CN116045199A - 一种新型lng接收站中间介质气化器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型LNG接收站中间介质气化器，包括换热盘管，换热盘管一端为LNG入口，另一端为NG出口；气化器外壳与换热盘管之间设置有换热介质，换热介质包括R410a。本发明有益效果：一种新型LNG接收站中间介质气化器，接收站气化器均采用中间介质气化器并联方案进行气化外输，热源冬季时采用附近电厂温海水作为热源，夏季时采用站内海水热源。同时，采用新型的制冷剂R410a代替丙烷，作为IFV气化器的中间介质，具有节能、环保、安全、高效的特点。

Description

一种新型LNG接收站中间介质气化器

技术领域

本发明属于LNG领域，尤其是涉及一种新型LNG接收站中间介质气化器。

背景技术

LNG接收站进口海外液化天然气(LNG)进行储存，然后用低压泵从储罐中输送LNG至高压泵加压至外输压力，再进入气化器进行气化至0度以上，实现外输。气化器是将LNG加热气化为天然气(NG)的设备，LNG接收站常用气化器型式有开架式海水气化器(ORV)、浸没燃烧式气化器(SCV)、中间介质气化器(IFV)等三种主要形式。当前，国内接收站一般采用开架式海水气化器(ORV)和浸没燃烧式气化器(SCV)，开架式海水气化器(ORV)存在北方冬季无法运行的情况，而浸没燃烧式气化器(SCV)运行成本过高。另外，国内外IFV一般采用丙烷中间介质，海水为热源，进行LNG气化。丙烷为液化烃介质，具有易燃易爆的特点，而且丙烷密度高于空气，如果泄漏容易聚集，导致事故发生。同时海水温度随季节变化大，特别是在北方海水温度低于7度时，将无法采用中间介质气化器(IFV)进行LNG的气化外输操作，只能利用运行成本较高的SCV等气化器，将会大大增加运行成本。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种新型LNG接收站中间介质气化器，接收站气化器均采用中间介质气化器(IFV)并联方案进行气化外输，热源冬季时采用附近电厂温排海水作为热源，夏季时采用站内海水热源。同时，采用新型的制冷剂R410a代替丙烷，作为IFV气化器的中间介质，具有节能、环保、安全、高效的特点。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种新型LNG接收站中间介质气化器，包括换热盘管，换热盘管一端为LNG入口，另一端为NG出口；

气化器外壳与换热盘管之间设置有换热介质，换热介质包括R410a。

进一步的，包括海水循环系统，利用海水循环系统输送的海水为换热介质提供热源；

包括海水输入端和海水输出端；

海水输入端分别连接有自然海水进水端和电厂温排海水进水端，自然海水进水端设置有阀门V-0101,温排海水进水端设置有阀门V-0102；

海水输出端设置有控制开度的阀门HV-0104；

LNG输入端设置有控制开度的阀门FV-0103。

进一步的，气化器外壳连接换热介质储罐，换热介质储罐利用换热介质输送泵为气化器输送换热介质。

进一步的，LNG与换热介质能量交换后气化为低温NG，低温NG再经过与海水能量交换调温达到外输温度要求。

进一步的，包括E1段，E1段为中间介质蒸发段；

在E1段，海水作为热源将换热介质加热气化，被气化的换热介质以气体的形式进入E2段，此时换热介质蒸汽具有热量，利用热量将低温LNG气化为NG，同时换热介质蒸汽被冷凝为液体，在重力作用下又回到E1段继续加热蒸发。

进一步的，包括E2段和E3段，E2段为LNG气化段，E3段为NG过热段；

在E2段中被气化的LNG以低温NG的形式通过外部连通管进入到E3段，在E3段中通过海水调温达到外输温度要求，从而实现整个LNG气化的过程。

进一步的，包括常温海水循环系统控制方法：

在海水温度处于常温时，此时打开自然海水进水阀门V-0101，关闭温排海水进水阀门V-0102，将自然海水引入到IFV中进行换热，换完热之后的海水直接排入海洋中。

进一步的，包括低温海水循环系统控制方法：

在海水温度处于低温时，关闭自然海水进水阀门V-0101，打开温排海水进水阀门V-0102，仅利用温排海水气化LNG。

进一步的，可以通过设定海水进水总管流量计FIC-0102的设定值，控制海水排水总管调节阀HV-0104的开度，从而控制海水流量。

进一步的，可以通过将海水入口温度和出口温度的差值TDIC-0101与进入IFV的LNG流量FIC-0101进行比选，控制进入IFV的LNG流量，从而保证IFV稳定运行。

相对于现有技术，本发明所述的一种新型LNG接收站中间介质气化器具有以下有益效果：

本发明所述的一种新型LNG接收站中间介质气化器，接收站气化器均采用中间介质气化器(IFV)并联方案进行气化外输，热源冬季时采用附近电厂温海水作为热源，夏季时采用站内海水热源。同时，采用新型的制冷剂R410a代替丙烷，作为IFV气化器的中间介质，具有节能、环保、安全、高效的特点。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种新型LNG接收站中间介质气化器示意图；

图2为本发明实施例所述的整体系统示意图；

图3为本发明实施例所述的一种新型LNG接收站中间介质气化器控制方式示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

IFV是一种管壳式换热器，利用海水作为加热源将中间介质进行气化，气化后的中间介质加热低温的LNG，使其在管程内气化为低温NG；同时中间介质蒸汽被冷凝并在LNG气化单元以气液动平衡形式循环使用。

IFV气化器可以分为三部分，其中E1段为中间介质蒸发段，E2段为LNG气化段，E3段为NG过热段。其工作原理如图所示：在E1段中，海水作为热源将R410a加热气化，被气化的R410a以气体的形式进入E2段，此时R410a蒸汽具有一定的热量，利用此热量将低温LNG气化为NG，同时R410a蒸汽被冷凝为液体，在重力作用下又回到E1段继续加热蒸发，实现以“蒸发-冷凝-蒸发”的动态平衡方式来气化LNG的目的。在E2段中被气化的LNG以低温NG(-40℃左右)的形式通过外部连通管进入到E3段，在E3段中通过海水调温达到外输温度要求(+2℃左右)，从而实现整个LNG气化的过程。

IFV是利用海水作为热源的气化器，所以海水的温度将直接影响IFV的运行状态。本方案中将自然海水与电厂温排海水联合使用，既可以满足IFV的操作要求，也可以大大降低能耗，减少接收站的运行成本。

在夏季气温较高时，自然海水的温度可以满足IFV的运行要求，此时只需要打开自然海水进水阀V-0101，将自然海水引入到IFV中进行换热，换完热之后的海水直接排入海洋中，不需要利用温排海水作为热源。在冬季海水温度较低时，自然海水的温度将不能满足IFV安全运行的要求，此时可以关闭自然海水进水阀V-0101，打开温排海水进水阀V-0102作为热源，来达到气化LNG的目的。

某接收站利用IFV作为LNG气化器，热源为自然海水和温排海水，IFV的中间介质为R410a。LNG经过储罐内的低压泵输送至再冷凝器，由再冷凝器旁路进入高压泵加压至10MPaG左右，之后高压LNG进入IFV中进行气化，气化后的NG进入外输管网送至用户。

在IFV运行之前，首先将R410a充装至E1段中，E1段中的工作压力为0.47～2.32MPaG，工作温度为-10～20℃。之后逐渐通入海水提供热源，待设备运行稳定之后，缓慢通入高压LNG。高压LNG在E2段管程中与壳程中的R410a蒸汽进行换热，达到气化的目的。壳程中的R410a蒸汽被低温LNG冷凝为液体回到E1段，在海水的加热作用下重新气化进入E2段。同时低温LNG被气化为低温NG，通过外部连通管进入到E3段壳程中，与E3段管程中的海水进行换热调温，最终达到要求的外输温度。

在LNG气化过程中，自然海水和温排海水都可以作为热源提供气化LNG的热量。①当自然海水温度较高时，此时只需要打开自然海水进水阀V-0101和排水开关阀HV-0104，不需要采用电厂的温排海水即可满足运行要求。②当自然海水温度较低时，打开温排海水进水阀V-0102和排水开关阀HV-0104，关闭自然海水进水阀V-0101，仅利用温排海水来达到气化LNG的目的。③通过设定海水进水总管流量计FIC-0102的设定值，可以控制海水排水总管调节阀HV-0104的开度，从而控制IFV的运行负荷。④通过将海水入口温度和出口温度的差值TDIC-0101与进入IFV的LNG流量FIC-0101进行比选，可以控制进入IFV的LNG流量，从而保证IFV稳定运行。

本方案接收站气化器均采用中间介质气化器(IFV)并联方案进行气化外输，热源冬季时采用附近电厂温海水作为热源，夏季时采用站内海水热源。同时，采用新型的制冷剂R410a代替丙烷，作为IFV气化器的中间介质，具有节能、环保、安全、高效的特点。以上方案具有如下优点：

1)IFV换热效率高，占地小；

2)采用电厂温排海水可避免冬季海水温度波动影响；

3)温排海水温差大，可降低海水流量，节约能耗；

4)R410a由R32(二氟甲烷)/R125(五氟乙烷)(质量分数50％/50％)组成的近共沸混合工质，具有如下优势：

①分子式中不含有氯元素，不会破坏臭氧层；

②主要由氢、氟、碳元素组成，无毒性；

③不可燃，在空气中的可燃极性为0；

④化学和热稳定性高，不易分解；

⑤导热系数相较丙烷更大，传热效率更高。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。上述单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型LNG接收站中间介质气化器，其特征在于：包括换热盘管，换热盘管一端为LNG入口，另一端为NG出口；

气化器外壳与换热盘管之间设置有换热介质，换热介质包括R410a。

2.根据权利要求1所述的一种新型LNG接收站中间介质气化器，其特征在于：包括海水循环系统，利用海水循环系统输送的海水为换热介质提供热源；

包括海水输入端和海水输出端；

海水输入端分别连接有自然海水进水端和电厂温排海水进水端，自然海水进水端设置有阀门V-0101,温排海水进水端设置有阀门V-0102；

海水输出端设置有控制开度的阀门HV-0104；

LNG输入端设置有控制开度的阀门FV-0103。

3.根据权利要求1所述的一种新型LNG接收站中间介质气化器，其特征在于：气化器外壳连接换热介质储罐，换热介质储罐利用换热介质输送泵为气化器输送换热介质。

4.根据权利要求1所述的一种新型LNG接收站中间介质气化器，其特征在于：LNG与换热介质能量交换后气化为低温NG，低温NG再经过与海水能量交换调温达到外输温度要求。

5.根据权利要求1所述的一种新型LNG接收站中间介质气化器，其特征在于：包括E1段，E1段为中间介质蒸发段；

在E1段，海水作为热源将换热介质加热气化，被气化的换热介质以气体的形式进入E2段，此时换热介质蒸汽具有热量，利用热量将低温LNG气化为NG，同时换热介质蒸汽被冷凝为液体，在重力作用下又回到E1段继续加热蒸发。

6.根据权利要求1所述的一种新型LNG接收站中间介质气化器，其特征在于：包括E2段和E3段，E2段为LNG气化段，E3段为NG过热段；

在E2段中被气化的LNG以低温NG的形式通过外部连通管进入到E3段，在E3段中通过海水调温达到外输温度要求，从而实现整个LNG气化的过程。

7.根据权利要求1所述的一种新型LNG接收站中间介质气化器，其特征在于，包括常温海水循环系统控制方法：

在海水温度处于常温时，此时打开自然海水进水阀门V-0101，关闭温排海水进水阀门V-0102，将自然海水引入到IFV中进行换热，换完热之后的海水直接排入海洋中。

8.根据权利要求1所述的一种新型LNG接收站中间介质气化器，其特征在于，包括低温海水循环系统控制方法：

在海水温度处于低温时，关闭自然海水进水阀门V-0101，打开温排海水进水阀门V-0102，仅利用温排海水气化LNG。

9.根据权利要求1所述的一种新型LNG接收站中间介质气化器，其特征在于，通过设定海水进水总管流量计FIC-0102的设定值，控制海水排水总管调节阀HV-0104的开度，从而控制海水流量。

10.根据权利要求1所述的一种新型LNG接收站中间介质气化器，其特征在于，通过将海水入口温度和出口温度的差值TDIC-0101与进入IFV的LNG流量FIC-0101进行比选，控制进入IFV的LNG流量，从而保证IFV稳定运行。

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