CN220829002U - 一种利用液化天然气冷能的氮气再液化系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种利用液化天然气冷能的氮气再液化系统，包括液化天然气换热模块、多级预冷压缩模块和液氮储能模块；液化天然气换热模块设有第一低温泵、第二换热器、第一换热器、预冷器和空温汽化器；多级预冷压缩模块依次设有预冷器、第一压缩机、第一电动机、第一换热器、第二压缩机、第二电动机和第二换热器；该系统充分回收利用了液化天然气在汽化过程中释放的冷能，从而使得此前机械制冷的电能消耗得以大量的减少，进而达到减少碳排放的技术效果，有助于实现“双碳”目标，且具有客观的经济与社会效益；此外，本实用新型还能满足系统长时间可靠稳定运行的要求，为超导电缆系统提供稳定的冷源。

Description

一种利用液化天然气冷能的氮气再液化系统
技术领域
本实用新型涉及液化天然气冷能利用技术领域，具体来说，涉及一种利用液化天然气冷能的氮气再液化系统。
背景技术
液化天然气，同时携带着大量的冷能，而液化天然气冷能属于“绿色能源”，回收液化天然气冷能可以有效利用能源，是减排二氧化碳的重要手段。
我国超导技术发展迅速，已经应用到了电网领域，如超导电缆、超导限流器等。超导电缆具有交流损耗小、产热小的优点。但由于超导系统工作温度低，需要配置大型且稳定的制冷站，因此超导电缆等技术的推广仍存在一定阻力。
利用循环液氮追流冷却超导电缆，不仅能保证其工作性能，还能够及时带走通电产生的热负荷，同时避免发生热量积聚致使液氮汽化的事故。
为保证循环液氮持续稳定供冷，需要对系统内的氮气进行再液化处理。氮气再液化系统的冷源通常为逆布雷顿循环制冷机、斯特林制冷机、抽空减压制冷等。逆布雷顿循环制冷机和斯特林制冷机的造价、维护成本均较高，而抽空减压制冷运行稳定性较差。利用液化天然气冷能对氮气进行再液化能够有效避免上述难题，还能减少机械制冷的大量电能消耗，具有可观的经济与社会效益。
实用新型内容
针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种利用液化天然气冷能的氮气再液化系统，能够克服现有技术的上述不足。
为实现上述技术目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种利用液化天然气冷能的氮气再液化系统；
该利用液化天然气冷能的氮气再液化系统包括液化天然气换热模块、多级预冷压缩模块和液氮储能模块；
所述液化天然气换热模块通过天然气管道依次设有第一低温泵、第二换热器、第一换热器、预冷器和空温汽化器，所述第一低温泵入口与上游液化天然气储罐相连接，所述空温汽化器出口与下游天然气管网相连接；
所述多级预冷压缩模块通过氮气管道依次设有预冷器、第一压缩机、第一电动机、第一换热器、第二压缩机、第二电动机和第二换热器，所述预冷器内的氮气管道入口为氮气输入端，所述第二换热器内的氮气管道出口与液氮储罐相连接；
所述液氮储能模块包括液氮储罐。
进一步地，该利用液化天然气冷能的氮气再液化系统还包括液氮释能模块；
所述液氮释能模块包括液氮池，所述液氮池一端通过液氮管路连接有第二低温泵，所述第二低温泵另一端与所述液氮储罐相连接，所述液氮池设有液氮池出口和液氮池入口，所述液氮池出口与超导电缆冷却循环入口相连接，所述液氮池入口与超导电缆冷却循环出口相连接，所述液氮池的顶部设有与所述预冷器相连接的管道。
进一步地，所述液化天然气换热模块中所述第一低温泵前端连接设有液化天然气流量计。
进一步地，所述液氮池入口与超导电缆冷却循环出口相连接处设有一调节阀。
进一步地，所述液氮池出口与超导电缆冷却循环入口相连接处设有液氮流量计和第三低温泵。
进一步地，所述液氮池出口与超导电缆冷却循环入口相连接处设有第二调节阀和第三调节阀。
进一步地，所述预冷器和所述液氮池连接的管路上设有第四调节阀。
本实用新型的有益效果：通过提供一种利用液化天然气冷能的氮气再液化系统，充分回收利用了液化天然气在汽化过程中释放的冷能，从而使得此前机械制冷的电能消耗得以大量的减少；此外，本实用新型还能满足系统长时间可靠稳定运行的要求，为超导电缆系统提供稳定的冷源。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。
图1是根据本实用新型实施例所述的一种利用液化天然气冷能的氮气再液化系统的原理示意图；
图中：11、第一低温泵；12、第二换热器；13、第一换热器；14、预冷器；15、空温汽化器；16、液化天然气流量计；21、第一压缩机；22、第二压缩机；23、第四调节阀；24、第一电动机；25、第二电动机；31、液氮储罐；32、液压计；33、液氮加注口；34、安全阀；35、加注阀；41、液氮池；42、第二低温泵；43、第一调节阀；44、第二调节阀；45、第三调节阀；46、液氮流量计；47、液氮池出口；48、液氮池入口；49、第三低温泵。
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所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要理解的是，在本实用新型的实施方式的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本实用新型的实施方式和简化描述，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实施方式的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的实施方式的描述中，“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图1所示，根据本实用新型实施例所述的一种利用液化天然气冷能的氮气再液化系统，包括液化天然气换热模块、多级预冷压缩模块和液氮储能模块；
所述液化天然气换热模块通过天然气管道依次设有第一低温泵11、第二换热器12、第一换热器13、预冷器14和空温汽化器15，所述第一低温泵11入口与上游液化天然气储罐相连接，所述空温汽化器15出口与下游天然气管网相连接；换热器内，液化天然气为冷却介质，氮气或液氮为被冷却介质；
所述多级预冷压缩模块通过氮气管道依次设有预冷器14、第一压缩机21、第一电动机24、第一换热器13、第二压缩机22、第二电动机25和第二换热器12，预冷器14内氮气管道出口接第一压缩机21入口，第一压缩机21出口接第一换热器13氮气管道入口，第一换热器13氮气出口接第二压缩机22入口，第二压缩机22出口接第二换热器12氮气管道入口，第二换热器12内氮气被冷却成液氮，所述预冷器14内的氮气管道入口为氮气输入端，所述第二换热器12内的氮气管道出口与液氮储罐31相连接；
所述液氮储能模块包括液氮储罐31。
在一些实施例中，该系统还包括液氮释能模块；
所述液氮释能模块包括液氮池41，所述液氮池41一端通过液氮管路连接有第二低温泵42，所述第二低温泵42另一端与所述液氮储罐31相连接，所述液氮池41设有液氮池出口47和液氮池入口48，所述液氮池出口47与超导电缆冷却循环入口相连接，所述液氮池入口48与超导电缆冷却循环出口相连接，所述液氮池41的顶部设有与所述预冷器14相连接的管道。
在一些实施例中，所述液化天然气换热模块中所述第一低温泵11前端连接设有液化天然气流量计16。
在一些实施例中，所述液氮池出口47与超导电缆冷却循环入口相连接处设有液氮流量计46和第三低温泵49。
在一些实施例中，所述液氮池入口48与超导电缆冷却循环出口相连接处设有第一调节阀43。
在一些实施例中，所述液氮池出口47与超导电缆冷却循环入口相连接处设有第二调节阀44和第三调节阀45。
在一些实施例中，所述预冷器14和所述液氮池41连接的管路上设有第四调节阀23。
为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本实用新型的上述技术方案的工作原理进行详细说明。
在具体使用时，根据本实用新型所述的一种利用液化天然气冷能的氮气再液化系统；
在液化天然气换热模块中，液化天然气在各级换热器中升温换热，转化成液化天然气-天然气混合物，最终汽化为低温天然气，经空温汽化器再次升温成天然气后送去天然气终端用户；
在多级预冷压缩模块中，液氮池顶部的氮气经过两次预冷压缩和一次深度冷却，最后再次液化成液氮。在此过程中，首先，氮气进入预冷器与低温天然气换热降温，随后进入第一压缩机被压缩成高温中压氮气；接着，高温中压氮气进入第一换热器与液化天然气-天然气混合物换热后转化为低温中压氮气，随后进入第二压缩机再次被压缩，转化为高温高压氮气；然后，高温高压氮气通入第一换热器中进行深度冷却，进一步降温成液氮进入液氮储罐内。
在所述的液氮释能模块中，液氮被第二低温泵抽出进入液氮池，液氮池内液氮被第三低温泵抽出进入超导电缆冷却循环系统中循环，循环回流到液氮池的液氮一部分因为吸热汽化成氮气，氮气聚集在液氮池顶部，通过顶部氮气出口，重新进入多级预冷压缩循环模块中再液化。
综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过提供一种利用液化天然气冷能的氮气再液化系统，充分回收利用了液化天然气在汽化过程中释放的冷能，从而使得此前机械制冷的电能消耗得以大量的减少；此外，本实用新型还能满足系统长时间可靠稳定运行的要求，为超导电缆系统提供稳定的冷源。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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 (7)

1.一种利用液化天然气冷能的氮气再液化系统，其特征在于，包括液化天然气换热模块、多级预冷压缩模块和液氮储能模块；
所述液化天然气换热模块通过天然气管道依次设有第一低温泵（11）、第二换热器（12）、第一换热器（13）、预冷器（14）和空温汽化器（15），所述第一低温泵（11）入口与上游液化天然气储罐相连接，所述空温汽化器（15）出口与下游天然气管网相连接；
所述多级预冷压缩模块通过氮气管道依次设有预冷器（14）、第一压缩机（21）、第一电动机（24）、第一换热器（13）、第二压缩机（22）、第二电动机（25）和第二换热器（12），所述预冷器（14）内的氮气管道入口为氮气输入端，所述第二换热器（12）内的氮气管道出口与液氮储罐（31）相连接；
所述液氮储能模块包括液氮储罐（31）。
2.根据权利要求1所述的一种利用液化天然气冷能的氮气再液化系统，其特征在于，包括液氮释能模块；
所述液氮释能模块包括液氮池（41），所述液氮池（41）一端通过液氮管路连接有第二低温泵（42），所述第二低温泵（42）另一端与所述液氮储罐（31）相连接，所述液氮池（41）设有液氮池出口（47）和液氮池入口（48），所述液氮池出口（47）与超导电缆冷却循环入口相连接，所述液氮池入口（48）与超导电缆冷却循环出口相连接，所述液氮池（41）的顶部设有与所述预冷器（14）相连接的管道。
3.根据权利要求1所述的一种利用液化天然气冷能的氮气再液化系统，其特征在于，所述液化天然气换热模块中所述第一低温泵（11）前端连接设有液化天然气流量计（16）。
4.根据权利要求2所述的一种利用液化天然气冷能的氮气再液化系统，其特征在于，所述液氮池出口（47）与超导电缆冷却循环入口相连接处设有液氮流量计（46）和第三低温泵（49）。
5.根据权利要求2所述的一种利用液化天然气冷能的氮气再液化系统，其特征在于，所述液氮池入口（48）与超导电缆冷却循环出口相连接处设有第一调节阀（43）。
6.根据权利要求2所述的一种利用液化天然气冷能的氮气再液化系统，其特征在于，所述液氮池出口（47）与超导电缆冷却循环入口相连接处设有第二调节阀（44）和第三调节阀（45）。
7.根据权利要求2所述的一种利用液化天然气冷能的氮气再液化系统，其特征在于，所述预冷器（14）和所述液氮池（41）连接的管路上设有第四调节阀（23）。
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