和辅助加热装置，经过加热器降温的冷水一部分进入冷却装置对其进行冷却，另一部分进入消防水储存装置被加热，如此循环往复；

当需要补热补热罐内的水温度才能达到加热需求时，分以下两种操作：

c、当冷却装置可以消耗经加热器产生的全部冷水时，关闭第一阀门、第二阀门和第三阀门，开启辅助加热装置，辅助加热装置对补热罐进行补热使补热罐内的水温度达到加热需求，补热罐内的水经过输送泵，进入加热器对低温LPG进行加热，水温降低，进入冷却装置对冷却装置进行冷却，水温升高，进入补热罐继续被加热，如此循环往复；

d、当冷却装置仅能消耗掉经加热器产生的部分冷水时，打开第一阀门、第二阀门，开启第三阀门和辅助加热装置，经过加热器降温的冷水一部分进入冷却装置对其进行冷却，另一部分进入补热罐被加热，如此循环往复。

2.根据权利要求1所述的节能系统，其特征在于，所述消防水储存装置包括依次流体连接的第一消防水罐和第二消防水罐。

3.根据权利要求2所述的节能系统，其特征在于，所述第一消防水罐和第二消防水罐的上端均通过管路与所述水源连接，所述第一消防水罐的下端通过管路与所述消防系统连接，所述第二消防水罐的上端通过所述第一管路与所述补热罐连接。

4.根据权利要求1所述的节能系统，其特征在于，所述辅助加热装置为夹套或盘管，所述辅助加热装置上设有蒸汽入口和蒸汽出口，所述蒸汽入口连接有蒸汽管路，所述蒸汽管路上设有第四阀门。

5.根据权利要求1～4任一项所述的节能系统，其特征在于，所述第二管路的一端与加热器连接，另一端与所述消防水储存装置连接。

6.根据权利要求1～4任一项所述的节能系统，其特征在于，所述第三管路的一端与所述加热器连接，另一端与所述补热罐连接；或，所述第三管路的一端与第二管路连接，另一端与所述补热罐连接。

7.根据权利要求1～4任一项所述的节能系统，其特征在于，所述第四管路的一端与所述冷却装置连接，另一端与所述补热罐连接；或，所述第四管路的一端与所述冷却装置连接，另一端与所述消防水储存装置和补热罐之间的所述第一管路连接。

8.一种低温LPG加热工序的节能方法，其特征在于，采用权利要求1～7任一项所述的节能系统对低温LPG进行加热、对冷却装置进行冷却，所述低温LPG的温度为-48～-1℃；

当无需补热消防水储存装置和补热罐内的水温度就可达到加热需求时，分以下两种操作：

a、当冷却装置可以消耗经加热器产生的全部冷水时，打开第二阀门，关闭第一阀门、第三阀门和辅助加热装置，将消防水储存装置内的水作为热源，经过补热罐、输送泵，进入加热器对低温LPG进行加热，水温降低，进入冷却装置对冷却装置进行冷却，水温升高，进入补热罐，如此循环往复；

b、当冷却装置仅能消耗经加热器产生的部分冷水时，打开第一阀门和第二阀门，关闭第三阀门和辅助加热装置，经过加热器降温的冷水一部分进入冷却装置对其进行冷却，另一部分进入消防水储存装置被加热，如此循环往复；

当需要补热补热罐内的水温度才能达到加热需求时，分以下两种操作：

c、当冷却装置可以消耗经加热器产生的全部冷水时，关闭第一阀门、第二阀门和第三阀门，开启辅助加热装置，辅助加热装置对补热罐进行补热使补热罐内的水温度达到加热需求，补热罐内的水经过输送泵，进入加热器对低温LPG进行加热，水温降低，进入冷却装置对冷却装置进行冷却，水温升高，进入补热罐继续被加热，如此循环往复；

d、当冷却装置仅能消耗掉经加热器产生的部分冷水时，打开第一阀门、第二阀门，开启第三阀门和辅助加热装置，经过加热器降温的冷水一部分进入冷却装置对其进行冷却，另一部分进入补热罐被加热，如此循环往复。

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