一種節(jié)能型液化天然氣閃蒸氣回收裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種節(jié)能型液化天然氣閃蒸氣回收裝置，它包括有LNG儲存罐（1）和固定在LNG儲存罐上的LNG截止閥（11），在LNG截止閥（11）與排空閥（2）之間的連接管上端設置閃蒸氣引出管，閃蒸氣引出管連接換熱器（3），在換熱器（3）的出口設置LNG回流管，LNG回流管與LNG儲存罐（1）連通，在冷卻液儲罐（4）上固定的冷卻液截止閥（41）出口接入低溫液體泵（8），低溫液體泵（8）的出口連接換熱器（3）的第一級冷卻介質流通管（31）的入口，第一級冷卻介質流通管（31）的出口處裝有第一級降溫冷凝器（9）。本實用新型的優(yōu)點是：實現了閃蒸氣的液化回收儲存，重復利用了低溫氧氣或氮氣的冷能，提高了低溫氧氣或氮氣的利用率。
【專利說明】一種節(jié)能型液化天然氣閃蒸氣回收裝置

【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種液化天然氣閃蒸氣回收技術，具體涉及一種節(jié)能型液化天然 氣閃蒸氣回收裝置。

【背景技術】
[0002] 液化天然氣（LNG)作為一種清潔能源，逐漸被推廣使用。但是儲存在LNG罐內的 低溫液化天然氣，受到環(huán)境溫度的傳熱要發(fā)生氣化，另外，LNG罐在充液過程中也會產生大 量的氣態(tài)天然氣，這些氣態(tài)天然氣稱為閃蒸氣。由于閃蒸氣在LNG儲存罐內形成較大的壓 強，為了避免閃蒸氣給LNG儲存罐帶來危險，LNG儲存罐上安裝有排空閥以釋放閃蒸氣降低 LNG儲存罐內壓力。這種對閃蒸氣進行排空的方法一方面造成了能源的浪費，另一方面給釋 放地點造成了安全隱患。
[0003] 中國專利文獻CN202561436U公開了一種"液化天然氣加氣站閃蒸氣回收裝置"， 它在液化天然氣儲罐與空溫式汽化器中間的管線上順序安裝第一級截止閥、第一級放空 閥、第一級氣動閥，在空溫式汽化器與氣庫中間的管線上順序安裝電加熱器、第二級氣動 閥、壓縮機、第三級氣動閥、單向閥。當液化天然氣罐壓力較高時，第一級氣動閥打開，閃蒸 氣依次經過空溫式汽化器、電加熱器、第二級氣動閥進入壓縮機進行加壓，加壓后的閃蒸氣 通過第三級氣動閥和單向閥進入加氣站的氣庫回收；當回收裝置出現故障時，打開第一級 截止閥和第一級放空閥對閃蒸氣放空。該回收裝置實現了 LNG加氣站的閃蒸氣回收銷售， 但不能實現閃蒸氣的液化回收儲存，特別在LNG的運輸和使用過程中，用戶沒有相應的儲 氣罐，這些閃蒸氣無法儲存，則只能采取排空措施，仍然存在天然氣浪費和安全隱患。 實用新型內容
[0004] 本實用新型所要解決的技術問題就是提供一種節(jié)能型液化天然氣閃蒸氣回收裝 置，它能實現閃蒸氣的液化回收儲存，且能重復利用冷卻介質的低溫冷能，提高低溫冷卻介 質的利用率。
[0005] 本實用新型所要解決的技術問題是通過這樣的技術方案實現的，它包括有LNG儲 存罐和固定在LNG儲存罐上的LNG截止閥，在LNG截止閥與排空閥之間的連接管上端設置 閃蒸氣引出管，閃蒸氣引出管連接換熱器，在換熱器的出口設置LNG回流管，LNG回流管與 LNG儲存罐連通，在冷卻液儲罐上固定的冷卻液截止閥出口接入低溫液體泵，低溫液體泵的 出口連接換熱器的第一級冷卻介質流通管的入口，第一級冷卻介質流通管的出口處裝有第 一級降溫冷凝器，第一級降溫冷凝器的液體導流管與冷卻液儲罐或者與低溫液體泵入口處 的冷卻介質輸送管連通，第一級降溫冷凝器的氣體導流管與換熱器中的第二級冷卻介質流 通管的入口連接。
[0006] 優(yōu)選地，上述冷卻液選用液氧或液氮。
[0007] 由于LNG儲存罐內的閃蒸氣通過閃蒸氣引出管進入換熱器，從冷卻液儲罐放出的 液氧或液氮由第一級冷卻介質流通管入口進入換熱器，閃蒸氣在換熱器內被液氧或液氮冷 卻，閃蒸氣變?yōu)長NG，液態(tài)LNG通過LNG回流管流入LNG儲存罐內，所以本實用新型實現了閃 蒸氣的液化回收儲存，避免了天然氣閃蒸氣浪費，消除了安全隱患。
[0008] 同時，在第一級冷卻介質流通管的出口處裝有第一級降溫冷凝器，能實現低溫氧 氣或氮氣降溫和液化，液化氧或氮通過液體導流管回收儲存，降溫的氧氣或氮氣通入第二 級冷卻介質流通管用于冷凝閃蒸氣，這樣重復利用了低溫氧氣或氮氣的冷能，提高了低溫 氧氣或氮氣的利用率。
[0009] 因為液氧或液氮的溫度比液化天然氣（LNG)的溫度低，且液氧或液氮的生產成本 比LNG的成本低，利用液氧或液氮的低溫冷能來液化LNG儲存罐的閃蒸氣，完成了閃蒸氣的 低成本回收，且液氧或液氧氣或氮氣化后排放進入大氣中，沒有污染，實現了節(jié)能環(huán)保。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 本實用新型的【專利附圖】

【附圖說明】如下：
[0011] 圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0012] 圖2為圖1改進后的結構示意圖；
[0013] 圖3為超聲速冷凝分離器的結構示意圖。
[0014] 圖中：1. LNG儲存罐；11. LNG截止閥；2.排空閥；3.換熱器；31.第一級冷卻介質 流通管；32.第二級冷卻介質流通管；33.第三級冷卻介質流通管；4.冷卻液儲罐；41.冷 卻液截止閥；8.低溫液體泵；9.第一級降溫冷凝器；91.旋流器；92.收縮管；93.冷凝管； 94.氣液分離器；95.擴散器；10.第二級降溫冷凝器。

【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明：
[0016] 如圖1所示，本實用新型包括有LNG儲存罐1和固定在LNG儲存罐上的LNG截止 閥11，在LNG截止閥11與排空閥2之間的連接管上端設置閃蒸氣引出管，閃蒸氣引出管連 接換熱器3,在換熱器3的出口設置LNG回流管，LNG回流管與LNG儲存罐1連通，在冷卻液 儲罐4上固定的冷卻液截止閥41出口接入低溫液體泵8,低溫液體泵8的出口連接換熱器 3的第一級冷卻介質流通管31的入口，第一級冷卻介質流通管31的出口處裝有第一級降溫 冷凝器9,第一級降溫冷凝器9的液體導流管與冷卻液儲罐4或者與低溫液體泵8入口處的 冷卻介質輸送管連通，第一級降溫冷凝器9的氣體導流管與換熱器3中的第二級冷卻介質 流通管32的入口連接。第二級冷卻介質流通管32的出口與大氣相通。
[0017] 上述LNG回流管可以接在LNG截止閥11與排空閥2之間的連接管下端，如圖1的 實線所示；也可以接在LNG儲存罐1的進液口，如圖1虛線所示。
[0018] 當LNG儲存罐1內閃蒸氣壓力達到給定值時，啟動本實用新型的液化天然氣閃蒸 氣回收裝置。此時，LNG截止閥11打開，排空閥2關閉，LNG儲存罐1內釋放出的閃蒸氣通 過閃蒸氣引出管進入換熱器3,從冷卻液儲罐4上安裝的冷卻液截止閥41放出的液氧或液 氮，由低溫液體泵8經第一級冷卻介質流通管31的入口進入換熱器3,閃蒸氣在換熱器3內 被液氧或液氮冷卻，閃蒸氣變?yōu)長NG，液態(tài)LNG通過LNG回流管流入LNG儲存罐1內，同時液 氧或液氮吸熱氣化，氣化的低溫氧氣或氮氣從換熱器3的第一級冷卻介質流通管31出口進 入第一級降溫冷凝器9。
[0019] 在天然氣閃蒸氣的量太多，無法全部處理或本實用新型因故障不能正常使用時， 打開排空閥2,對天然氣閃蒸氣直接排空，從而維持LNG儲存罐1的安全。
[0020] 由于換熱器3的第一級冷卻介質流通管31的出口處安裝了第一級降溫冷凝器9， 這樣，從換熱器3第一級冷卻介質流通管31出來的氧氣或氮氣通過第一級降溫冷凝器9冷 凝后能夠回收一部分液氧或液氮；同時，高壓氣體通過第一級降溫冷凝器9之后，氣體的溫 度也會降低，所以將第一級降溫冷凝器9的氣體導流管與換熱器3中的第二級冷卻介質流 通管32的入口連接，將低溫的氧氣或氮氣引入換熱器3中，用于降溫冷凝閃蒸氣，這樣提高 了低溫氧氣或氮氣的利用率。通過換熱器3中的第二級冷卻介質流通管32的低溫氧氣或 氮氣從出口排入空氣中。
[0021] 為了進一步增加回收利用排空的低溫氧氣或氮氣，還可作如下改進：
[0022] 如圖2所示，在換熱器3的第二級冷卻介質流通管32的出口處裝有第二級降溫冷 凝器10,第二級降溫冷凝器10的氣液導流管與換熱器3的第三級冷卻介質流通管33的入 口連接。第三級冷卻介質流通管33的出口與大氣相通。
[0023] 由于從換熱器3中的第二級冷卻介質流通管32的出口釋放的低溫氧氣或氮氣還 具有適當的氣壓，這樣利用第二級降溫冷凝器10對氧氣或氮氣降溫和降壓，獲得降溫后氧 氣或氮氣或者氣液混合物，通過換熱器3的第三級冷卻介質流通管33導入換熱器3中，用 于冷卻閃蒸氣，進一步提高了低溫氧氣或氮氣的利用率。
[0024] 以此類推，在換熱器3的第三級冷卻介質流通管33出口再裝第三級降溫冷凝器， 第三級降溫冷凝器的氣液導流管接入換熱器3中，實現低溫氧氣或氮氣多層次回收利用， 直到換熱器3的最后一級降溫冷凝器的冷卻介質流通管出口的氧氣或氮氣氣壓接近大氣 壓為止。
[0025] 圖1和圖2中，低溫液體泵8可選用潛液泵或低溫液體柱塞泵。低溫液體泵8能 提供第一級降溫冷凝器9至最后一級降溫冷凝器工作所需的氣體壓強。
[0026] 第一級降溫冷凝器9、第二級降溫冷凝器10及以下各級降溫冷凝器可選擇超聲速 冷凝分離器、膨脹機制冷分離器或J-T閥。其中，超聲速冷凝分離器如圖3所示，它包括旋流 器91、收縮管92、冷凝管93、氣液分離器94和擴散器95。高壓氧氣或氮氣進入旋流器91內 經由旋轉機構發(fā)生旋轉，獲得旋流，該旋流在收縮管92內增速，且在收縮管92入口表面的 切線方向產生一個或多個氣體射流，在收縮管92出口達到聲速，從而進入冷凝管93入口， 在冷凝管93內的氣流達到超音速，實現降壓和降溫。氣流速度大于1馬赫（Ma)，根據公式 T=T(V(1+(y-1) Ma2/2)，其中T為氣體的靜溫，T0為氣體進入旋流器前的溫度，γ為比熱 容比，天然氣的比熱容比大于1，當Ma大于1或更大時，氣體的靜溫T會降低很多，此時低溫 的氧氣或氮氣足以達到液化溫度，液化氮在強烈的旋轉下被甩到冷凝管93后段的內壁上， 在氣液分離器94內為氣液混合物，液態(tài)氮經過氣液分離后導出，沒有液化的氧氣或氮氣進 入擴散器95減速、增壓和升溫再導出。
[0027] 為了提高排空的氧氣或氮氣溫度，實現液氧或液氮冷能的充分利用，可將換熱器3 內的冷卻介質流通管分級排列，與最后一級降溫冷凝器相連的冷卻介質流通管(簡稱最后 一級冷卻介質流通管）置于閃蒸氣入口處，最后一級冷卻介質流通管首先與閃蒸氣接觸，并 進行熱交換；緊鄰最后一級冷卻介質流通管的是與最后第二級降溫冷凝器相連的冷卻介質 流通管(簡稱最后第二級級冷卻介質流通管)，閃蒸氣進入最后第二級冷卻介質流通管進行 熱交換，最后，第一級冷卻介質流通管31設置于換熱器3中閃蒸氣液化出口處。這樣有利 于提高低溫氧氣或氮氣與閃蒸氣的傳熱效率，最大限度地提高液氧或液氮的利用率。
【權利要求】
1. 一種節(jié)能型液化天然氣閃蒸氣回收裝置，包括有LNG儲存罐（1)和固定在LNG儲存 罐上的LNG截止閥（11)，其特征是：在LNG截止閥（11)與排空閥（2 )之間的連接管上端設置 閃蒸氣引出管，閃蒸氣引出管連接換熱器（3)，在換熱器（3)的出口設置LNG回流管，LNG回 流管與LNG儲存罐（1)連通，在冷卻液儲罐（4 )上固定的冷卻液截止閥（41)出口接入低溫 液體泵（8 )，低溫液體泵（8 )的出口連接換熱器（3 )第一級冷卻介質流通管（31)的入口，第 一級冷卻介質流通管（31)的出口處裝有第一級降溫冷凝器（9)，第一級降溫冷凝器（9)的 液體導流管與冷卻液儲罐（4)或者低溫液體泵（8)入口處的冷卻介質輸送管連通，第一級 降溫冷凝器（9)的氣體導流管與換熱器（3)中的第二級冷卻介質流通管（32)的入口連接。
2. 根據權利要求1所述的一種節(jié)能型液化天然氣閃蒸氣回收裝置，其特征是：在換熱 器（3)的第二級冷卻介質流通管（32)的出口處裝有第二級降溫冷凝器（10)，第二級降溫冷 凝器（10)的氣液導流管與換熱器（3)中的第三級冷卻介質流通管（33)的入口連接。
3. 根據權利要求2所述的一種節(jié)能型液化天然氣閃蒸氣回收裝置，其特征是：在第三 級冷卻介質流通管（33)出口再裝第三級降溫冷凝器，第三級降溫冷凝器的氣液導流管接入 換熱器（3)中。
4. 根據權利要求1、2或3所述的一種節(jié)能型液化天然氣閃蒸氣回收裝置，其特征是： 第一級降溫冷凝器（9)、第二級降溫冷凝器（10)和第三級降溫冷凝器為超聲速冷凝分離 器、膨脹機制冷分離器或J-T閥。
5. 根據權利要求2或3所述的一種節(jié)能型液化天然氣閃蒸氣回收裝置，其特征是：換 熱器（3)內的冷卻介質流通管分級排列，最后一級冷卻介質流通管置于閃蒸氣入口處，緊鄰 最后一級冷卻介質流通管的是最后第二級級冷卻介質流通管，第一級冷卻介質流通管（31) 設置于換熱器（3)中閃蒸氣液化出口處。
6. 根據權利要求1、2或3所述的一種節(jié)能型液化天然氣閃蒸氣回收裝置，其特征是： 所述冷卻液為液氧或液氮。
【文檔編號】F17C5/02GK203868680SQ201420233376
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權日:2014年5月8日
【發(fā)明者】巫山, 黃少飛 申請人:重慶大學, 重慶春升科技發(fā)展有限公司