CN203298552U - 一种高效利用液化天然气冷能的装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种高效利用液化天然气冷能的装置，属于油气储存与运输工程技术领域。液化天然气储罐通过液化天然气泵连接第一板式换热器、第二板式换热器连接，通过汽轮机和第三板式换热器连接，第二板式换热器一端通过第一蓄冷介质泵连接蓄冷池，另一端也连接蓄冷池、还通过丙烷泵连接第三板式换热器，蓄冷池两端还连接到第四板式换热器上，第四板式换热器通过氨泵连接冷冻库、冷藏库、保鲜库；预热器与第四板式换热器连接，燃气锅炉连接冷凝式换热器，冷凝式换热器与燃气锅炉和天然气管网相通，尾气通过冷凝式换热器排放。本实用新型对液化天然气气化站冷能加以合理利用，符合我国有关节能减排政策，同时可为气化站运行降低成本。

Description

一种高效利用液化天然气冷能的装置
技术领域
本实用新型属于油气储存与运输工程技术领域，具体涉及一种高效利用液化天然气冷能的装置。 
背景技术
随着社会的发展，作为世界主要能源之一的液化天然气在当今能源使用量中所占比例正在逐年提高，由于液化天然气工业的蓬勃发展，近十年，我国所建液化天然气接收站和气化站的数量也在不断增加。 
液化天然气气化站是一种小型的接收和气化站，它专门接收从液化天然气接收站所运来的液化天然气。此后，液化天然气气化站便发挥其气化功能，将低温、液态液化天然气气化为常温气体送入用气管网，液化天然气在气化过程中将产生数量非常可观的冷能，这在我国也是一个新兴产业，据测算，每吨液化天然气气化将释放850MJ左右的能量，而这些冷能在气化器中通常随海水被舍弃，造成巨大损失，同时也对海洋环境造成了污染。 
通过特定工艺技术合理利用液化天然气冷能，可以达到节省能源、节能减排、提高经济效益的目的。而事实上，中小型液化天然气气化站的管网输送距离短，气化压力低，相应消耗的液化天然气压力火用  少，可利用的冷能比大站还要多，且其潜在的冷能用户种类繁多，温位分布广，更有利于梯级利用。 
气化液化天然气需将-162oC的低温液化天然气气化至5~10oC左右的气态天然气，并且在中小型液化天然气气化站的气化压力一般为0.6MPa，这样可将液化天然气冷能发电和冷库作为冷能梯级利用的两个组成部分。 
发明内容
本实用新型的目的是提供一种高效利用液化天然气冷能的装置，在不影响液化天然气气化站正常运行的基础上将液化天然气气化所释放的冷能加以利用，既能降低其运行成本，又能带动冷能使用行业的发展，实现经济效益最大化。该装置主要包括：液化天然气储罐、液化天然气泵、第一板式换热器、第二板式换热器、丙烷泵、第三板式换热器、汽轮机、水泵、燃气锅炉、蒸汽轮机、天然气备用罐、冷凝式换热器、蓄冷池、第一蓄冷介质泵、第二蓄冷介质泵、第四板式换热器、氨泵、冷冻库、冷藏库、保鲜库、预热器；其特征在于：液化天然气储罐通过液化天然气泵连接第一板式换热器，第一板式换热器两端还与第二板式换热器连接，还通过汽轮机和第三板式换热器连接，第二板式换热器一端通过第一蓄冷介质泵连接蓄冷池，另一端也连接蓄冷池、还通过丙烷泵连接第三板式换热器、还连接到预热器上，蓄冷池两端还连接到第四板式换热器上，蓄冷池和第四板式换热器之间还连接有第二蓄冷介质泵，第四板式换热器通过氨泵连接冷冻库、冷藏库、保鲜库；预热器与第四板式换热器连接，还与冷凝式换热器连接；燃气锅炉连接冷凝式换热器，还与蒸汽轮机连接，蒸汽轮机连接第三板式换热器，冷凝式换热器与燃气锅炉和天然气管网相通，尾气通过冷凝式换热器排放。燃气锅炉上还连接一个天然气备用罐，气化后的部分天然气经过管道为燃气锅炉提供原料，而在整个系统未启动之前需关闭第二阀门和第三阀门、开启第一阀门由天然气备用罐为锅炉提供燃料，等气化站正常运行后再打开第二阀门和第三阀门、关闭第一阀门由气化后的部分天然气为其提供燃料。 
从液化天然气储罐出来的液化天然气经液化天然气泵送至第一板式换热器，在换热器中与丙烷换热温度降至-69oC左右，再流经蓄冷系统中的第二板式换热器，与丙烷循环发电系统中的丙烷共同为蓄冷装置储存冷量，之后依次经预热器和锅炉的冷凝式换热器预热至指定温度后进入天然气管网。
工质丙烷经气轮机发电后变为低温、低压气体，流经第一板式换热器后冷却为低温饱和液体，并将部分冷能通过第二板式换热器储存到蓄冷装置中，然后丙烷泵对工质进行加压并在第三板式换热器中升温进而再次变为高温、高压气体，通过气轮机发电完成一次循环。 
水蒸气通过蒸汽轮机发电后变为低温、低压水蒸气，流过第三板式换热器换热降为低温饱和水，再经水泵加压、锅炉循环加热系统加热，重新变为高温、高压水蒸气，水蒸气经过蒸汽轮机发电以提高冷能利用效率。 
蓄冷装置通过第二板式换热器为蓄冷池储存冷量，在使用时通过第四板式换热器为冷库提供冷量，氨泵为载冷剂提供动力开始循环放冷，氨在泵的作用下依次通过冷冻库、冷藏库、保鲜库循环放冷，再经预热器将载冷剂降低到一定温度后回到板式换热器完成循环放冷。 
本发明可把液化天然气释放的多余冷量储存在蓄冷池中，而在液化天然气气化站正常供冷量小于冷库用量时，蓄冷池便起到补充作用释放冷量，以此来满足冷库用户的要求。 
将系统中第一板式换热器的天然气出口温度设定在-69oC左右，以便将液化天然气冷火用  释放彻底，提高冷火用 发电效率。 
附图说明
下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明： 
图1为中小型液化天然气气化站冷能梯级利用方式示意图。
具体实施方式
本实用新型具体涉及一种高效利用液化天然气冷能的装置，从液化天然气储罐出来的液化天然气经液化天然气泵送至第一板式换热器，在换热器中与丙烷换热温度降至-69oC左右，再流经蓄冷系统中的第二板式换热器，与丙烷循环发电系统中的丙烷共同为蓄冷装置储存冷量，之后依次经预热器和锅炉的冷凝式换热器预热至指定温度后进入天然气管网。该装置主要包括：液化天然气储罐1、液化天然气泵2、第一板式换热器3、第二板式换热器4、丙烷泵5、第三板式换热器6、汽轮机7、水泵8、燃气锅炉9、蒸汽轮机10、天然气备用罐11、冷凝式换热器14、蓄冷池16、第一蓄冷介质泵17、第二蓄冷介质泵18、第四板式换热器19、氨泵20、冷冻库21、冷藏库22、保鲜库23、预热器24：主要特点是液化天然气储罐1通过液化天然气泵2连接第一板式换热器3，第一板式换热器3两端还与第二板式换热器4连接，还通过汽轮机7和第三板式换热器6连接，第二板式换热器4一端通过第一蓄冷介质泵17连接蓄冷池16，另一端也连接蓄冷池16、还通过丙烷泵5连接第三板式换热器6、还连接到预热器24上，蓄冷池16两端还连接到第四板式换热器19上，蓄冷池16和第四板式换热器19之间还连接有第二蓄冷介质泵18，第四板式换热器19通过氨泵20连接冷冻库21、冷藏库22、保鲜库23；预热器24与第四板式换热器19连接，还与冷凝式换热器14连接；燃气锅炉9连接冷凝式换热器14，还与蒸汽轮机10连接，蒸汽轮机10连接第三板式换热器6，冷凝式换热器14与燃气锅炉9和天然气管网相通，尾气通过冷凝式换热器14排放。燃气锅炉9上还连接一个天然气备用罐11，气化后的部分天然气经过管道为燃气锅炉提供原料，而在整个系统未启动之前需关闭第二阀门13和第三阀门15、开启第一阀门12由天然气备用罐11为锅炉提供燃料，等气化站正常运行后再打开第二阀门13和第三阀门15、关闭第一阀门12由气化后的部分天然气为其提供燃料。 
0014] 工质丙烷经汽轮机发电后变为低温、低压气体，流经第一板式换热器后冷却为低温饱和液体，并将部分冷能通过第二板式换热器储存到蓄冷装置中，然后丙烷泵对工质进行加压并在第三板式换热器中升温进而再次变为高温、高压气体，通过汽轮机发电完成一次循环。
水蒸气通过蒸汽轮机发电后变为低温、低压水蒸气，流过第三板式换热器换热降为低温饱和水，再经水泵加压、锅炉循环加热系统加热，重新变为高温、高压水蒸气，水蒸气经过蒸汽轮机发电以提高冷能利用效率。 
蓄冷装置通过第二板式换热器为蓄冷池储存冷量，在使用时通过第四板式换热器为冷库提供冷量，氨泵为载冷剂提供动力开始循环放冷，氨在泵的作用下依次通过冷冻库、冷藏库、保鲜库循环放冷，再经预热器将载冷剂降低到一定温度后回到板式换热器完成循环放冷。 
如附图1所示的液化天然气冷能利用系统为二次冷媒法与冷库结合运行系统，比以往所涉及的气体直接膨胀法做功发电效率大大提高。在本系统中具体涉及的两次郎肯循环发电系统，当冷媒和水从1状态等熵膨胀至2状态过程中，若将膨胀过程中气体近似看作理想气体，则 
Figure DEST_PATH_305685DEST_PATH_IMAGE001
；
其中：
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE002
为技术功；
Figure DEST_PATH_572718DEST_PATH_IMAGE003
为比热容比，即
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE004
/；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE006
为气体常数；
Figure DEST_PATH_502814DEST_PATH_IMAGE007
为1状态时气体的温度；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE008
为2状态时气体的温度；
由上式可知，由于本实用新型装置对温度严格要求，所以衡量做功大小时以温度作为衡量标准，而要想提高工质膨胀时所作的技术功，即可提高
Figure DEST_PATH_309227DEST_PATH_IMAGE007
或降低
Figure DEST_PATH_63556DEST_PATH_IMAGE008
。但一味的提高
Figure DEST_PATH_862885DEST_PATH_IMAGE007
或降低
Figure DEST_PATH_386270DEST_PATH_IMAGE008
将意味着对发电系统设备的要求严格，所以可综合考虑发电系统的经济性来调整蒸汽机的进、出口温度。
本实用新型装置依据不同压力下液化天然气气化过程中冷火用  随温度的分布情况及其有关特性，构建了两组低温郎肯循环发电系统和一套冷库用冷系统，不仅对以往效率较低的直接膨胀发电法作出替换，更重要的是对-162oC至10oC整体温位作出更全面利用，以此提高冷能利用效率，并降低了中小型气化站的总体运行成本，这对社会未来发展具有实际意义。 

Claims (2)

1.一种高效利用液化天然气冷能的装置，该装置主要包括：液化天然气储罐（1）、液化天然气泵（2）、第一板式换热器（3）、第二板式换热器（4）、丙烷泵（5）、第三板式换热器（6）、汽轮机（7）、水泵（8）、燃气锅炉（9）、蒸汽轮机（10）、天然气备用罐（11）、冷凝式换热器（14）、蓄冷池（16）、第一蓄冷介质泵（17）、第二蓄冷介质泵（18）、第四板式换热器（19）、氨泵（20）、冷冻库（21）、冷藏库（22）、保鲜库（23）、预热器（24）；其特征在于：液化天然气储罐（1）通过液化天然气泵（2）连接第一板式换热器（3），第一板式换热器（3）两端还与第二板式换热器（4）连接，还通过汽轮机（7）和第三板式换热器（6）连接，第二板式换热器（4）一端通过第一蓄冷介质泵（17）连接蓄冷池（16），另一端也连接蓄冷池（16）、还通过丙烷泵（5）连接第三板式换热器（6）、还连接到预热器（24）上，蓄冷池（16）两端还连接到第四板式换热器（19）上，蓄冷池（16）和第四板式换热器（19）之间还连接有第二蓄冷介质泵（18），第四板式换热器（19）通过氨泵（20）连接冷冻库（21）、冷藏库（22）、保鲜库（23）；预热器（24）与第四板式换热器（19）连接，还与冷凝式换热器（14）连接；燃气锅炉（9）连接冷凝式换热器（14），还与蒸汽轮机（10）连接，蒸汽轮机（10）连接第三板式换热器（6），冷凝式换热器（14）与燃气锅炉（9）和天然气管网相通，尾气通过冷凝式换热器（14）排放。
2.根据权利要求1所述的一种高效利用液化天然气冷能的装置，其特征在于：燃气锅炉（9）上还连接一个天然气备用罐（11），气化后的部分天然气经过管道为燃气锅炉提供原料，而在整个系统未启动之前需关闭第二阀门（13）和第三阀门（15）、开启第一阀门（12）由天然气备用罐（11）为锅炉提供燃料，等气化站正常运行后再打开第二阀门（13）和第三阀门（15）、关闭第一阀门（12）由气化后的部分天然气为其提供燃料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103982774A (zh) * 2014-05-20 2014-08-13 中国寰球工程公司辽宁分公司 一种多功能液化天然气卫星站工艺流程及装置
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