高壓液態(tài)天然氣節(jié)能減壓汽化系統(tǒng)及汽化方法
【專利摘要】一種高壓液態(tài)天然氣節(jié)能減壓汽化系統(tǒng)，其特征在于，包括液體膨脹機(jī)、發(fā)電機(jī)、熱補(bǔ)償組件和輸送管道，所述發(fā)電機(jī)與所述液體膨脹機(jī)機(jī)械連接、與所述熱補(bǔ)償組件電連接；所述輸送管道輸送的液態(tài)的第一流體流經(jīng)液體膨脹機(jī)做功并減壓為液態(tài)的第二流體，所述液體膨脹機(jī)帶動(dòng)所述發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，發(fā)出的電能傳輸至所述熱補(bǔ)償組件后、所述熱補(bǔ)償組件將所述第二流體加熱，所述第二流體吸熱并汽化為第三流體；所述第一流體和所述第二流體為L(zhǎng)NG，所述第三流體為CNG。
【專利說(shuō)明】
高壓液態(tài)天然氣節(jié)能減壓汽化系統(tǒng)及汽化方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及天然氣輸送，尤其涉及一種高壓液態(tài)天然氣節(jié)能減壓汽化系統(tǒng)及汽化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣是存在于地下巖石儲(chǔ)集層中以烴為主體的混合氣體的統(tǒng)稱，比重約0.65，比空氣輕，具有無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒之特性。主要成分為烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。采用天然氣作為能源，可減少煤和石油的用量，因而大大改善環(huán)境污染問(wèn)題;天然氣作為一種清潔能源，能減少二氧化硫和粉塵排放量近100 %，減少二氧化碳排放量60 %和氮氧化合物排放量50 %，并有助于減少酸雨形成，舒緩地球溫室效應(yīng)，從根本上改善環(huán)境質(zhì)量。
[0003]液化天然氣(LNG，Liquefied Natural Gas)是指甲烷含量一般在90%以上的天然氣，通過(guò)凈化處理及制冷工藝，使天然氣中的甲烷成分液化，液化后的體積約為氣態(tài)體積的1/600。壓縮天然氣(CNG，Compressed Natural Gas)是天然氣加壓并以氣態(tài)儲(chǔ)存在容器中。由于CNG鋼瓶的能量密度小于LNG鋼瓶，因此，同樣體積槽車的運(yùn)輸能力就明顯下降，單位熱值天然氣的運(yùn)輸成本則明顯上升。
[0004]對(duì)于跨越大洋運(yùn)輸天然氣而言，船運(yùn)LNG在經(jīng)濟(jì)上幾乎是唯一可行的方案。LNG的運(yùn)輸系統(tǒng)包括天然氣液化站、LNG運(yùn)輸船和LNG氣化站。在運(yùn)輸量比較小、運(yùn)送距離不長(zhǎng)的情況下，也可以在天然氣氣田或主干管附近建立起天然氣液化站，用超低溫保冷槽車將LNG運(yùn)送到較遠(yuǎn)的城鎮(zhèn)，經(jīng)氣化、升溫后供應(yīng)用戶是非常經(jīng)濟(jì)的，是解決城鎮(zhèn)燃?xì)鈿庠?，?shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)燃?xì)饣闹饕緩街弧?br>[0005]然而，高壓儲(chǔ)存的LNG在減壓和汽化過(guò)程中、特別是存在相變的汽化過(guò)程中，會(huì)吸收大量的熱量，此熱量通常是外部補(bǔ)充的。一般的做法是使用天然氣加熱器，該天然氣加熱器將輸送的天然氣加熱；在汽化出口天然氣溫度低于5 °C時(shí)，應(yīng)將出口天然氣進(jìn)行加熱，通常采用水浴式加熱器或者空浴式加熱器，需要消耗大量的能源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高壓液態(tài)天然氣節(jié)能減壓汽化系統(tǒng)及汽化方法，將LNG的壓力能轉(zhuǎn)化為電能，并為L(zhǎng)NG進(jìn)一步汽化為CNG提供熱量補(bǔ)償。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開(kāi)了一種高壓液態(tài)天然氣節(jié)能減壓汽化系統(tǒng)，包括液體膨脹機(jī)、發(fā)電機(jī)、熱補(bǔ)償組件和輸送管道，所述發(fā)電機(jī)與所述液體膨脹機(jī)機(jī)械連接、與所述熱補(bǔ)償組件電連接;所述輸送管道輸送的液態(tài)的第一流體流經(jīng)液體膨脹機(jī)做功并減壓為液態(tài)的第二流體，所述液體膨脹機(jī)帶動(dòng)所述發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，發(fā)出的電能傳輸至所述熱補(bǔ)償組件后、所述熱補(bǔ)償組件將所述第二流體加熱，所述第二流體吸熱并汽化為第三流體。
[0008]進(jìn)一步地，所述熱補(bǔ)償組件為熱栗。
[0009]進(jìn)一步地，所述第一流體的壓力為10?150kg/cm2。
[0010]進(jìn)一步地，所述第一流體為L(zhǎng)NG。
[00?? ] 進(jìn)一步地，所述第二流體的壓力為30?50kg/cm2。
[0012]進(jìn)一步地，所述第二流體為L(zhǎng)NG。
[0013]進(jìn)一步地，所述第三流體的壓力為2.5?5kg/cm2。
[0014]進(jìn)一步地，所述第三流體為CNG。
[0015]進(jìn)一步地，所述液體膨脹機(jī)為雙螺桿膨脹機(jī)。
[0016]本發(fā)明還公開(kāi)了一種高壓液態(tài)天然氣節(jié)能減壓汽化方法，其特征在于，輸送管道輸送液態(tài)的第一流體流經(jīng)液體膨脹機(jī)做功并減壓為液態(tài)的第二流體。
[0017]進(jìn)一步地，液體膨脹機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電；發(fā)出的電能輸送到熱補(bǔ)償組件后、熱補(bǔ)償組件將第二流體加熱。
[0018]進(jìn)一步地，第二流體吸熱并汽化為第三流體。
[0019]進(jìn)一步地，所述熱補(bǔ)償組件為熱栗。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:將高壓液態(tài)天然氣的壓力能轉(zhuǎn)換為熱能，為液態(tài)天然氣的進(jìn)一步汽化提供熱量補(bǔ)償，在避免汽化過(guò)程的吸熱導(dǎo)致設(shè)備凍結(jié)的前提下，還減少了能量的損失，節(jié)約了加熱天然氣所用的能源。
[0021]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明一種高壓液態(tài)天然氣節(jié)能減壓汽化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖1中，1-雙螺桿膨脹機(jī)，2-發(fā)電機(jī)，3-熱栗，4-第一流體，5_第二流體，6_第三流體。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0025]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0026]此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。
[0027]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0028]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過(guò)它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0029]如圖1所示，雙螺桿膨脹機(jī)I與電動(dòng)機(jī)2機(jī)械連接。雙螺桿膨脹機(jī)通常也稱為螺桿膨脹機(jī)，與汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等熱機(jī)相比，螺桿膨脹機(jī)的發(fā)展歷程較短，是一種比較新穎的熱動(dòng)力機(jī)械。其結(jié)構(gòu)與雙螺桿壓縮機(jī)基本相同，并按流體壓縮的逆原理工作。主要由一對(duì)互相嚙合的螺桿轉(zhuǎn)子和機(jī)殼組成，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子與機(jī)殼之間以間隙密封，形成容積可連續(xù)變化的工作腔，含有熱量的流體工質(zhì)進(jìn)入工作腔，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)做功，在做功的同時(shí)工質(zhì)的壓力和溫度降低，以此實(shí)現(xiàn)熱功轉(zhuǎn)換。
[0030]發(fā)電機(jī)2與熱栗3電連接，雙螺桿膨脹機(jī)I帶動(dòng)發(fā)電機(jī)2發(fā)出的電能傳輸至熱栗3。高壓液態(tài)天然氣通過(guò)管道輸入雙螺桿膨脹機(jī)I，在其中膨脹做功后減壓，壓力降低后(仍為液態(tài))經(jīng)過(guò)熱栗并進(jìn)一步減壓和汽化，吸收大量熱量;發(fā)電機(jī)2傳出的電能傳輸?shù)綗崂?，熱栗3作為熱補(bǔ)償組件給天然氣流補(bǔ)償熱量，避免系統(tǒng)及各附件凍結(jié)。
[0031]具體來(lái)說(shuō)，高壓液態(tài)天然氣(LNG)即第一流體4的壓力為120kg/cm2，經(jīng)由管道流入雙螺桿膨脹機(jī)I并做功減壓，得到減壓后的液態(tài)天然氣(LNG)即第二流體5，壓力為40kg/cm2，經(jīng)過(guò)一段距離的傳輸后繼續(xù)流入后續(xù)管道并進(jìn)行進(jìn)一步的減壓和膨脹為加壓的氣態(tài)天然氣(CNG)，壓力為4kg/cm2。該減壓膨脹過(guò)程需要吸收大量的熱量，使得管道的溫度急劇下降，會(huì)造成管道及配套設(shè)施的凍結(jié)。故在液態(tài)天然氣(LNG)膨脹段設(shè)置熱栗3，前述由發(fā)電機(jī)2發(fā)出的電能傳送至該熱栗3，熱栗3將環(huán)境中的低品位熱能轉(zhuǎn)移并給管道加熱，進(jìn)而給大量降溫的天然氣流體進(jìn)行加熱。汽化后的天然氣(CNG)可進(jìn)一步傳輸至天然氣門站進(jìn)行配氣，供給下游用戶使用。
[0032]熱栗技術(shù)是近年來(lái)在全世界倍受關(guān)注的新能源技術(shù)。人們所熟悉的“栗”是一種可以提高位能的機(jī)械設(shè)備，比如水栗主要是將水從低位抽到高位;而“熱栗”是一種能從自然界的空氣、水或土壤中獲取低位熱能，經(jīng)過(guò)電能做功，提供可被人們所用的高位熱能的裝置，與空調(diào)制冷的工作原理是一致的。
[0033]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書(shū)所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高壓液態(tài)天然氣節(jié)能減壓汽化系統(tǒng)，其特征在于，包括液體膨脹機(jī)、發(fā)電機(jī)、熱補(bǔ)償組件和輸送管道，所述發(fā)電機(jī)與所述液體膨脹機(jī)機(jī)械連接、與所述熱補(bǔ)償組件電連接；所述輸送管道輸送的液態(tài)的第一流體流經(jīng)液體膨脹機(jī)做功并減壓為液態(tài)的第二流體，所述液體膨脹機(jī)帶動(dòng)所述發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，發(fā)出的電能傳輸至所述熱補(bǔ)償組件后、所述熱補(bǔ)償組件將所述第二流體加熱，所述第二流體吸熱并汽化為第三流體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓液態(tài)天然氣節(jié)能減壓汽化系統(tǒng)，其特征在于，所述熱補(bǔ)償組件為熱栗。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓液態(tài)天然氣節(jié)能減壓汽化系統(tǒng)，其特征在于，所述第一流體的壓力為100?I5Okg/Cm204.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓液態(tài)天然氣節(jié)能減壓汽化系統(tǒng)，其特征在于，所述第一流體為L(zhǎng)NG。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓液態(tài)天然氣節(jié)能減壓汽化系統(tǒng)，其特征在于，所述第二流體的壓力為3O?5Okg/Cm206.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高壓液態(tài)天然氣節(jié)能減壓汽化系統(tǒng)，其特征在于，所述第二流體為L(zhǎng)NG。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓液態(tài)天然氣節(jié)能減壓汽化系統(tǒng)，其特征在于，所述第三流體的壓力為2.5?5kg/cm208.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高壓液態(tài)天然氣節(jié)能減壓汽化系統(tǒng)，其特征在于，所述第三流體為CNG。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓液態(tài)天然氣節(jié)能減壓汽化系統(tǒng)，其特征在于，所述液體膨脹機(jī)為雙螺桿膨脹機(jī)。10.一種高壓液態(tài)天然氣節(jié)能減壓汽化方法，其特征在于，輸送管道輸送液態(tài)的第一流體流經(jīng)液體膨脹機(jī)做功并減壓為液態(tài)的第二流體;液體膨脹機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電；發(fā)出的電能輸送到熱補(bǔ)償組件后、熱補(bǔ)償組件將第二流體加熱；第二流體吸熱并汽化為第三流體。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的高壓液態(tài)天然氣節(jié)能減壓汽化方法，其特征在于，所述熱補(bǔ)償組件為熱栗。
【文檔編號(hào)】F03C2/08GK105863951SQ201610237513
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月15日
【發(fā)明人】潘凡峰, 汪雍, 趙錦飛
【申請(qǐng)人】上海開(kāi)山中夏節(jié)能科技有限公司