CN218495621U - Bog浓缩提氦系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种BOG浓缩提氦系统，涉及BOG液化技术领域，包括换热器、储存罐、压缩机和分离罐，换热器具有相互独立的第一流道、第二流道、第三流道和第四流道；第二流道与储存罐的进口连通，储存罐的出口与第三流道的进口连通，第三流道的出口通过第四流道与分离罐连通，压缩机设于连通储存罐与分离罐的管路上；第一流道用于流动冷剂，第二流道用于流动天然气，第三流道用于流动从储存罐排出的BOG，第四流道用于流动经压缩机增压后的BOG；天然气用于与冷剂进行热交换，流动于第三流道的BOG用于与流动于第四流道的BOG进行热交换。该系统运行时能够有效利用BOG携带的冷量，从而提高能源的利用率，降低成本。

Description

BOG浓缩提氦系统
技术领域
本实用新型涉及BOG液化技术领域，具体而言，涉及一种BOG浓缩提氦系统。
背景技术
氦气因具有低密度、低沸点、导热性好、化学性质稳定等其独特的物理化学特性，广泛应用于航空航天、大科学工程、医用核磁共振、半导体/光纤等高端装备制造领域，是一种关乎高新产业发展和民生健康的重要战略性资源。然而，氦气作为一种稀缺资源，主要存在于天然气中，含氦量很低，提取技术与成本极高。目前，LNG产业还处在发展期，BOG放散属于一种较为普遍的现象，对于一些配套车辆和用户不足的LNG设施来说，年放散量往往能够占到总购入气量的10％以上，严重的甚至能够达到30％。将BOG再液化能够有效地缓解LNG加气站及其他LNG设施BOG频繁放散的问题。现有技术中，对LNG储存罐中的BOG进行回收利用的设备类型较多，一般是BOG经压缩机增压后进入冷箱进行液化。
经发明人研究发现，现有的BOG回收利用设备存在如下缺点：
BOG的冷量损失大，能源利用率低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种BOG浓缩提氦系统，其能够有效利用BOG携带的冷量，从而提高能源的利用率，降低成本。
本实用新型的实施例是这样实现的：
本实用新型提供一种BOG浓缩提氦系统，包括：
换热器、储存罐、压缩机和分离罐，所述换热器具有相互独立的第一流道、第二流道、第三流道和第四流道；所述第二流道与所述储存罐的进口连通，所述储存罐的出口与所述第三流道的进口连通，所述第三流道的出口通过所述第四流道与所述分离罐连通，所述压缩机设于连通所述储存罐与所述分离罐的管路上；
其中，所述第一流道用于流动冷剂，所述第二流道用于流动天然气，所述第三流道用于流动从所述储存罐排出的BOG，所述第四流道用于流动经所述压缩机增压后的BOG；所述天然气用于与所述冷剂进行热交换，流动于所述第三流道的BOG用于与流动于所述第四流道的BOG进行热交换。
在可选的实施方式中，所述天然气还用于与流动于所述第三流道内的BOG进行热交换。
在可选的实施方式中，所述压缩机设于连通所述第三流道的出口和所述第四流道的进口的管路上。
在可选的实施方式中，所述压缩机设置为常温压缩机。
在可选的实施方式中，所述压缩机与所述第四流道的进口连通的管路上设置有BOG冷却器。
在可选的实施方式中，所述第四流道与所述分离罐连通的管路上设置有阀门。
在可选的实施方式中，所述分离罐具有用于排出浓缩氦气的第一出口以及用于排出LNG的第二出口，所述第二出口与所述储存罐连通。
在可选的实施方式中，所述第二出口与所述储存罐连通的管路上设置有阀门。
在可选的实施方式中，所述第二流道与所述储存罐的连通管路上设置有阀门。
在可选的实施方式中，所述BOG浓缩提氦系统还包括提纯装置，所述提纯装置与所述分离罐的排出浓缩氦气的出口连通。
本实用新型实施例的有益效果是：
综上所述，本实施例提供了一种BOG浓缩提氦系统，在天然气液化过程中，液化后的天然气也可以称作LNG且被储存罐收集，储存罐中产生的BOG可以称作初始BOG，初始BOG经过压缩机进行增压浓缩形成增压BOG，增压BOG能与初始BOG进行换热，也即增压BOG进行低温浓缩，最后进入分离罐中进行气液分离，获取浓缩氦气。由于在初始BOG从储存罐流向分离罐的过程中，初始BOG流经第三流道时，初始BOG能够与流经第四流道的增压BOG进行热交换，也就是说，初始BOG从液态天然气中分离出来，其温度与液态天然气的温度基本一致，处于较低的温度状态(大致在-160℃以下)，而增压BOG需要进行低温浓缩，正好与温度较低的初始BOG进行热交换，增压BOG带走初始BOG的冷量，使增压BOG温度降低，实现低温浓缩。如此，初始BOG携带的冷量能够被增压BOG利用，提高了能源的利用率，并且，能减少冷剂的能量损耗，降低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型实施例的BOG浓缩提氦系统的流程示意图。
图标:
100-换热器；110-第一流道；120-第二流道；130-第三流道；140-第四流道；200-储存罐；300-压缩机；310-缓冲罐；400-BOG冷却器；500-分离罐；600-第一管路；610-第二管路；620-第三管路；630-第四管路；640-第五管路；650-第六管路；660-第七管路；670-第一阀门；680-第二阀门；690-第三阀门。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。
现有技术中，LNG储罐产生的低温BOG通过管路直接与压缩机连通，压缩机的出口的管路上设置有冷却器，BOG在压缩机增压浓缩后经过冷却器降温液化，然后通入分离器中进行分离作业，分离得到的浓缩氦气可以收集起来或者再次进行提纯。由于低温BOG温度与LNG的温度保持一致，温度较低，BOG携带了大量的冷量，直接将BOG与压缩机连通，需要采用低温压缩机，成本高，并且BOG中携带的冷量没有充分利用，浪费能源。
鉴于此，设计者设计了一种BOG浓缩提氦系统，能够充分利用BOG携带的冷量，提高能源的利用率，降低运行成本。
请结合图1，本实施例中，BOG浓缩提氦系统包括换热器100、储存罐200、压缩机300、缓冲罐310、BOG冷却器400和分离罐500。换热器100具有相互独立的第一流道110、第二流道120、第三流道130和第四流道140，第一流道110、第二流道120和第三流道130可以并排平行设置，第二流道120位于第一流道110和第三流道130之间。第二流道120与储存罐200的进口连通，储存罐200的出口与第三流道130的进口连通，第三流道130的出口与BOG冷却器400连通，BOG冷却器400通过第四流道140与分离罐500连通，压缩机300设于连通储存罐200与BOG冷却器400的管路上。
其中，第一流道110用于流动冷剂，第二流道120用于流动天然气，第三流道130用于流动从储存罐200排出的BOG，第四流道140用于流动经压缩机300增压后的BOG。天然气能同时与冷剂和流动于第三流道内的BOG进行热交换。也就是说，天然气液化过程中，天然气流动于第二流道120中，冷剂流动于第一流道110中，天然气与冷剂产生热交换实现液化。而流动于第二流道120的天然气还能与流动于第三流道130内的BOG产生热交换。流动于第三流道130的BOG用于与流动于第四流道140的BOG和流动于第二流道120内的天然气进行热交换。
本实施例提供的BOG浓缩提氦系统的工作原理如下：
在天然气液化过程中，液化后的天然气也可以称作LNG且被储存罐200收集，储存罐200中产生的BOG可以称作初始BOG，初始BOG经过压缩机300进行增压浓缩形成增压BOG，然后经过BOG冷却器400以及与初始BOG进行换热后实现低温浓缩，最后进入分离罐500中进行气液分离，获取浓缩氦气。并且，在BOG从储存罐200流向分离罐500的过程中，初始BOG流经第三流道130时，初始BOG能够与流经第二流道120的天然气进行热交换，也就是说，初始BOG从液态天然气中分离出来，其温度与液态天然气的温度基本一致，处于较低的温度状态(大致在-160℃以下)，而天然气液化需要放热，正好与温度较低的初始BOG进行热交换，初始BOG带走天然气的热量，使天然气温度降低，从而减少冷剂用于天然气液化的冷量。
同时，初始BOG的冷量还用于增压BOG的低温浓缩，也即初始BOG流动于第三流道130时能与流动于第四流道140的增压BOG进行热交换，使增压BOG液化，如此，初始BOG携带的冷量既能够被天然气利用，还能够被增压BOG利用，提高了能源的利用率，并且，能减少冷剂的能量损耗，降低成本。
本实施例中，可选的，第四流道140独立于第一流道110、第二流道120、第三流道130，并且位于第三流道130远离第二流道120的一侧。经过压缩机300增压的BOG能够进入第四流道140，从而与流经第三流道130的BOG进行热交换，使第四流道140内的BOG再次液化，如此，进一步提高了能源的利用率。
具体的，BOG浓缩提氦系统还包括第一管路600、第二管路610、第三管路620、第四管路630、第五管路640、第六管路650和第七管路660。其中，第一管路600与第二流道120的进口连通，用于将天然气输送至第二流道120中。第二管路610的一端与第二流道120的出口连通，第二管路610的另一端与储存罐200的进口连通，并且，在第二管路610上设置有第一阀门670，通过第一阀门670能够控制LNG进入储存罐200的流量和压力。第三管路620的一端与储存罐200的出口连通，另一端与第三流道130的进口连通。第四管路630的一端与第三流道130的出口连通，第四管路630的另一端与第四流道140的进口连通。第四管路630上依次设置有缓冲罐310、压缩机300和BOG冷却器400，缓冲罐310靠近第三流道130的出口，BOG冷却器400靠近第四流道140的进口，也即从第三流道130流出的BOG先进入缓冲罐310，然后经过压缩机300增压，再流经BOG冷却器400后进入第四流道140。由于压缩机300设于第四管路630上，BOG从储存罐200中出来后与第二流道120中的天然气和第四流道140中的增压浓缩BOG进行热交换，然后进入压缩机300，此时，可以将压缩机300设置为常温压缩机，如果将压缩机300设于第三管路620上，需要采用低温压缩机，而常温压缩机的成本远低于低温压缩机的成本，因此，本实施例中将压缩机300设于第四管路630上有效降低了系统成本。第五管路640的一端与第四流道140的出口连通，第五管路640的另一端与分离罐500的进口连通，并且，在第五管路640上设置有第二阀门680，第二阀门680能够控制第五管路640中流动的BOG的流量和压力。第六管路650的一端与分离罐500的第一出口连通，其中，第一出口用于排出分离出来的浓缩氦气。第六管路650能够将浓缩氦气输送至罐体内储存起来，或者直接输送至深度提纯装置，将浓缩氦气中的氢气等气体分离出去，从而得到更高浓度的氦气。应当理解，提纯装置为现有公知结构，本实施例中为避免叙述重复累赘，不进行具体说明。第七管路660的一端与分离罐500的第二出口连通，第二出口用于排出分离出来的二次LNG，并且第七管路660的另一端与第二管路610连通，使经过提氦后产生的二次LNG回到储存罐200，提升能源的利用率。同时，在第七管路660上设置有第三阀门690，第三阀门690能够控制第七管路660的流量和压力。也即，分离罐500分离出来的气相即为浓缩氦气，而液相为合格的二次LNG，通过第三阀门690调节控制压力和流量后二次LNG直接进入储存罐200。
需要说明的是，第七管路660远离分离罐500的第二出口的一端可以直接与储存罐200的进口连通，将提氦后得到的二次LNG输送至储存罐200。
应当理解，在阀门控制流体在管路中流动的流量为零时，也即阀门关闭了对应的管路，阻断流体流通。
本实施例提供的BOG浓缩提氦系统，从储存罐200中产生的BOG能够参与天然气液化和增加浓缩后的BOG液化，合理利用BOG携带的冷量，提高了能源利用率，降低了成本。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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BOG浓缩提氦系统，其特征在于，包括：
换热器、储存罐、压缩机和分离罐，所述换热器具有相互独立的第一流道、第二流道、第三流道和第四流道；所述第二流道与所述储存罐的进口连通，所述储存罐的出口与所述第三流道的进口连通，所述第三流道的出口通过所述第四流道与所述分离罐连通，所述压缩机设于连通所述储存罐与所述分离罐的管路上；
其中，所述第一流道用于流动冷剂，所述第二流道用于流动天然气，所述第三流道用于流动从所述储存罐排出的BOG，所述第四流道用于流动经所述压缩机增压后的BOG；所述天然气用于与所述冷剂进行热交换，流动于所述第三流道的BOG用于与流动于所述第四流道的BOG进行热交换。
2.根据权利要求1所述的BOG浓缩提氦系统，其特征在于：
所述天然气还用于与流动于所述第三流道内的BOG进行热交换。
3.根据权利要求1所述的BOG浓缩提氦系统，其特征在于：
所述压缩机设于连通所述第三流道的出口和所述第四流道的进口的管路上。
4.根据权利要求3所述的BOG浓缩提氦系统，其特征在于：
所述压缩机设置为常温压缩机。
5.根据权利要求3所述的BOG浓缩提氦系统，其特征在于：
所述压缩机与所述第四流道的进口连通的管路上设置有BOG冷却器。
6.根据权利要求1所述的BOG浓缩提氦系统，其特征在于：
所述第四流道与所述分离罐连通的管路上设置有阀门。
7.根据权利要求1所述的BOG浓缩提氦系统，其特征在于：
所述分离罐具有用于排出浓缩氦气的第一出口以及用于排出LNG的第二出口，所述第二出口与所述储存罐连通。
8.根据权利要求7所述的BOG浓缩提氦系统，其特征在于：
所述第二出口与所述储存罐连通的管路上设置有阀门。
9.根据权利要求1所述的BOG浓缩提氦系统，其特征在于：
所述第二流道与所述储存罐的连通管路上设置有阀门。
10.根据权利要求1所述的BOG浓缩提氦系统，其特征在于：
所述BOG浓缩提氦系统还包括提纯装置，所述提纯装置与所述分离罐的排出浓缩氦气的出口连通。
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