專(zhuān)利名稱：回收液化天然氣冷能的冷媒無(wú)相變冷庫(kù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種回收利用液化天然氣(LNG)冷能的冷庫(kù)，尤其是一種保持中間冷媒 不發(fā)生相變的回收液化天然氣冷能的冷媒無(wú)相變冷庫(kù)，屬于節(jié)能與制冷技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
天然氣是三大主要能源之一，由于其高效和清潔而被廣泛使用。為了便于遠(yuǎn)洋運(yùn)輸， 往往把氣態(tài)的天然氣進(jìn)行液化處理，形成液化天然氣(LNG)，每生產(chǎn)一噸LNG的動(dòng)力消 耗約為850kWh，而LNG在接收站氣化成常溫氣體供給用戶的過(guò)程中將釋放出大量的冷能， 為830 860kJ/kg。這部分冷能通常被海水或空氣帶走，不僅造成了極大的能源浪費(fèi)，也 會(huì)影響周?chē)Ｓ蚣暗貐^(qū)的生態(tài)環(huán)境。如果能利用好這部分的冷能，則能達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)。
傳統(tǒng)的電制冷行業(yè)是耗能大戶，據(jù)初步的估算，目前制冷設(shè)備所消耗的電能約占全世 界生產(chǎn)電能的15%左右。在一般的食品工廠的生產(chǎn)中，冷庫(kù)動(dòng)力消耗約占全廠總耗電量的 50% 60%。目前從節(jié)能減排的角度考慮，己將LNG冷能利用于低溫冷庫(kù)的制冷。
已有技術(shù)中，申請(qǐng)?zhí)枮?00720007870.7，名稱為"一種LNG冷能梯級(jí)、集成利用系 統(tǒng)"的實(shí)用新型專(zhuān)利，主要討論了液化天然氣氣化站、冷能服務(wù)公司和冷能利用公司之間 如何協(xié)調(diào)利用LNG冷能的問(wèn)題。其中也涉及到了冷庫(kù)制冷的問(wèn)題，但是沒(méi)有深入說(shuō)明冷 庫(kù)流程等細(xì)節(jié)的技術(shù)問(wèn)題，只是從整體作為一類(lèi)冷能利用公司概括介紹。申請(qǐng)?zhí)枮?200420114636.0，名稱為"回收液化天然氣冷能用于冷庫(kù)的制冷裝置"的實(shí)用新型專(zhuān)利， 其采用了 R410A回收LNG冷能用于冷庫(kù)制冷技術(shù)，中間冷媒通過(guò)氣態(tài)到液態(tài)的冷凝過(guò)程 吸收LNG的冷量，再通過(guò)液態(tài)到氣態(tài)的蒸發(fā)過(guò)程將冷量傳遞到冷庫(kù)中。該流程由于涉及 氣液相變過(guò)程，中間冷媒比容變化很大，氣態(tài)部分管路體積很大，氣態(tài)流速較高，控制較 困難，并且冷能只在單個(gè)冷庫(kù)中一次利用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)不足，本發(fā)明提出了一種回收液化天然氣冷能的無(wú)相變冷庫(kù)，使得 冷庫(kù)中的中間冷媒在整個(gè)循環(huán)中保持液態(tài)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了冷媒冷量的梯級(jí)利用，并且負(fù)荷波
動(dòng)時(shí)也能相應(yīng)調(diào)節(jié)。整個(gè)流程裝置簡(jiǎn)單，控制方便，節(jié)省了大量的電能和固定投資，實(shí)現(xiàn) 了節(jié)能減排的要求。本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明包括LNG儲(chǔ)罐，LNG低溫泵，第一LNG 流量閥，第一LNG氣化器，第二LNG流量閥，LNG-冷媒換熱器，第二LNG氣化器，冷 媒流量閥，第一冷庫(kù)風(fēng)機(jī)，第一冷庫(kù)換熱器，第二冷庫(kù)風(fēng)機(jī)，第二冷庫(kù)換熱器，第三冷庫(kù) 風(fēng)機(jī)，第三冷庫(kù)換熱器，冷媒低溫儲(chǔ)罐，低溫冷媒泵。
LNG儲(chǔ)罐與LNG低溫泵進(jìn)口相連接；LNG低溫泵出口分別通過(guò)第一 LNG流量閥和 第二 LNG流量閥與第一 LNG氣化器的進(jìn)口和LNG-冷媒換熱器的LNG側(cè)管路進(jìn)口相連； 第一 LNG氣化器出口與天然氣管網(wǎng)相連接；LNG-冷媒換熱器的LNG側(cè)的管路出口通過(guò) 第二 LNG汽化器與天然氣管網(wǎng)相連接；LNG-冷媒換熱器的冷媒側(cè)管路出口通過(guò)冷媒流量 閥與第一冷庫(kù)換熱器進(jìn)口連接，第一冷庫(kù)換熱器出口與第二冷庫(kù)換熱器進(jìn)口連接，第二冷 庫(kù)換熱器出口與第三冷庫(kù)換熱器進(jìn)口連接，第三冷庫(kù)換熱器的出口依次通過(guò)冷媒低溫儲(chǔ)罐 和低溫冷媒泵與LNG-冷媒換熱器的冷媒側(cè)管路入口連接。第一冷庫(kù)的風(fēng)機(jī)安裝在第一冷 庫(kù)換熱器旁，第二冷庫(kù)風(fēng)機(jī)在第二冷庫(kù)換熱器旁，第三冷庫(kù)風(fēng)機(jī)在第三冷庫(kù)換熱器旁。
本發(fā)明裝置可實(shí)現(xiàn)LNG冷能回收和中間冷媒無(wú)相變的冷能利用。
1) LNG冷能回收
LNG低溫泵從LNG儲(chǔ)罐中抽出-162'C的液化天然氣，將其增壓到6.0 7.0MPa，由于 沿程管路運(yùn)輸時(shí)有漏熱，溫度將升高到-160 -15(TC;然后將該高壓低溫的LNG分成兩路， 其中一路經(jīng)第一 LNG流量閥后進(jìn)入第一 LNG汽化器中進(jìn)行氣化，溫度升高到常溫附近， 壓力降低到5.5 6.5MPa;氣化后的天然氣直接進(jìn)入城市的天然氣管網(wǎng)；另一路經(jīng)第二LNG 流量閥后進(jìn)入LNG-冷媒換熱器同冷媒換熱，溫度升高到-55 -40'C;再經(jīng)第二LNG氣化 器升溫至常溫附近；最后也進(jìn)入城市天然氣管網(wǎng)。
2) 中間冷媒冷能利用
采用R410A做中間冷媒，在LNG-冷媒換熱器中從LNG中獲得冷量，溫度下降到-100 -90°C;經(jīng)冷媒流量閥后進(jìn)入第一冷庫(kù)的換熱器中，通過(guò)旁邊的風(fēng)機(jī)對(duì)第一冷庫(kù)內(nèi)空氣進(jìn)行 冷卻，使得冷媒溫度升高到-80 -7(TC;然后進(jìn)入到第二冷庫(kù)的換熱器中，同樣溫度升高 到-45 —35-C;接著進(jìn)入到第三冷庫(kù)的換熱器中升溫到-35 -25匸；最后經(jīng)過(guò)儲(chǔ)液罐進(jìn)入低 溫冷媒泵加壓，接著進(jìn)入LNG-冷媒換熱器而循環(huán)使用。
本發(fā)明的有益效果
1) 當(dāng)冷庫(kù)所需冷量改變時(shí)，通過(guò)第二LNG流量閥來(lái)控制進(jìn)入LNG-冷媒換熱器的LNG 氣化量來(lái)滿足冷量需求。該冷庫(kù)避免了電制冷而具有顯著的節(jié)能減排的效果。
2) 當(dāng)城市所需的天然氣總量變化時(shí)，通過(guò)第一 LNG流量閥來(lái)控制進(jìn)入第一 LNG氣化
4器的汽化量，而保證對(duì)LNG-冷媒換熱器的正常LNG供應(yīng)量不變。
3) 在三個(gè)冷庫(kù)的換熱器中，冷媒R410A都沒(méi)有蒸發(fā)，整個(gè)循環(huán)中的冷媒都保持液相 狀態(tài)，便于控制。
4) 當(dāng)冷庫(kù)中總負(fù)荷改變時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)冷媒流量閥來(lái)控制冷媒的流量。
5) 當(dāng)各冷庫(kù)的負(fù)荷改變時(shí)，可以通過(guò)控制各自的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)改變換熱強(qiáng)度，達(dá)到溫度 控制目的。


圖1為本發(fā)明回收液化天然氣冷能的冷媒無(wú)相變冷庫(kù)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖中，1 LNG儲(chǔ)罐，2 LNG低溫泵，3第一 LNG流量閥，4第一 LNG氣化器，5第
二LNG流量閥，6LNG-冷媒換熱器，7第二LNG氣化器，8冷媒流量閥，9第一冷庫(kù)風(fēng)
機(jī)，10第一冷庫(kù)換熱器，11第二冷庫(kù)風(fēng)機(jī)，12第二冷庫(kù)換熱器，13第三冷庫(kù)風(fēng)機(jī)，14
第三冷庫(kù)換熱器，15冷媒低溫儲(chǔ)罐，16低溫冷媒泵。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明冷庫(kù)用于金槍魚(yú)和一般魚(yú)蟲(chóng)下冷藏的具體實(shí)施做進(jìn)一步描述。
如圖1所示，本發(fā)明包括LNG儲(chǔ)罐1， LNG低溫泵2，第一 LNG流量閥3，第一 LNG氣化器4，第二LNG流量閥5， LNG-冷媒換熱器6，第二 LNG氣化器7，冷媒流量 閥8，第一冷庫(kù)風(fēng)機(jī)9，第一冷庫(kù)換熱器IO，第二冷庫(kù)風(fēng)機(jī)ll，第二冷庫(kù)換熱器12，第三 冷庫(kù)風(fēng)機(jī)13，第三冷庫(kù)換熱器14，冷媒低溫儲(chǔ)罐15，低溫冷媒泵16。
LNG儲(chǔ)罐1與LNG低溫泵2進(jìn)口相連接；LNG低溫泵2出口分別通過(guò)第一 LNG流 量閥3和第二 LNG流量閥5與第一 LNG氣化器4的進(jìn)口和LNG-冷媒換熱器6的LNG側(cè) 管路進(jìn)口相連；第一LNG汽化器4出口與天然氣管網(wǎng)相連接；LNG-冷媒換熱器6的LNG 側(cè)的管路出口通過(guò)第二 LNG氣化器7與天然氣管網(wǎng)相連接；LNG-冷媒換熱器6的冷媒側(cè) 管路出口通過(guò)冷媒流量閥8與第一冷庫(kù)換熱器10進(jìn)口連接，第一冷庫(kù)換熱器10出口與第 二冷庫(kù)換熱器12進(jìn)口連接，第二冷庫(kù)換熱器12出口與第三冷庫(kù)換熱器14進(jìn)口連接，第 三冷庫(kù)換熱器14的出口依次通過(guò)冷媒低溫儲(chǔ)罐15和低溫冷媒泵16與LNG-冷媒換熱器6 的冷媒側(cè)管路入口連接。第一冷庫(kù)風(fēng)機(jī)9安裝在第一冷庫(kù)換熱器10旁，第二冷庫(kù)風(fēng)機(jī)ll 安裝在第二冷庫(kù)換熱器12旁，第三冷庫(kù)風(fēng)機(jī)13安裝在第三冷庫(kù)換熱器14旁。
一般來(lái)說(shuō)液化天然氣接收站都是建在港口附近， 一來(lái)是方便LNG船運(yùn)輸，二來(lái)是方 便用海水氣化器氣化LNG，而一般水產(chǎn)品冷庫(kù)也建在港口附近，方便遠(yuǎn)洋捕撈船卸貨后冷 凍保鮮。由此考慮把冷庫(kù)建在LNG接收站附近，就地利用其冷能。在此以總?cè)萘?000t的冷庫(kù)為例，分三間以適應(yīng)不同的冷藏或冷凍產(chǎn)品第一冷庫(kù)的最低溫度是-6(TC，為金槍 魚(yú)冷藏庫(kù)；第二冷庫(kù)的溫度是-28t:，為魚(yú)蝦凍結(jié)庫(kù)；第三冷庫(kù)的溫度是-18'C，為魚(yú)蝦冷 藏庫(kù)。
LNG低溫泵2從LNG儲(chǔ)罐1中抽出-162'C的液化天然氣，將其增壓到6.5MPa，由于 沿程管路運(yùn)輸時(shí)有漏熱，溫度將升高到-15(TC左右；然后將其分成兩路， 一路LNG經(jīng)第一 LNG流量閥3后進(jìn)入第一LNG汽化器4中進(jìn)行氣化，溫度升高到常溫附近，壓力降低到 6.0MPa;氣化后的氣體直接進(jìn)入城市的天然氣管網(wǎng)；另一路LNG經(jīng)第二LNG流量閥5后 進(jìn)入LNG-冷媒換熱器6同冷媒換熱，溫度升高到-55'C;再經(jīng)第二 LNG氣化器7升溫至 常溫附近；最后也進(jìn)入城市天然氣管網(wǎng)。當(dāng)天然氣管網(wǎng)的負(fù)荷變化而冷庫(kù)負(fù)荷不變時(shí)，調(diào) 整LNG低溫泵2轉(zhuǎn)速以及第一 LNG流量閥3和第二 LNG流量閥5的開(kāi)度，來(lái)調(diào)節(jié)天然 氣管網(wǎng)中天然氣的流量。同理，當(dāng)天然氣管網(wǎng)的負(fù)荷不變而冷庫(kù)負(fù)荷變換時(shí)，也可調(diào)整LNG 低溫泵2轉(zhuǎn)速以及第一 LNG流量閥3和第二 LNG流量閥5的開(kāi)度，來(lái)調(diào)節(jié)天然氣管網(wǎng)中 天然氣的流量。
采用R410A為冷庫(kù)循環(huán)的冷媒，R410A置放于冷媒低溫儲(chǔ)罐15內(nèi)，冷媒在LNG-冷 媒換熱器6中從LNG中獲得冷量，溫度下降到-10(TC，壓力為0.65MPa;經(jīng)冷媒流量閥8 后進(jìn)入第一冷庫(kù)換熱器10中，通過(guò)第一冷庫(kù)風(fēng)機(jī)9對(duì)冷庫(kù)內(nèi)空氣進(jìn)行冷卻，使得冷媒溫 度升高到-75。C，壓力下降到0.55MPa;然后進(jìn)入到第二冷庫(kù)換熱器12中，同樣溫度升高 到-38。C左右，壓力也下降到0.45Mpa;接著進(jìn)入到第三冷庫(kù)換熱器14中升溫到-25"左右， 壓力為0.35MPa;最后經(jīng)冷媒低溫儲(chǔ)罐15進(jìn)入低溫冷媒泵16加壓至0.75MPa，進(jìn)入LNG-冷媒換熱器6中完成循環(huán)。在冷媒循環(huán)過(guò)程中，通過(guò)傳感器對(duì)各冷庫(kù)中的冷媒溫度和壓力 進(jìn)行采集和觀測(cè)，并判斷冷媒是否處在液相狀態(tài)，當(dāng)冷庫(kù)熱負(fù)荷增大，冷媒有氣化的趨勢(shì) 時(shí)，可以增大LNG低溫泵2轉(zhuǎn)速以及第二LNG流量閥5的開(kāi)度，使得進(jìn)入LNG-冷媒換 熱器6的LNG流量增大，傳給冷媒R410A的冷量也隨之增大，使得冷媒R410A的溫度降 低，避免發(fā)生相變。
如果這三個(gè)冷庫(kù)中的熱負(fù)荷有任何一個(gè)改變，則可以通過(guò)控制電路控制該冷庫(kù)風(fēng)機(jī)的 轉(zhuǎn)速，改變傳熱強(qiáng)度，使得流經(jīng)該換熱器冷媒的溫升改變，從而改變了給冷庫(kù)的冷量，保 持冷庫(kù)內(nèi)恒溫的特點(diǎn)。在某些特殊情況下，如在改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不足以來(lái)彌補(bǔ)冷庫(kù)負(fù)荷的 波動(dòng)，或冷媒低溫儲(chǔ)罐15中的冷媒溫度過(guò)高而將要汽化時(shí)，考慮調(diào)整冷媒流量閥8的開(kāi) 度來(lái)改變流程中冷媒的供應(yīng)量，使得各冷庫(kù)所需冷量得以滿足，并且保證流程中冷媒不發(fā) 生相變。
權(quán)利要求
1、一種回收液化天然氣冷能的冷媒無(wú)相變冷庫(kù)，包括LNG儲(chǔ)罐(1)，LNG低溫泵(2)，第一LNG流量閥(3)，第一LNG氣化器(4)，第二LNG流量閥(5)，LNG-冷媒換熱器(6)，第二LNG氣化器(7)，冷媒流量閥(8)，第一冷庫(kù)風(fēng)機(jī)(9)，第一冷庫(kù)換熱器(10)，第二冷庫(kù)風(fēng)機(jī)(11)，第二冷庫(kù)換熱器(12)，第三冷庫(kù)風(fēng)機(jī)(13)，第三冷庫(kù)換熱器(14)，冷媒低溫儲(chǔ)罐(15)，低溫冷媒泵(16)，其特征在于LNG儲(chǔ)罐(1)與LNG低溫泵(2)進(jìn)口相連接；LNG低溫泵(2)出口分別通過(guò)第一LNG流量閥(3)和第二LNG流量閥(5)與第一LNG氣化器(4)的進(jìn)口和LNG-冷媒換熱器(6)的LNG側(cè)管路進(jìn)口相連；第一LNG汽化器(4)出口與天然氣管網(wǎng)相連接；LNG-冷媒換熱器(6)的LNG側(cè)的管路出口通過(guò)第二LNG氣化器(7)與天然氣管網(wǎng)相連接；LNG-冷媒換熱器(6)的冷媒側(cè)管路出口通過(guò)冷媒流量閥(8)與第一冷庫(kù)換熱器(10)進(jìn)口連接，第一冷庫(kù)換熱器(10)出口與第二冷庫(kù)換熱器(12)進(jìn)口連接，第二冷庫(kù)換熱器(12)出口與第三冷庫(kù)換熱器(14)進(jìn)口連接，第三冷庫(kù)換熱器(14)的出口依次通過(guò)冷媒低溫儲(chǔ)罐(15)和低溫冷媒泵(16)與LNG-冷媒換熱器(6)的冷媒側(cè)管路入口連接；第一冷庫(kù)風(fēng)機(jī)(9)安裝在第一冷庫(kù)換熱器(10)旁，第二冷庫(kù)風(fēng)機(jī)(11)安裝在第二冷庫(kù)換熱器(12)旁，第三冷庫(kù)風(fēng)機(jī)(13)安裝在第三冷庫(kù)換熱器(14)旁。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收液化天然氣冷能的冷媒無(wú)相變冷庫(kù)，其特征是所述的 第一冷庫(kù)內(nèi)冷藏金槍魚(yú)，其溫度為-6(TC，第二冷庫(kù)內(nèi)冷凍魚(yú)蝦，溫度為-28。C，第三冷庫(kù) 內(nèi)冷藏魚(yú)蝦，溫度為-18'C。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收液化天然氣冷能的冷媒無(wú)相變冷庫(kù)，其特征是所述的 冷媒低溫儲(chǔ)罐(15)內(nèi)置放冷媒R410A。
全文摘要
回收液化天然氣冷能的冷媒無(wú)相變冷庫(kù)，屬于節(jié)能與制冷技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明包括LNG儲(chǔ)罐，LNG低溫泵，LNG汽化器，LNG-冷媒換熱器，冷庫(kù)換熱器，冷庫(kù)風(fēng)機(jī)，冷媒低溫儲(chǔ)罐，低溫冷媒泵以及各種流量閥。本發(fā)明選擇R410A為冷媒，從液化天然氣中獲得冷量后依次進(jìn)入各冷庫(kù)，使得冷媒逐級(jí)釋放冷量，實(shí)現(xiàn)了冷能的梯級(jí)利用。整個(gè)過(guò)程中冷媒是全液態(tài)運(yùn)行，在各冷庫(kù)的換熱器中不發(fā)生相變；其冷庫(kù)所需的冷量變換是通過(guò)調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和調(diào)節(jié)冷媒的流量來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明具有顯著的節(jié)能減排效果。
文檔編號(hào)F25D3/10GK101619914SQ20091005597
公開(kāi)日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月6日
發(fā)明者林文勝, 黃美斌 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)