一種lng冷能梯級利用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種LNG冷能梯級利用系統(tǒng)，包括：LNG接收站，用以儲存LNG，并將其依次輸送至后續(xù)的階梯式利用冷能的多個用冷子系統(tǒng)中，所述多個用冷子系統(tǒng)階梯式地消耗LNG中的冷能，最終實現LNG的氣化；輸送系統(tǒng)，與所述氣化系統(tǒng)管道連接，將氣態(tài)天然氣輸送至城市管網中的各個天然氣用戶。本實用新型實現了在同一生產區(qū)域對LNG冷能梯級利用，不必為了要利用冷能而額外建設裝置，使得LNG冷能的有效能最大化利用，并且減少了不同裝置之間的管路連接，降低壓力損失，便于工程實施。
【專利說明】一種LNG冷能梯級利用系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及能源【技術領域】，特別涉及液化天然氣(LNG)的冷能利用【技術領域】?！颈尘凹夹g】
[0002]液化天然氣(LNG)是氣態(tài)的天然氣經過脫水、脫酸性氣、脫重烴等一系列的預處理過程后，經過液化工藝得到的低溫(_162°C)、低壓(0.2MPa)的液態(tài)烴類混合物。天然氣在使用時一般為氣態(tài)燃料，作為民用或LNG燃氣電廠的燃料，因此必須將儲罐中的LNG氣化后送入城市管網。天然氣的主要成分是甲烷，含量一般在80%以上，每氣化I千克LNG需要大約850kJ的能量。這些冷能如果能夠被充分利用，將會對提高能源的綜合利用率起很大的作用。
[0003]LNG的冷能利用有多種方式，最常見的有冷能發(fā)電和冷能空氣分離，其次還有海水淡化、冷庫、冰雪場、制造干冰等方式。每種利用方式，都只利用了 LNG從-160°C到常溫這一溫度范圍中的某一段范圍的能量。冷能空分需要的冷量范圍最接近LNG的溫度，這種方式對于LNG冷能的利用從熱力學角度上講效率最高，但其浪費了 LNG較高溫度段的冷能；制造干冰和冷庫等利用方式，利用了 LNG的中冷溫度段的冷能，而浪費了其寶貴的低溫冷能。于是出現了按照LNG的溫度范圍逐級匹配的梯級利用方式。
[0004]國內外已經出現了許多關于LNG冷能利用的專利和文章，某些應用也已工業(yè)化。如，CN00128935.7公開了一種將LNG的冷能與中央空調循環(huán)水進行換熱的方法，為單一利用方式，且只利用了 LNG接近常溫的冷能，其冷量損失較大。
[0005]CN200810121860.5公開了一種冷能空氣分離制液氮的方法，也屬于單一利用方式。
[0006]CN200720007870.7公開了一種梯級利用LNG冷能的方法，是針對LNG衛(wèi)星站的冷能回收，介紹了集合冷能發(fā)電、冷庫、室內滑冰場和空調四種利用方式的梯級利用方法，對于LNG的冷能有了相對充分的回收。但是通常情況下，LNG經過了冷能發(fā)電后，其壓力已經非常低了，再將其利用到下游其他方式之中時，還需消耗機械功來對LNG增壓。這樣雖然對于其冷的能量利用的更多，但是卻額外消耗了機械功，綜合衡量，能量利用效率受到影響。
[0007]CN201220549483.7公開了另一種更為完全的LNG冷能的梯級利用方法，包含了從BOG再冷凝、冷能空分、液體C02制造、冷能發(fā)電、到冷庫的多種單一利用方式，其解決了前一個專利中未解決的氣化站的調峰問題，但是同樣遇到了冷能發(fā)電后LNG壓力不足的問題，而且系統(tǒng)過于復雜，在實際操作上并不容易實現。
[0008]由于LNG接收站需要建設在離港口較近的地方，LNG的氣化在接收站內進行，氣化后的合格天然氣外輸進入城市管網。接收站建設地點通常距離城市比較遠，有些甚至需要在荒島或者填海建設，淡水資源缺乏；而接收站裝置的運行，與普通化工廠一樣需要循環(huán)水、生活用水等淡水，有多種換熱設備需要冷卻(例如壓縮機后冷卻器等)，并且在國內海港資源緊缺的情況下，接收站一般不可能占用大量用地，附近可利用空地較少。因此，開發(fā)一套能夠被接收站內部消耗的冷能梯級利用系統(tǒng)，通過占地最少而又最大化利用LNG冷能的方案，使得盡少增加設備裝置，同時便于產品外輸及二次利用，成為本領域技術人員亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0009]本實用新型的目的在于解決目前存在的LNG冷能利用效率不高、且冷能利用系統(tǒng)結構復雜、不易操作的缺陷，提供一種利用率高、壓力損失小、結構簡單的LNG冷能梯級利用系統(tǒng)。
[0010]為達上述目的，本實用新型提供以下技術方案:
[0011]一種LNG冷能梯級利用系統(tǒng)，包括:
[0012]LNG接收站，用以儲存LNG，并將其輸送至后續(xù)氣化裝置中；
[0013]氣化系統(tǒng)，包括多個用冷子系統(tǒng)，所述多個用冷子系統(tǒng)階梯式地消耗LNG中的冷能，最終實現LNG的氣化；
[0014]輸送系統(tǒng)，與所述氣化系統(tǒng)管道連接，將氣態(tài)天然氣輸送至城市管網中的各個天然氣用戶。
[0015]根據本實用新型提出的LNG冷能梯級利用系統(tǒng)，還包括加壓泵，通過管道連接在所述LNG接收站和所述氣化系統(tǒng)之間，用于向LNG加壓。
[0016]根據本實用新型提出的LNG冷能梯級利用系統(tǒng)，所述氣化系統(tǒng)包括:
[0017]空氣分離裝置，與所述加壓泵管道連接，用以回收深冷溫度段的LNG冷能，其包括中央控制室、板翅式換熱器、空氣壓縮機、后冷卻器及輔助換熱器；
[0018]海水淡化裝置，與所述空氣分離裝置管道連接，用以回收中冷溫度段的LNG冷能，其中包括中央控制室、換熱器、海水泵、冷媒泵和洗滌水泵；
[0019]初級蓄冷裝置，與所述海水淡化裝置管道連接，用以回收次中冷溫度段的LNG冷能，其包括換熱器、泵；
[0020]次級蓄冷裝置，與所述初級蓄冷裝置管道相連，用以回收普冷溫度段的LNG冷能，其包括換熱器、泵。
[0021]根據本實用新型提出的LNG冷能梯級利用系統(tǒng)，所述初級蓄冷裝置中采用乙二醇水溶液作為中間冷媒。
[0022]根據本實用新型提出的LNG冷能梯級利用系統(tǒng)，所述次級蓄冷裝置中采用循環(huán)水作為中間冷媒。
[0023]根據本實用新型提出的LNG冷能梯級利用系統(tǒng)，所述LNG接收站內部還包括中央控制室、壓縮機和換熱器。
[0024]與現有技術相比，本實用新型的有益效果在于:
[0025]本實用新型實現了在同一生產區(qū)域對LNG冷能梯級利用，不必為了要利用冷能而額外建設裝置，使得LNG冷能的有效能最大化利用，并且減少了不同裝置之間的管路連接，降低壓力損失，便于工程實施。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型的系統(tǒng)結構示意圖?！揪唧w實施方式】
[0027]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)作性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0028]請參閱圖1，為本實用新型的系統(tǒng)結構示意圖。本實用新型采用四級梯度利用冷能的方式，從_160°C到常溫的溫度范圍進行逐級匹配的利用，能夠最大限度的減少額外機械功的消耗。
[0029]如圖1所示，本實用新型主要包括空氣分離裝置、海水淡化裝置、初級蓄冷裝置和次級蓄冷裝置，以及LNG接收站內部的各用冷用戶。其中空氣分離裝置與加壓泵通過管道連接，用以回收深冷溫度段的LNG冷能，其包括中央控制室、板翅式換熱器、空氣壓縮機、后冷卻器及輔助換熱器；海水淡化裝置與空氣分離裝置通過管道連接，用以回收中冷溫度段的LNG冷能，其包括中央控制室、換熱器、海水泵、冷媒泵和洗滌水泵；初級蓄冷裝置與海水淡化裝置通過管道連接，用以回收次中冷溫度段的LNG冷能，其包括換熱器、泵；次級蓄冷裝置與初級蓄冷裝置通過管道相連，用以回收普冷溫度段的LNG冷能，其包括換熱器、泵。另外LNG接收站內部的各用冷用戶包括中央控制室、壓縮機后冷卻器和換熱器，同樣可利用冷能工作。
[0030]具體實施時，LNG從接收站LNG儲液罐輸出后經加壓泵加壓，在_160°C左右的溫度進入空氣分離裝置，在空氣分離裝置內LNG與板翅式換熱器進行換熱，回收其深冷段的冷能。同時空氣分離裝置內還包含中央控制室、空壓機后冷卻器、泵循環(huán)水冷卻等多個用冷用戶，其正常工作需要次中冷和普冷溫度段的冷量來換熱。LNG從空氣分離裝置出來的溫度在-70°C左右，空氣分離裝置的產品為液氧、液氮和液氬，有著廣泛的二次利用市場。由于LNG在空氣分離裝置中只經過一個板翅式換熱器，其壓降一般不大于0.5bar。
[0031]-70°C的LNG接著進入第二級的海水淡化裝置，在海水淡化裝置內LNG與換熱器進行換熱，回收LNG中冷溫度段的冷能。海水淡化裝置還包含單獨的中央控制室、泵的循環(huán)水冷卻等用冷用戶，出口溫度在_45°C左右。海水淡化的產品為脫鹽淡水，可以作為整個工業(yè)區(qū)內循環(huán)冷卻水和生活用水(非飲用)使用。由于LNG在海水淡化裝置中只經過一個換熱器，其壓降一般不大于0.5bar。
[0032]接下來_45°C左右的LNG進入第三級利用乙二醇水溶液的初級蓄冷裝置，此初級蓄冷裝置為一個公用工程系統(tǒng)，通過板翅式換熱器，用乙二醇水溶液回收LNG次中冷溫度段的冷能，作為整個工業(yè)區(qū)各個用冷用戶的冷源，出口溫度為0°C左右。該初級蓄冷系統(tǒng)不需要單獨的中央控制室，可以由工業(yè)區(qū)的控制系統(tǒng)調配。由于LNG在初級蓄冷裝置中只經過一個換熱器，其壓降一般不大于0.5bar。
[0033]最后0°C左右的LNG進入第四級利用冰水的次級蓄冷裝置，該次級蓄冷裝置也作為公用工程系統(tǒng)，通過換熱器回收LNG普冷溫度段的冷能，為整個工業(yè)區(qū)各裝置的中控室和辦公大樓提供中央空調的冷源，LNG從最后一級出來的溫度接近常溫。本實用新型的次級蓄冷裝置不需要單獨的中央控制室，可以由工業(yè)區(qū)的控制系統(tǒng)調配。同時該次級蓄冷裝置沒有外輸產品，為閉式循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)水作為中間冷媒，從LNG中獲得冷量，并傳遞給中央空調系統(tǒng)制冷。次級蓄冷裝置的循環(huán)水消耗由海水淡化裝置補充。由于LNG在次級蓄冷裝置中只經過一個換熱器，壓降一般不大于0.5bar。
[0034]綜上所述，本實用新型中的各級冷能利用裝置的產品或中間冷媒，在工業(yè)園區(qū)內部消耗，自產自銷，減少了對外部公用工程的依賴。LNG經過了四級利用，設備壓力損失不超過2bar，加上沿途管路阻力降，總共的壓力損失控制在5bar之內。可以滿足高壓外輸的需求，而不必額外消耗機械功增壓。
[0035]以上對本實用新型的描述是說明性的，而非限制性的，本專業(yè)技術人員理解，在權利要求限定的精神與范圍之內可對其進行許多修改、變化或等效，但是它們都將落入本實用新型的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種LNG冷能梯級利用系統(tǒng)，其特征在于，包括: LNG接收站，用以儲存LNG，并將其輸送至后續(xù)氣化裝置中； 氣化系統(tǒng)，包括多個用冷子系統(tǒng)，所述多個用冷子系統(tǒng)階梯式地消耗LNG中的冷能，最終實現LNG的氣化； 輸送系統(tǒng)，與所述氣化系統(tǒng)管道連接，將氣態(tài)天然氣輸送至城市管網中的各個天然氣用戶。
2.根據權利要求1所述的LNG冷能梯級利用系統(tǒng)，其特征在于，還包括加壓泵，通過管道連接在所述LNG接收站和所述氣化系統(tǒng)之間，用于給LNG增壓。
3.根據權利要求2所述的LNG冷能梯級利用系統(tǒng)，其特征在于，所述氣化系統(tǒng)包括: 空氣分離裝置，與所述加壓泵管道連接，用以回收深冷溫度段的LNG冷能，其包括中央控制室、板翅式換熱器、空氣壓縮機、后冷卻器及輔助換熱器； 海水淡化裝置，與所述空氣分離裝置管道連接，用以回收中冷溫度段的LNG冷能，其中包括中央控制室、換熱器、海水泵、冷媒泵和洗滌水泵； 初級蓄冷裝置，與所述海水淡化裝置管道連接，用以回收次中冷溫度段的LNG冷能，其包括換熱器、泵； 次級蓄冷裝置，與所述初級蓄冷裝置管道相連，用以回收普冷溫度段的LNG冷能，其包括換熱器、泵。
4.根據權利要求3所述的LNG冷能梯級利用系統(tǒng)，其特征在于，所述初級蓄冷裝置中采用乙二醇水溶液作為中間冷媒。
5.根據權利要求3所述的LNG冷能梯級利用系統(tǒng)，其特征在于，所述次級蓄冷裝置中采用循環(huán)水作為中間冷媒。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的LNG冷能梯級利用系統(tǒng)，其特征在于，所述LNG接收站內部還包括中央控制室、壓縮機和換熱器。
【文檔編號】F25J3/04GK203478839SQ201320550775
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權日:2013年9月5日
【發(fā)明者】李佳, 王紅, 安小霞, 白改玲 申請人:中國寰球工程公司