CN206094713U - 一种具有改进型换热结构的船用lng冷能冷库系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有改进型换热结构的船用LNG冷能冷库系。它包括释冷单元、天然气换热器、蓄冷储罐、载冷剂冷却器和船舶冷库系统；所述LNG释冷单元是指利用特定浓度的乙二醇溶液获取低温LNG气化释放的冷量，并传递至用冷单元，用冷单元是指利用低浓度乙二醇溶液将释冷单元的冷量传递至船用冷库系统。本实用新型可不受LNG换热温差大导致结冰的影响或根本上避免换热器内局部结冰的现象，目的是保证终端用气的稳定供应，并根据用冷需求实现LNG冷能的持续回收、储存以及利用，无需冷剂压缩机，大大降低制冷系统能耗。

Description

一种具有改进型换热结构的船用LNG冷能冷库系统

技术领域

本实用新型涉及一种液化天然气高效利用的装备，具体涉及一种具有改进型换热结构的船用LNG冷能冷库系统。

背景技术

液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG)具有清洁环保、使用安全、成本经济、供应方便、技术成熟的特点。LNG在使用前需气化升温，而其携带的大量冷能在此过程中往往被排放至空气或海水中，如果将这部分冷能合理回收利用，将带来可观的节能减排和社会经济效益。LNG冷能用于冷库通常采用二次换热的形式利用其他蓄冷剂间接携带的方式，但是在LNG冷能利用试验装置的实际使用中发现，随着换热时间的增加以及蓄冷剂温度的下降，即便蓄冷剂主流体温度高于冰点15℃以上，传统管壳式换热器(LNG/蓄冷剂换热器)内部也会发生载冷剂结冰并附着在换热表面的现象，且随着时间的增长结冰现象加剧进而造成换热效果急剧恶化，存在蓄冷剂无法继续携带出LNG冷能的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可有效回收LNG气化冷能，并将其用于LNG船舶冷库系统的装置。

本实用新型所提供的具有改进型换热结构的船用LNG冷能冷库系统，包括释冷单元、天然气换热器、蓄冷储罐、载冷剂冷却器和船舶冷库系统；

所述释冷单元上设有气体入口Ⅰ和气体出口Ⅰ，所述气体入口Ⅰ与LNG入口管路相连通，所述气体出口Ⅰ与低温气态天然气出口管路相连通；

所述天然气换热器上设有气体入口Ⅱ和气体出口Ⅱ，所述气体入口Ⅱ与所述低温气态天然气出口管路相连通，所述气体出口Ⅱ与高温气态天然气出口管路相连通，所述高温气态天然气出口管路连通船舶用气终端；所述天然气换热器的冷却水入口与高温船舶发动机冷却水入口管路相连通，冷却水出口与低温船舶发动机冷却水出口管路相连通；

所述蓄冷储罐上设有液体入口和液体出口，所述液体入口与高温乙二醇入口管路相连通，所述液体出口与所述释冷单元相连通；

所述高温乙二醇入口管路的另一端与所述载冷剂冷却器相连通，所述载冷剂冷却器与所述释冷单元之间通过低温乙二醇流通管路相连通；

所述载冷剂冷却器与所述船舶冷库系统之间通过低温载冷剂流通管路和高温载冷剂流通管路相连通；

所述释冷单元包括并联或串联的换热器。

所述船用LNG冷能冷库系统中，通过所述释冷单元LNG被完全升温气化为气态天然气；通过所述天然气换热器气态天然气被升温至5℃以上。

所述船用LNG冷能冷库系统中，所述LNG入口管路与所述低温气态天然气出口管路之间连接一旁路；

所述LNG入口管路与所述旁路上均设有切断阀，通过所述旁路和所述切断阀可使LNG直接进入所述天然气换热器中，气化复热后再进入所述船舶用气终端。

所述船用LNG冷能冷库系统中，所述船舶用气终端为采用气态天然气作为燃料的船舶发动机系统。

所述船用LNG冷能冷库系统中，所述换热器为列管式折流板换热器。

所述船用LNG冷能冷库系统中，所述低温载冷剂流通管路上靠近所述载冷剂冷却器的载冷剂出口处设有测温装置。

所述船用LNG冷能冷库系统中，所述测温装置与连通所述高温乙二醇入口管路和所述低温乙二醇流通管路的旁路相连接，通过所述旁路可以调节所述载冷剂出口的温度。

所述船用LNG冷能冷库系统中，所述船舶冷库系统设有测温装置，所述测温装置与设于所述低温载冷剂流通管路上的载冷剂泵相连接，所述测温装置和所述载冷剂泵均与联锁控制系统相连接，所述联锁控制系统根据所述测温装置所传送的温度控制所述载冷剂泵的启闭来控制所述船舶冷库系统的温度。

所述船用LNG冷能冷库系统中，所述释冷单元包括并联的2个所述换热器，当其中一台所述换热器因局部结冰而性能下降时，切换使用另一台所述换热器；所述换热器并联且适时切换工作时，只切换LNG管路，乙二醇溶液保持两台换热器的持续进液，LNG与乙二醇直接换热。

所述船用LNG冷能冷库系统中，所述释冷单元包括串联的2个所述换热器；

2个所述换热器采用上下布置的方式，上部的所述换热器为LNG/中间介质换热器，下部的所述换热器为中间介质/乙二醇换热器；

所述LNG/中间介质换热器与所述中间介质/乙二醇换热器的壳程通过中间介质管路相连通且供中间介质流通，中间介质在上部的LNG/中间介质换热器中被冷凝，依靠重力流入下部的中间介质/乙二醇换热器中，在下部的中间介质/乙二醇换热器中吸收热量气化为蒸汽，蒸汽流向上部的LNG/中间介质换热器，如此反复循环；

2个所述换热器串联工作时，壳程中充装有中间介质，作为LNG与乙二醇溶液之间的传热介质，LNG与乙二醇溶液无直接换热。

本实用新型船用LNG冷能冷库系统具有如下优点：

在装置的实际运行过程中，往往因LNG与乙二醇溶液温差较大导致换热器局部结冰，从而影响换热性能，甚至导致装置的停用。本实用新型通过对释冷单元的设备结构和组成进行优化，可避免释冷单元结冰对系统运行的影响，彻底杜绝结冰的负面影响。通过两级换热回收LNG气化时产生的大量冷能，为用冷单元供冷。利用乙二醇水溶液冰点低的特点，实现冷能的传递及存蓄。系统无冷剂压缩装置，可有效降低能耗，减少环境污染。

附图说明

图1为本实用新型船用LNG冷能冷库系统采用串联换热结构时的示意图。

图2为本实用新型船用LNG冷能冷库系统采用并联换热结构时的示意图。

图3为图2中释冷单元的LNG/中间介质换热器以及中间介质/乙二醇换热器的流路示意图。

图中各标记如下：

1-LNG，2-低温气态天然气出口管路，3-释冷单元，4-高温气态天然气出口管路，5-高温船舶发动机冷却水入口管路，6-发动机冷却水泵，7-低温船舶发动机冷却水出口管路，8-天然气换热器，9-低温乙二醇流通管路，10-高温乙二醇入口管路，11-调节旁路，12-蓄冷储罐，13-蓄冷剂，14-蓄冷剂泵，15-载冷剂冷却器，16-低温载冷剂流通管路，17-载冷剂泵，18-船舶冷库系统，19-高温载冷剂流通管路，20-中间介质管路。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的描述，但该实施例不应该理解为对本实用新型的限制。

如图1和图2所示，为本实用新型船用LNG冷能冷库系统的2种结构示意图，它包括释冷单元3、天然气换热器8、蓄冷储罐12、载冷剂冷却器15和船舶冷库系统18。释冷单元3上设有气体入口Ⅰ(图中未标)和气体出口Ⅰ(图中未标)，气体入口Ⅰ与LNG入口管路相连通，气体出口Ⅰ与低温气态天然气出口管路2相连通，通过乙二醇冷却器8LNG被完全升温气化为气态天然气。如图1所示，释冷单元3包括并联的2个换热器，当其中一台换热器因局部结冰而性能下降时，切换使用另一台换热器。如图2所示，释冷单元包括串联的2个换热器，它们采用上下布置的方式，上部的换热器为LNG/中间介质换热器，下部的换热器为中间介质/乙二醇换热器，2个换热器的壳程通过中间介质管路20相连通且供中间介质流通，具体的流通结构如图3所示，中间介质在上部的LNG/中间介质换热器中被冷凝，依靠重力流入下部的中间介质/乙二醇换热器中，在下部的中间介质/乙二醇换热器中吸收热量气化为蒸汽，蒸汽流向上部的LNG/中间介质换热器中，如此反复循环，2个换热器串联工作时，壳程中充装有中间介质，作为LNG与乙二醇溶液之间的传热介质，LNG与乙二醇溶液无直接换热，从而避免发生结冰现象。天然气换热器8上设有气体入口Ⅱ(图中未标)和气体出口Ⅱ(图中未标)，气体入口Ⅱ与低温气态天然气出口管路2相连通，气体出口Ⅱ与高温气态天然气出口管路4相连通，高温气态天然气出口管路4连通船舶用气终端(即采用气态天然气作为燃料的船舶发动机系统)，通过天然气换热器8气态天然气被升温至5℃以上。天然气换热器8的冷却水入口与高温船舶发动机冷却水入口管路5相连通，冷却水出口与低温船舶发动机冷却水出口管路7相连通，用于对水进行冷却。蓄冷储罐12上设有液体入口(图中未标)和液体出口(图中未标)，液体入口与高温乙二醇入口管路10相连通，液体出口与释冷单元3相连通；高温乙二醇入口管路10的另一端与载冷剂冷却器15相连通，载冷剂冷却器15与释冷单元3之间通过低温乙二醇流通管路9相连通。载冷剂冷却器15与船舶冷库系统18间通过低温载冷剂流通管路16和高温载冷剂流通管路19相连通。

为了是LNG直接进入天然气换热器8中，以保证终端用气的稳定供应，气化复热后再进入船舶用气终端，在LNG入口管路与低温气态天然气出口管路2之间连接一旁路(图中未标)，并在LNG入口管路与旁路上设置切断阀。

为了能够调节载冷剂出口的温度，在低温载冷剂流通管路16上靠近载冷剂冷却器15的载冷剂出口处设置测温装置(图中未标)，该测温装置与连通高温乙二醇入口管路10和低温乙二醇流通管路9的旁路相连接，通过该旁路可以调节载冷剂出口的温度。

本实用新型船用LNG冷能冷库系统中，在船舶冷库系统18内设置测温装置(图中未标)，该测温装置与设于低温载冷剂流通管路16的载冷剂泵17相连接，该测温装置和载冷剂泵均与联锁控制系统相连接，该联锁控制系统根据测温装置所传送的温度控制载冷剂泵的启闭来控制船舶冷库系统18的温度。

本实用新型船用LNG冷能冷库系统的运行过程如下：

来自储罐的低温LNG1进入释冷单元3中，与特定浓度的乙二醇水溶液进行换热，从释冷单元3流出的天然气再进入天然气换热器3中继续升温，最后进入船舶发动机系统。

当释冷单元3采用图1所示的并联的乙二醇换热器时，只需切换LNG管路即能实现乙二醇溶液的持续进液。

当释冷单元3采用图2所示的并联的乙二醇换热器时，上部的换热器为LNG/中间介质/换热器，下部的换热器为中间介质/乙二醇换热器，通过串联的换热器和中间介质实现对LNG的气化。

高温船舶发动机冷却水通过高温船舶发动机冷却水入口管路5进入至天然气换热器8，通过与低温气态天然气换热后吸收冷量后的低温船舶发动机冷却水从低温船舶发动机冷却水出口管路7流出。

特定浓度的蓄冷剂(乙二醇溶液)13从蓄冷储罐12中经蓄冷剂泵14送入释冷单元3中降温并进入用冷系统的载冷剂冷却器15中，升温后再返回至蓄冷储罐12。高温载冷剂流通管路19输入的高温载冷剂通过载冷冷却器15降温后经低温载冷剂流通管路16送入船舶冷库系统18，升温后再通过高温载冷剂流通管路19返回至载冷剂冷却器15中。

本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种船用LNG冷能冷库系统，其特征在于：它包括释冷单元、天然气换热器、蓄冷储罐、载冷剂冷却器和船舶冷库系统；

所述释冷单元上设有气体入口Ⅰ和气体出口Ⅰ，所述气体入口Ⅰ与LNG入口管路相连通，所述气体出口Ⅰ与低温气态天然气出口管路相连通；

所述天然气换热器上设有气体入口Ⅱ和气体出口Ⅱ，所述气体入口Ⅱ与所述低温气态天然气出口管路相连通，所述气体出口Ⅱ与高温气态天然气出口管路相连通，所述高温气态天然气出口管路连通船舶用气终端；所述天然气换热器的冷却水入口与高温船舶发动机冷却水入口管路相连通，冷却水出口与低温船舶发动机冷却水出口管路相连通；

所述蓄冷储罐上设有液体入口和液体出口，所述液体入口与高温乙二醇入口管路相连通，所述液体出口与所述释冷单元相连通；

所述高温乙二醇入口管路的另一端与所述载冷剂冷却器相连通，所述载冷剂冷却器与所述释冷单元之间通过低温乙二醇流通管路相连通；

所述载冷剂冷却器与所述船舶冷库系统之间通过低温载冷剂流通管路和高温载冷剂流通管路相连通；

所述释冷单元包括并联或串联的换热器。

2.根据权利要求1所述的船用LNG冷能冷库系统，其特征在于：所述LNG入口管路与所述低温气态天然气出口管路之间连接一旁路；

所述LNG入口管路与所述旁路上均设有切断阀。

3.根据权利要求1或2所述的船用LNG冷能冷库系统，其特征在于：所述船舶用气终端为采用气态天然气作为燃料的船舶发动机系统。

4.根据权利要求1或2所述的船用LNG冷能冷库系统，其特征在于：所述换热器为列管式折流板换热器。

5.根据权利要求1或2所述的船用LNG冷能冷库系统，其特征在于：所述低温载冷剂流通管路上靠近所述载冷剂冷却器的载冷剂出口处设有测温装置。

6.根据权利要求5所述的船用LNG冷能冷库系统，其特征在于：所述测温装置与连通所述高温乙二醇入口管路和所述低温乙二醇流通管路的旁路相连接。

7.根据权利要求1或2所述的船用LNG冷能冷库系统，其特征在于：所述船舶冷库系统设有测温装置，所述测温装置与设于所述低温载冷剂流通管路上的载冷剂泵相连接，所述测温装置和所述载冷剂泵均与联锁控制系统相连接。

8.根据权利要求1或2所述的船用LNG冷能冷库系统，其特征在于：所述释冷单元包括并联的2个所述换热器。

9.根据权利要求1或2所述的船用LNG冷能冷库系统，其特征在于：所述释冷单元包括串联的2个所述换热器；

2个所述换热器采用上下布置的方式，上部的所述换热器为LNG/中间介质换热器，下部的所述换热器为中间介质/乙二醇换热器；

所述LNG/中间介质换热器与所述中间介质/乙二醇换热器的壳程通过在中间介质管路相连通且供中间介质流通。