CN212390100U - 一种液化气体气化冷能回收装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液化气体气化冷能回收装置，包括壳体；壳体内设有多个换热盘管；换热盘管包括液化气体盘管和用冷介质盘管，液化气体盘管和用冷介质盘管至少设置1个；液化气体盘管和用冷介质盘管交替设置；液化气体盘管的进口连接液化气体总进口，液化气体盘管的出口连接液化气体总出口；用冷介质盘管的进口连接用冷介质总进口，用冷介质盘管的出口连接用冷介质总出口；液化气体总进口与用冷介质总出口设置在壳体上的同一端；液化气体总出口与用冷介质总进口设置在壳体上的另一端；本实用新型还涉及一种液化气体气化冷能回收系统，包括如上的冷能回收装置、气体加热器、用冷设备、膨胀罐和循环泵。本申请的结构简单、操作方便，安全可靠。

Description

一种液化气体气化冷能回收装置及系统

技术领域

本实用新型涉及一种液化气体气化冷能回收装置及系统，属于深冷液化气体处理设备技术领域。

背景技术

深冷液化气体在使用时往往需要先将低温的液态的气体气化、加热成常温气体，然后才能供给用气设备。如国内广泛使用的液化天然气(LNG)在使用之前，先经LNG气化站气化再加热成常温气态天然气，再供给工业用户或者居民用户。液化天然气常压下温度约为-162℃，在气化过程中释放约830kJ/kg的冷能，若利用这部分冷能用于冷库、制冰等行业，既节能减排，又收益良好。

但是液化天然气气化冷能回收的流程较复杂、涉及的设备多，而且由于天然气用户用气量有时变化很大，存在用气量峰谷现象，液化天然气气化冷能回收既要涉及气化量变化，又要涉及用冷量的变化，造成液化天然气气化冷能回收的效果不佳，尤其是当用气量很大而用冷量较小的时候，可能会造成用冷介质管道的冰堵，当用冷介质管道出现冰堵的情况，液化天然气的气化只能通过旁路来完成，所以现有的液化天然气气化冷能回收设备的结构都较复杂、投入成本高，制约了LNG冷能回收技术的进一步推广利用。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的上述问题，提供一种液化气体气化冷能回收装置及系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种液化气体气化冷能回收装置，包括壳体；所述壳体内设有多个换热盘管，多个换热盘管的轴线平行布置；所述换热盘管包括液化气体盘管和用冷介质盘管，所述液化气体盘管至少设置1个；所述用冷介质盘管至少设置1个；所述液化气体盘管和用冷介质盘管交替设置；所述液化气体盘管的进口连接液化气体总进口，所述液化气体盘管的出口连接液化气体总出口；所述用冷介质盘管的进口连接用冷介质总进口，用冷介质盘管的出口连接用冷介质总出口；所述液化气体总进口与用冷介质总出口设置在壳体上的同一端；所述液化气体总出口与用冷介质总进口设置在壳体上的另一端；壳体的上方设置加注阀；壳体上设置有安全阀和压力表，压力表的检测端伸入壳体内。

在上述技术方案的基础上，本实用新型为了达到使用的方便以及装备的稳定性，还可以对上述的技术方案作出如下的改进：

进一步，所述的壳体上设置温度计和液位计，温度计和液位计的检测端分别伸入壳体内。

采取上述进一步技术方案的有益效果是，温度计可以检测壳体内的中间换热介质的温度变化，及时对壳体内进行补液或者排液；液位计有利于在对壳体进行加液、补液或者排液时进行液位的监控，辅助加液、补液和排液。

进一步，所述的液化气体总进口上设置液化气体进口法兰，所述液化气体总出口上设置液化气体出口法兰，所述的用冷介质总进口上设置用冷介质进口法兰，用冷介质总出口上设置用冷介质出口法兰。

采取上述进一步技术方案的有益效果是，液化气体进口法兰和液化气体出口法兰控制液化气体的进出，方便控制和调节；用冷介质进口法兰和用冷介质出口法兰控制用冷介质的进出，方便控制和调节。

进一步，所述的壳体的外侧设有保温被，保温被可拆卸的包裹在壳体上。

采取上述进一步技术方案的有益效果是，保温被对壳体内部的中间换热介质进行保温，减少热散失；当外部用冷设备故障或者不工作时，可以拆除保温被，利用环境温度对中间换热介质进行加热，辅助液化气体的气化。

进一步，所述的液化气体盘管采用不锈钢无缝钢管。

采取上述进一步技术方案的有益效果是，不锈钢无缝钢管可以承受深冷液化气体的低温，液化气体通过时，不会造成钢管的损坏和变形，不会漏液，保证了设备使用的安全。

进一步，所述的壳体的下方设有排污阀。

采取上述进一步技术方案的有益效果是，通过排污阀排出壳体内的中间换热介质，有利于对壳体内的维护和清洁。

本实用新型还涉及一种液化气体气化冷能回收系统，包括如上所述的冷能回收装置、气体加热器、用冷设备、膨胀罐和循环泵；所述冷能回收装置的液化气体总出口通过冷气体管道与气体加热器的气体入口连接，气体加热器的气体出口通过常温气体管道与外部用气设备连接；所述冷能回收装置的液化气体总进口与液化气体管道连接；所述气体加热器的设计功率为额定工况下冷能回收装置的工作功率与气体加热器的工作功率之和；所述冷能回收装置的用冷介质总出口通过用冷介质管道A与用冷设备的冷源入口连接；所述用冷设备的冷源出口与膨胀罐的入口端相连接，所述膨胀罐的出口端与循环泵的入口端相连接；所述循环泵的出口端通过用冷介质管道B与冷能回收装置的用冷介质总进口相连接。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以作出如下的改进：

进一步，所述的冷气体管道上设有安全阀A和温度变送器A；所述常温气体管道上设有温度变送器B和第一压力变送器；所述用冷介质管道A上设有温度变送器C；所述用冷介质管道B上设有第二压力变送器和温度变送器D；所述液化气体管道上设有切断阀。

进一步，还包括PLC控制系统；所述气体加热器、循环泵、切断阀、温度变送器A、温度变送器B、第一压力变送器、温度变送器C、第二压力变送器和温度变送器D1与PLC控制系统信号连接。

进一步，所述的气体加热器为水浴加热器或者空温加热器。

本实用新型的优点在于：

一、本实用新型的液化气体气化冷能回收装置利用壳体内的中间换热介质对液化气体进行换热，使液化气体气化为低温气体，并且通过液化气体盘管和用冷介质盘管交替设置，吸收液化气体气化和中间介质的冷能，用于外部的用冷设备的制冷，换热效率高、热交换效果好；

二、液化气体气化冷能回收装置设备简单，容易控制和操作，安全性高，运行过程不冰堵；

三、壳体上的保温被可拆卸，当无需外输冷能时，可拆除保温被，通过环境温度加热中间换热介质，在用冷量发生变化时易于调节；

四、本实用新型的液化气体气化冷能回收系统通过PLC控制系统控制液化气体的气化冷能和气体的输出和用冷介质的循环，可根据液化气体的用量和用冷设备的用冷量控制用冷介质的循环量，设备不会发生冰堵、安全可靠；用冷介质循环使用，冷能外输效率高；

总之，本实用新型的结构简单、操作方便，设备运行安全可靠，可以根据用冷量和用气量的变化调节，冷能回收效果好、效率高。

附图说明

图1为本实用新型的一种液化气体气化冷能回收装置的剖视图；

图2为图1的A-A剖面的结构示意图；

图3为本实用新型的一种液化气体气化冷能回收系统的整体结构示意图。

附图标记记录如下：1-安全阀，2-温度计，3-液位计，4-压力表，5-加注阀，6-液化气体总出口，7-用冷介质总进口，8-排污阀，9-用冷介质盘管，10-液化气体盘管，11-壳体，12-保温被，13-用冷介质总出口，14-液化气体总进口，20-冷气体管道，30-常温气体管道，40-用冷介质管道A，50-用冷介质管道B，60-液化气体管道，100-冷能回收装置，101-切断阀，200-气体加热器，201-安全阀A，202-温度变送器A，300-用冷设备，301-温度变送器B，302-第一压力变送器，400-膨胀罐，401温度变送器C，500-循环泵，501-第二压力变送器，502-温度变送器D。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例1

如图1-2所示，一种液化气体气化冷能回收装置，包括壳体11，壳体11的外侧设有保温被12，保温被12可拆卸的包裹在壳体11上；保温被12采用弹性闭孔、导热系数低的保温材料，本实施例的保温被12采用发泡聚乙烯材料；

壳体11内设有多个换热盘管，换热盘管为螺旋形筒状盘管，多个换热盘管的弯曲直径不同，多个换热盘管的轴线平行布置，弯曲直径大的盘管包裹弯曲直径小的盘管；换热盘管包括液化气体盘管10和用冷介质盘管9，液化气体盘管10和用冷介质盘管9交替设置；液化气体盘管10和用冷介质盘管9的数量和如何交替设置可以根据壳体11的实际尺寸和用气量确定，例如，如果壳体11的尺寸不大，可以设置两个液化气体盘管10，两个液化气体盘管10之间设置1个用冷介质盘管9，形成交替设置的结构(参见图2)；液化气体盘管10的进口连接液化气体总进口14，液化气体总进口14上设置液化气体进口法兰，液化气体盘管10的出口连接液化气体总出口6，液化气体总出口6上设置液化气体出口法兰；用冷介质盘管9的进口连接用冷介质总进口7，用冷介质总进口7上设置用冷介质进口法兰，用冷介质盘管9的出口连接用冷介质总出口13，用冷介质总出口13上设置用冷介质出口法兰；液化气体进口法兰、液化气体出口法兰、用冷介质进口法兰和用冷介质出口法兰有利于更好的控制液化气体和用冷介质的进出，如果冷能回收装置尺寸较小、液化气体和用冷介质用量不多，也可以不需要设置进、出口法兰，通过直接焊接的方式连接即可；液化气体总进口14与用冷介质总出口13设置在壳体11上的同一端；液化气体总出口6与用冷介质总进口7设置在壳体11上的另一端；液化气体盘管10用于通过液化天然气，液化天然气通过液化气体进口法兰从液化气体总进口14进入液化气体盘管10，然后从液化气体总出口6通过液化气体出口法兰输出；用冷介质盘管9用于通过用冷介质，用冷介质通过用冷介质进口法兰从用冷介质总进口7进入用冷介质盘管9，然后从用冷介质总出口13通过用冷介质出口法兰输出；液化气体盘管10采用耐低温不锈钢无缝钢管，可以耐-162℃的低温，优选的，液化气体盘管10采用GB/T14976的304无缝钢管；

壳体11上设置加注阀5和排污阀8；加注阀5设于壳体11的上方，加注阀5用于向壳体11内加注中间换热介质，使用时，壳体11内加注中间介质，中间介质在壳体11内与深冷液化天然气进行热交换；中间换热介质采用冰点低于液化天然气的气化温度的材料，防止装置内出现冰堵的情况，优选的，中间换热介质采用丙烷；排污阀8设于壳体11的下方，排污阀8用于排出壳体11内的中间换热介质，便于对壳体11的清洁和维护；

壳体11为承压容器，所以为了防止壳体11内部压力过大，壳体11上设置有安全阀1，安全阀1用于在壳体11压力过大时，对壳体11进行泄压；为了监测壳体11内部的压力状态，壳体11上设置压力表4，压力表4的检测端伸入壳体11内，便于可以及时发现壳体11内压力状态的异常；

为了便于监测壳体11内的中间换热介质的温度变化，壳体11上设置温度计2和液位计3，温度计2和液位计3的检测端分别伸入壳体11内；温度计2便于可以及时发现壳体11内中间换热介质的温度异常，进行中间换热介质的补液或者排液；液位计3便于监测在对壳体11进行中间换热介质的补液或者排液时，观察壳体11内液位的变化，防止液位过低造成换热效果不佳，或者液位过高，换热过程中造成壳体11内部压力过大；

用冷介质盘管9内的用冷介质采用冰点低于中间换热介质工作温度的材料，防止用冷介质盘管9内出现冰堵的情况，优选的，用冷介质采用50％水乙二醇溶液；

本实施例的工作原理：

壳体11内加注中间换热介质，液化气体从液化气体总进口14进入液化气体盘管10，在壳体11内与中间换热介质进行热交换，换热后的液化气体气化成冷气体，冷气体从液化气体总出口6输出，经过管道输送到后续的气体加热器中加温成常温气体，输送至用气用户；当本装置需要外输冷能给外部用冷设备时，用冷介质从用冷介质总进口7进入用冷介质盘管9，在壳体11内与中间换热介质进行热交换，换热后的用冷介质从用冷介质总出口13输出，经过管道输送到外部用冷设备；因为用冷介质盘管9与液化气体盘管10交替设置，所以热交换效率高，保温被12对壳体11进行保温，减少中间换热介质的热丢失，保证换热效果；

当外部用冷设备故障或者关闭，本装置无冷能输出时，拆除保温被12，通过外部环境与中间换热介质进行热交换，再通过中间换热介质与液化气体进行热交换使液化气体气化，保证换热效果。

实施例2

如图3所示，一种液化气体气化冷能回收系统，包括：如实施例1所述的冷能回收装置100、气体加热器200、用冷设备300、膨胀罐400和循环泵500；

冷能回收装置100的液化气体总出口6通过冷气体管道20与气体加热器200的气体入口连接，冷气体管道20上设有安全阀A201和温度变送器A202，气体加热器200的气体出口通过常温气体管道30与外部用气设备连接，常温气体管道30上设有温度变送器B301和第一压力变送器302；冷能回收装置100的液化气体总进口14与液化气体管道60连接，液化气体管道60上设有切断阀101，切断阀101设在冷能回收装置100的液化气体总进口14远离壳体11的一侧；气体加热器200的设计功率为额定工况下冷能回收装置100的工作功率与气体加热器200的工作功率之和，若用冷设备300故障或者不工作时，即冷能回收装置100不对外输出冷能时，拆壳体11上的保温被12，气体加热器200承担满负荷下液化气体气化、加热工作；优选的，气体加热器200为水浴加热器或空温加热器；

冷能回收装置100的用冷介质总出口13通过用冷介质管道A40与用冷设备300的冷源入口连接，用冷介质管道A40上设有温度变送器C401；用冷设备300的冷源出口与膨胀罐400的入口端相连接，膨胀罐400的出口端与循环泵500的入口端相连接；

循环泵500的出口端通过用冷介质管道B50与冷能回收装置100的用冷介质总进口7相连接，用冷介质管道B50上设有第二压力变送器501和温度变送器D502；

本实施例的液化气体气化冷能回收系统还包括PLC控制系统(图中未示出)；气体加热器200、循环泵500、切断阀101、温度变送器A202、温度变送器B301、第一压力变送器302、温度变送器C401、第二压力变送器501和温度变送器D502与PLC控制系统信号连接，PLC控制系统接收温度变送器A202、温度变送器B301、第一压力变送器302、温度变送器C401、第二压力变送器501和温度变送器D502的信号，并且控制切断阀101的开闭、气体加热器200的功率和循环泵500的转速；

本实施例的工作流程：

用冷设备300工作时：

-162℃的液化天然气通过液化气体管道60经切断阀101进入冷能回收装置100，液化天然气经中间换热介质加热气化变成-35℃的低温气体，中间换热介质工作温度为-30℃，低温气体通过冷气体管道20进入气体加热器200，低温气体在气体加热器200内升温到20℃变成常温气体，常温气体通过常温气体管道30输送到外部用气设备；

中间换热介质把用冷介质冷却到-25℃，用冷介质通过用冷介质管道A40进入用冷设备300释放冷能，用冷介质温度升高到-10℃，-10℃的用冷介质从用冷设备的冷源出口进入膨胀罐400，再经循环泵500提升用冷介质的压力，如提升至0.3MPa,然后用冷介质通过用冷介质管道B50进入冷能回收装置100，完成用冷循环；在这个过程中，通过温度变送器C401监测从冷能回收装置100出来的用冷介质温度来推定液化气体的用气量，如果温度变送器C401监测到的用冷介质温度偏低，如低于-25℃，则判断液化气体的用气量较大，此时，PLC控制系统接收到温度变送器C401的信号后，向循环泵500发出信号，控制循环泵500提高转速，增加向冷能回收装置100输送用冷介质；如果温度变送器C401监测到的用冷介质温度偏高，如高于-25℃，则控制循环泵500降低转速，减少向冷能回收装置100输送用冷介质，实现用冷介质循环输送量的自动匹配；

用冷设备300故障或者不工作时:

由于用冷设备300故障或者不工作，冷能回收装置100不需要外输冷能，液化气体的热交换单独由中间介质进行，可能没有进行彻底的热交换，气化后的气体温度偏低或者液化气体未完全气化，PLC控制系统接收到温度变送器A202的温度信号，监测到的低温气体的温度偏低，如低于-35℃，液化气体通过冷气体管道20输送至气体加热器200后，PLC控制系统控制气体加热器200满载运转，实现液化气体的完全气化和升温，经过气体加热器200的加热后的液化气体变成常温气体，可以正常用于外部用气设备，同时，可以拆除保温被12，依靠环境温度加热中间换热介质，辅助气体加热器200提高液化气体的热交换效果、提升换热效率。

本实施例的冷能回收系统还可以自动监测系统故障、自动切断，当PLC控制系统接收到温度变送器B301的温度信号，监测到常温气体管道30内的气体温度低于-5℃时，说明系统可能发生故障，低温气体不能直接用于外部用气设备，因此，PLC控制系统向切断阀101发出关闭信号，自动关闭切断阀101，停止液化气体进入冷能回收装置100，及时切断液化气体的输送能有效降低设备发生冰堵的可能，而且避免低温气体用于外部设备造成事故，同时，便于对设备进行检修。

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

Claims (10)

1.一种液化气体气化冷能回收装置，其特征在于，包括壳体(11)；所述壳体(11)内设有多个换热盘管，多个换热盘管的轴线平行布置；所述换热盘管包括液化气体盘管(10)和用冷介质盘管(9)；所述液化气体盘管(10)和用冷介质盘管(9)交替设置；所述液化气体盘管(10)至少设置1个；所述液化气体盘管(10)的进口连接液化气体总进口(14)，所述液化气体盘管(10)的出口连接液化气体总出口(6)；所述用冷介质盘管(9)至少设置1个；所述用冷介质盘管(9)的进口连接用冷介质总进口(7)，用冷介质盘管(9)的出口连接用冷介质总出口(13)；所述液化气体总进口(14)与用冷介质总出口(13)设置在壳体(11)上的同一端；所述液化气体总出口(6)与用冷介质总进口(7)设置在壳体(11)上的另一端；所述壳体(11)的上方设置加注阀(5)；所述壳体(11)上设置有安全阀(1)和压力表(4)，压力表(4)的检测端伸入壳体(11)内。

2.根据权利要求1所述的液化气体气化冷能回收装置，其特征在于，所述的壳体(11)上设置温度计(2)和液位计(3)，温度计(2)和液位计(3)的检测端分别伸入壳体(11)内。

3.根据权利要求1所述的液化气体气化冷能回收装置，其特征在于，所述的液化气体总进口(14)上设置液化气体进口法兰，所述液化气体总出口(6)上设置液化气体出口法兰；所述用冷介质总进口(7)上设置用冷介质进口法兰，用冷介质总出口(13)上设置用冷介质出口法兰。

4.根据权利要求1所述的液化气体气化冷能回收装置，其特征在于，所述的壳体(11)的外侧设有保温被(12)，保温被(12)可拆卸的包裹在壳体(11)上。

5.根据权利要求1所述的液化气体气化冷能回收装置，其特征在于，所述的液化气体盘管(10)采用不锈钢无缝钢管。

6.根据权利要求1所述的液化气体气化冷能回收装置，其特征在于，所述的壳体(11)的下方设有排污阀(8)。

7.一种液化气体气化冷能回收系统，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的冷能回收装置(100)、气体加热器(200)、用冷设备(300)、膨胀罐(400)和循环泵(500)；所述冷能回收装置(100)的液化气体总出口(6)通过冷气体管道(20)与气体加热器(200)的气体入口连接，气体加热器(200)的气体出口通过常温气体管道(30)与外部用气设备连接；所述冷能回收装置(100)的液化气体总进口(14)与液化气体管道(60)连接；所述气体加热器(200)的设计功率为额定工况下冷能回收装置(100)的工作功率与气体加热器(200)的工作功率之和；所述冷能回收装置(100)的用冷介质总出口(13)通过用冷介质管道A(40)与用冷设备(300)的冷源入口连接；所述用冷设备(300)的冷源出口与膨胀罐(400)的入口端相连接，所述膨胀罐(400)的出口端与循环泵(500)的入口端相连接；所述循环泵(500)的出口端通过用冷介质管道B(50)与冷能回收装置(100)的用冷介质总进口(7)相连接。

8.根据权利要求7所述的液化气体气化冷能回收系统，其特征在于，所述的冷气体管道(20)上设有安全阀A(201)和温度变送器A(202)；所述常温气体管道(30)上设有温度变送器B(301)和第一压力变送器(302)；所述用冷介质管道A(40)上设有温度变送器C(401)；所述用冷介质管道B(50)上设有第二压力变送器(501)和温度变送器D(502)；所述液化气体管道(60)上设有切断阀(101)。

9.根据权利要求8所述的液化气体气化冷能回收系统，其特征在于，还包括PLC控制系统；所述气体加热器(200)、循环泵(500)、切断阀(101)、温度变送器A(202)、温度变送器B(301)、第一压力变送器(302)、温度变送器C(401)、第二压力变送器(501)和温度变送器D(502)与PLC控制系统信号连接。

10.根据权利要求9所述的液化气体气化冷能回收系统，其特征在于，所述的气体加热器(200)为水浴加热器或者空温加热器。

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