CN209706401U - 一种带蓄冷装置的lng供冷自适应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种带蓄冷装置的LNG供冷自适应系统，包括上游LNG气化单元和换能单元，所述换能单元还包括蓄冷组件，所述蓄冷组件依次由低温载冷剂进入阀、载冷剂低温储罐和低温载冷剂排出阀通过管线连接构成蓄冷支路。本实用新型的有益效果体现在，能有效利用LNG气化时释放的大量冷能，所产生的冷能可用于各类商业综合体，如冰雪世界、空调、冷库等；通过蓄冷组件的设置，实现控制载冷剂低温储罐周期性储存及排出低温载冷剂，以实现蓄冷装置蓄冷工作模式及用冷工作模式周期性交替工作，在保证下游用冷的同时减少LNG供应的波动，使得上游LNG供冷系统和下游用冷系统得到了很好的匹配，提高了LNG冷能的综合利用率，降低了下游用冷系统的用冷能耗。

Description

一种带蓄冷装置的LNG供冷自适应系统

技术领域

本实用新型属于液化天然气冷能利用技术领域，具体涉及一种带蓄冷装置的LNG供冷自适应系统。

背景技术

液化天然气作为一种绿色、高效能源，在气化过程中会释放大量的冷能，冷能的回收利用有利于节约能源，提高能源综合利用率，减少电能的消耗和碳排放。现有技术中已有将LNG冷能回收利用为下游系统供应冷能，但都只考虑了LNG连续供应和下游连续用冷的情况，没有考虑到上游LNG供冷与下游商业综合体用冷相不匹配时存在的问题。对上游LNG接收站而言，LNG气化后进入天然气管网，LNG的气化量要求稳定和连续；但对下游用冷系统如商业综合体而言，其用冷需求是不断变化的，如冰雪世界、空调、冷库等的用冷负荷会随着季节、人流量、昼夜变化等多种因素，表现为其用冷负荷在一天之内持续不断变化。因此，将LNG气化释放的冷能用于各类商业综合体(如冰雪世界、空调、冷库等)时，需要解决上游LNG冷能供应与下游用冷相匹配的问题。

实用新型内容

为解决上述现有技术问题，本实用新型提供一种带蓄冷装置的LNG供冷自适应系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种带蓄冷装置的LNG供冷自适应系统，包括上游LNG气化单元和换能单元，所述上游LNG气化单元依次由LNG储罐、LNG泵、LNG控阀、第一换热器的进口a和出口b通过管线连接构成气化回路；所述换能单元依次由第一换热器的出口c、第二换热器的进口e、出口f、载冷剂高温储罐和载冷剂泵和第一换热器的进口d通过管线连接构成循环回路；所述第一换热器用以LNG气化释放的冷能与载冷剂进行冷能传递；所述第二换热器用以冷却后的载冷剂与下游用冷系统的用冷相进行冷能传递；所述换能单元还包括蓄冷组件，所述蓄冷组件依次由低温载冷剂进入阀、载冷剂低温储罐和低温载冷剂排出阀通过管线连接构成蓄冷支路，蓄冷支路进入端连接于所述第一换热器的出口c与第二换热器进口e间的管线，蓄冷支路排出端连接于所述载冷剂高温储罐出口与载冷剂泵之间的管线。

优选方案，所述蓄冷组件还包括蓄冷支路工作控制器，用以控制所述载冷剂低温储罐周期性储存及排出低温载冷剂；所述蓄冷支路工作控制器设置控制电路，包括定时器、第一继电器、第二继电器、第一调速器和第二调速器，所述第一调速器包括分别控制所述低温载冷剂进入阀电机正转的控制开关K1和电机反转的控制开关K2，所述第二调速器包括分别控制所述低温载冷剂排出阀电机正转的控制开关K1’和电机反转的控制开关K2’；所述定时器同时电性连接第一继电器和第二继电器的线圈单元；所述第一继电器开关单元包括两组开关，其中第一组开关的公共端与常闭端分别接入K1的控制回路，第二组开关的公共端与常开端分别接入K2的控制回路；所述第二继电器开关单元包括两组开关，其中第一组开关的公共端与常开端分别接入K1’的控制回路，第二组开关的公共端与常闭端分别接入K2’的控制回路。

优选方案，所述循环回路中与所述蓄冷支路对应的另一支路中，与所述第二换热器的进口e连接的管线设置第一控阀，与所述载冷剂高温储罐出口连接的管线设置第二控阀。

优选方案，所述蓄冷支路工作控制器还包括温控器，所述温控器同时电性连接所述第一继电器和第二继电器的线圈单元。

优选方案，所述蓄冷支路工作控制器还包括温控器，所述温控器同时电性连接所述第一继电器和第二继电器的线圈单元；所述温控器与定时器并联设置，所述温控器并联支路上串联第一二极管，所述定时器并联支路上串联第二二极管。

优选方案，所述第一换热器为U型管壳式换热器。

优选方案，所述载冷剂采用乙二醇水溶液

优选方案，所述载冷剂采用氯化钙水溶液。

本实用新型的有益效果体现在，提供一种带蓄冷装置的LNG供冷自适应自适应系统，能有效利用LNG气化时释放的大量冷能，所产生的冷能可用于各类商业综合体，如冰雪世界、空调、冷库等，可满足各类商业综合体因季节、人流量、昼夜变化等因素造成的用冷负荷变化；通过蓄冷组件的设置，实现控制载冷剂低温储罐周期性储存及排出低温载冷剂，以实现蓄冷装置蓄冷工作模式及用冷工作模式周期性交替工作，在保证下游用冷的同时减少LNG供应的波动，维持上游LNG气化的稳定连续，使得上游LNG供冷系统和下游用冷系统得到了很好的匹配，提高了LNG冷能的综合利用率，降低了下游用冷系统的用冷能耗，具有十分显著的节能减排效果。

附图说明：

图1为本实用新型实施例所述带蓄冷装置的LNG供冷自适应系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述第一继电器与第二继电器线圈未通电时电路连接示意图；

图3为本实用新型实施例所述第一继电器与第二继电器线圈通电时电路连接示意图；

图4为本实用新型实施例所述第一继电器与第二继电器线圈未通电时第一调速器与第二调速器控制开关的控制回路连接示意图；

图5为本实用新型实施例所述第一继电器与第二继电器线圈通电时第一调速器与第二调速器控制开关的控制回路连接示意图。

附图标记说明

101.LNG储罐，102.LNG泵，103.LNG控阀，104.天然气管网，201.第一换热器，202.第二换热器，203.载冷剂高温储罐，204.载冷剂泵，205.第一控阀，206.第二控阀，211.低温载冷剂进入阀，212.载冷剂低温储罐，213.低温载冷剂排出阀；301.第一继电器，302.第二继电器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5所示，本实用新型提供的具体实施例如下：

本实施例的一种带蓄冷装置的LNG供冷自适应系统，包括上游LNG气化单元和换能单元，所述上游LNG气化单元依次由LNG储罐101、LNG泵102、LNG控阀103、第一换热器201的进口a和出口b通过管线连接构成气化回路；所述换能单元依次由第一换热器201的出口c、第二换热器202的进口e、出口f、载冷剂高温储罐203和载冷剂泵204和第一换热器201的进口d通过管线连接构成循环回路；所述第一换热器用以LNG气化释放的冷能与载冷剂进行冷能传递；所述第二换热器用以冷却后的载冷剂与下游用冷系统的用冷相进行冷能传递；所述换能单元还包括蓄冷组件，所述蓄冷组件依次由低温载冷剂进入阀211、载冷剂低温储罐212和低温载冷剂排出阀213通过管线连接构成蓄冷支路，蓄冷支路进入端连接于所述第一换热器的出口c与第二换热器进口e间的管线，蓄冷支路排出端连接于所述载冷剂高温储罐出口与载冷剂泵之间的管线。本实施例的工作过程如下：气化回路中，LNG储罐101里的LNG输出经LNG泵102加压至7.5MPa后输送通过第一换热器201的进口a进入第一换热器201与载冷剂进行换热，而气化后的NG则通过第一换热器201的出口b进入天然气管网104；循环回路中，载冷剂在第一换热器中与LNG换热温度降低从第一换热器201的出口c输出后通过第二换热器202的进口e进入第二换热器202与下游用冷系统用冷相进行换热，将冷能传递给用冷相，温度升高后的载冷剂从第二换热器202的出口f输出经过载冷剂高温储罐203以及载冷剂泵204由第一换热器201的进口d返回第一换热器中持续与LNG换热，由此实现为下游用冷系统持续提供冷能。具体实施例方案，例如利用大型LNG接收站为下游商业综合体如冰雪世界供冷时，LNG规模为120吨每小时，可以为冰雪世界提供约20MW的冷能。由于下游冰雪世界受人流量、昼夜、气温影响较大，表现为维持冰雪世界温度所需冷量的变化，进而导致LNG用量负荷波动大。为了防止在冰雪世界用冷负荷较小时，避免上游接收站LNG流量减小过快对接收站设备的冲击，通过换能单元设置的蓄冷组件，将LNG用量平稳下调，该时间段通过存储载冷剂将富余冷能消耗。蓄冷组件的设置可以实现：载冷剂在第一换热器中与LNG换热温度降低从第一换热器的出口c输出后分为两路输送，一路通过第二换热器的进口e进入第二换热器与下游用冷系统用冷相进行换热；而另一路通过蓄冷支路进入载冷剂低温储罐中储存。

优选实施例方案，所述蓄冷组件还包括蓄冷支路工作控制器，用以控制所述载冷剂低温储罐周期性储存及排出低温载冷剂；所述蓄冷支路工作控制器设置控制电路，包括定时器、第一继电器301、第二继电器302、第一调速器和第二调速器，所述第一调速器包括分别控制所述低温载冷剂进入阀电机正转的控制开关K1和电机反转的控制开关K2，所述第二调速器包括分别控制所述低温载冷剂排出阀电机正转的控制开关K1’和电机反转的控制开关K2’；所述定时器同时电性连接第一继电器和第二继电器的线圈单元；所述第一继电器开关单元包括两组开关，其中第一组开关的公共端A与常闭端A2分别接入K1的控制回路，第二组开关的公共端B与常开端B1分别接入K2的控制回路；所述第二继电器开关单元包括两组开关，其中第一组开关的公共端A’与常开端A1’分别接入K1’的控制回路，第二组开关的公共端B’与常闭端B2’分别接入K2’的控制回路。

需要说明的是，大型LNG接收站通常会距离下游用冷系统较远，采用一般的反馈模式(如下游用冷系统用冷相的温度反馈)控制阀门进行开度调整，属于事后控制调整的方案，相当于已发生隐患后再采取解决措施，达不到提前预防的效果。故本实施例中通过设置蓄冷支路工作控制器，用以控制载冷剂低温储罐周期性储存及排出低温载冷剂；如低温载冷剂进入阀开启12h工作时，低温载冷剂排出阀同时关闭12h工作，此时蓄冷装置处于蓄冷工作模式，将富余的低温载冷剂储存于载冷剂低温储罐中；反之，低温载冷剂进入阀关闭12h工作时，低温载冷剂排出阀同时开启12h工作，此时蓄冷装置处于用冷工作模式，从低温储罐中输出的低温载冷剂与所述高温储罐输出的升温后的载冷剂混合后再返回至循环回路中持续进行冷能传递，并不再储存低温载冷剂，回路中冷却的载冷剂全部用于下游冰雪世界使用；由此实现蓄冷装置蓄冷工作模式及用冷工作模式周期性交替工作。采用上述方案，通过主动控制模式去匹配下游用冷系统的用冷需求，在周期性交替工作状态下有效控制冰雪世界温度波动范围在容许范围内，同时明显降低动作阀门的次数以减少损耗。

本实施例中所述第一调速器和第二调速器可以采用深圳市粤豫电子科技厂家的产品型号YYB-5电机正反转模块或YYB-3S电机正反转模块，可以选择该模块P-3功能对应的控制电机正反转功能使用；所述定时器可以采用XT厂家的型号KG316T时控开关，可以选择该时控开关对应的间歇式循环功能使用。本实施例的工作原理如下：

所述第一继电器301其中第一组开关包括公共端A、常开端A1和常闭端A2，其公共端A与常闭端A2分别接入控制低温载冷剂进入阀电机正转的控制开关K1的控制回路，第二组开关包括公共端B、常开端B1和常闭端B2，其公共端B与常开端B1分别接入控制低温载冷剂进入阀电机反转的控制开关K2的控制回路；如图2和图4所示，当第一继电器线圈未通电时，其第一组开关公共端A与常闭端A2断开，即断开低温载冷剂进入阀电机正转控制回路，其第二组开关公共端B与常开端B1接通，即接通低温载冷剂进入阀电机反转控制回路，表现为低温载冷剂进入阀电机反转开启该阀门(例如低温载冷剂进入阀电机反转为开启该阀门，电机正转为关闭该阀门)；如图3和图5所示，当第一继电器线圈通电时，其第一组开关公共端A与常闭端A2接通，即接通低温载冷剂进入阀电机正转控制回路，其第二组开关的公共端B与常开端B1断开，即断开低温载冷剂进入阀电机反转控制回路，表现为低温载冷剂进入阀电机正转关闭该阀门。所述第二继电器302其中第一组开关包括公共端A’、常开端A1’和常闭端A2’，其公共端A’与常开端A1’分别接入控制低温载冷剂排出阀电机正转的控制开关K1’的控制回路，第二组开关包括公共端B’、常开端B1’和常闭端B2’，其公共端B’与常闭端B2’分别接入控制低温载冷剂排出阀电机反转的控制开关K2’的控制回路；如图2和图4所示，当第二继电器线圈未通电时，其第一组开关公共端A’与常开端A1’接通，即接通低温载冷剂排出阀电机正转控制回路，其第二组开关公共端B’与常闭端B2’断开，即断开低温载冷剂排出阀电机反转控制回路，表现为低温载冷剂排出阀电机正转关闭该阀门(同样低温载冷剂排出阀电机反转为开启该阀门，电机正转为关闭该阀门)；如图3和图5所示，当第二继电器线圈通电时，其第一组开关公共端A’与常开端A1’断开，即断开低温载冷剂排出阀电机正转控制回路，其第二组开关公共端B’与常闭端B2’接通，即接通低温载冷剂排出阀电机反转控制回路，表现为低温载冷剂排出阀电机反转开启该阀门。定时器可预先设置所需的控制时间周期(如12h)，由于定时器同时电性连接第一继电器与第二继电器的线圈单元，定时器将同时发送时间报警信号至两个继电器的线圈单元控制继电器开关单元动作，而采用上述方案，在两个继电器线圈未通电期间，低温载冷剂进入阀为开启状态，同时低温载冷剂排出阀为关闭状态；在两个继电器持续接收时间报警信号使线圈通电期间，低温载冷剂进入阀为关闭状态，同时低温载冷剂排出阀为开启状态；由此实现控制载冷剂低温储罐周期性储存及排出低温载冷剂，以实现蓄冷装置蓄冷工作模式及用冷工作模式周期性交替工作。根据下游用冷需求变化，例如以冰雪世界单日用冷需求为单位，通过定时器调试设置合理的控制时间周期值(将全天时间段设置成以一定时间节点控制蓄冷装置周期性交替工作)，调试在单个工作周期(如在低温载冷剂进入阀开启12h工作后又关闭12h为一个工作周期)内冰雪世界温度波动范围在容许范围内，每间隔一个控制时间相应调节阀门开度，不仅可以匹配下游冰雪世界用冷需求，同时可明显降低阀门动作次数。此外，还可以使LNG接收站LNG流量变化由连续变化变成全天由两个等级的稳定流量运行，保证下游用冷的同时减少LNG供应的波动，维持上游LNG气化的稳定连续，也可减少对LNG流量的监控任务量。

优选实施例方案，所述循环回路中与所述蓄冷支路对应的另一支路中，与所述第二换热器的进口e连接的管线设置第一控阀205，与所述载冷剂高温储罐出口连接的管线设置第二控阀206。可以根据下游冰雪世界的用冷需求通过第一控阀调节进入第二换热器与用冷相传递冷能的载冷剂流量；第二控阀可以调节通过载冷剂高温储罐以及载冷剂泵由第一换热器的的进口d返回第一换热器中的载冷剂流量。

优选实施例方案，所述蓄冷支路工作控制器还包括温控器，所述温控器同时电性连接所述第一继电器和第二继电器的线圈单元。温控器可采用伊莱科厂家的产品型号为YWK-F智能型温控器，可以选择该温控器对应的高温启动功能。温控器可用以采集所述循环回路中位于下游用冷系统用冷相的温度并反馈温度变化情况，在温度反馈值超过温度报警阈值时发出报警。

优选实施例方案，所述蓄冷支路工作控制器还包括温控器，所述温控器同时电性连接所述第一继电器和第二继电器的线圈单元；所述温控器与定时器并联设置，所述温控器并联支路上串联第一二极管D1，所述定时器并联支路上串联第二二极管D2。温控器可采用伊莱科厂家的产品型号为YWK-F智能型温控器，可以选择该温控器对应的高温启动功能。温控器可用以采集所述循环回路中位于下游用冷系统温度并反馈温度变化情况，在温度反馈值超过温度报警阈值时发出报警。由于温控器同时电性连接第一继电器与第二继电器的线圈单元，温控器将同时发送温度报警信号至两个继电器的线圈单元控制继电器开关单元动作，由于第一二极管和第二二极管的配合设置，只允许温度报警信号传送至两个继电器的线圈单元，而阻止时间报警信号传送至两个继电器的线圈单元，采用上述方案，当温度反馈值超过温度报警阈值时，将强制控制低温载冷剂进入阀为关闭状态，同时低温载冷剂排出阀为开启状态，此时从低温储罐中输出的低温载冷剂与所述高温储罐输出的升温后的载冷剂混合后再返回至循环回路中持续进行冷能传递，并不再储存低温载冷剂，回路中冷却的载冷剂全部用于下游冰雪世界供冷使用，有效利用蓄冷支路预先储存的冷能，尽快降低冰雪世界的温度。

优选实施例方案，所述第一换热器为U型管壳式换热器。

优选实施例方案，所述载冷剂采用乙二醇水溶液，采用冰点较低的载冷剂，可以有效防止在进行热交换的载冷剂吸收过多冷量从而结冰。

优选实施例方案，所述载冷剂采用氯化钙水溶液，采用冰点较低的载冷剂，可以有效防止在进行热交换的载冷剂吸收过多冷量从而结冰。

在本实用新型的实施例的描述中，需要说明的是，描述信号的传递方式是为了描述功能硬件之间的连接关系，而信号本身不属于技术特征。

在本实用新型的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“坚直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系在本实用新型的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本实用新型的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“～”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A～B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。

在本实用新型的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种带蓄冷装置的LNG供冷自适应系统，其特征在于，包括上游LNG气化单元和换能单元，所述上游LNG气化单元依次由LNG储罐、LNG泵、LNG控阀、第一换热器的进口a和出口b通过管线连接构成气化回路；所述换能单元依次由第一换热器的出口c、第二换热器的进口e、出口f、载冷剂高温储罐和载冷剂泵和第一换热器的进口d通过管线连接构成循环回路；所述第一换热器用以LNG气化释放的冷能与载冷剂进行冷能传递；所述第二换热器用以冷却后的载冷剂与下游用冷系统的用冷相进行冷能传递；所述换能单元还包括蓄冷组件，所述蓄冷组件依次由低温载冷剂进入阀、载冷剂低温储罐和低温载冷剂排出阀通过管线连接构成蓄冷支路，蓄冷支路进入端连接于所述第一换热器的出口c与第二换热器进口e间的管线，蓄冷支路排出端连接于所述载冷剂高温储罐出口与载冷剂泵之间的管线。

2.根据权利要求1所述的一种带蓄冷装置的LNG供冷自适应系统，其特征在于，所述蓄冷组件还包括蓄冷支路工作控制器，用以控制所述载冷剂低温储罐周期性储存及排出低温载冷剂；所述蓄冷支路工作控制器设置控制电路，包括定时器、第一继电器、第二继电器、第一调速器和第二调速器，所述第一调速器包括分别控制所述低温载冷剂进入阀电机正转的控制开关K1和电机反转的控制开关K2，所述第二调速器包括分别控制所述低温载冷剂排出阀电机正转的控制开关K1’和电机反转的控制开关K2’；所述定时器同时电性连接第一继电器和第二继电器的线圈单元；所述第一继电器开关单元包括两组开关，其中第一组开关的公共端与常闭端分别接入K1的控制回路，第二组开关的公共端与常开端分别接入K2的控制回路；所述第二继电器开关单元包括两组开关，其中第一组开关的公共端与常开端分别接入K1’的控制回路，第二组开关的公共端与常闭端分别接入K2’的控制回路。

3.根据权利要求1或2所述的一种带蓄冷装置的LNG供冷自适应系统，其特征在于，所述循环回路中与所述蓄冷支路对应的另一支路中，与所述第二换热器的进口e连接的管线设置第一控阀，与所述载冷剂高温储罐出口连接的管线设置第二控阀。

4.根据权利要求2所述的一种带蓄冷装置的LNG供冷自适应系统，其特征在于，所述蓄冷支路工作控制器还包括温控器，所述温控器同时电性连接所述第一继电器和第二继电器的线圈单元。

5.根据权利要求2所述的一种带蓄冷装置的LNG供冷自适应系统，其特征在于，所述蓄冷支路工作控制器还包括温控器，所述温控器同时电性连接所述第一继电器和第二继电器的线圈单元；所述温控器与定时器并联设置，所述温控器并联支路上串联第一二极管，所述定时器并联支路上串联第二二极管。

6.根据权利要求1所述的一种带蓄冷装置的LNG供冷自适应系统，其特征在于，所述第一换热器为U型管壳式换热器。

7.根据权利要求1或2所述的一种带蓄冷装置的LNG供冷自适应系统，其特征在于，所述载冷剂采用乙二醇水溶液。

8.根据权利要求1或2所述的一种带蓄冷装置的LNG供冷自适应系统，其特征在于，所述载冷剂采用氯化钙水溶液。