本實(shí)用新型涉及LNG再氣化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種LNG再氣化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

天然氣(Natural Gas，NG)作為清潔的化石能源，近年來越來越受到能源市場青睞。液化天然氣(Liquefied Natural Gas，LNG)是將氣態(tài)的天然氣加壓冷卻后變成-160℃左右的液體，體積僅為氣態(tài)天然氣的六百分之一。由于LNG具有儲存和運(yùn)輸?shù)奶厥鈨?yōu)勢，全球有三分之一的天然氣貿(mào)易采用LNG的形式。LNG需要加熱再氣化成常溫天然氣才能使用，每噸LNG再氣化成氣體可以釋放出837Mj的冷能，可以將約2.5噸水冷凍成冰。

通常，LNG通過海邊的LNG接收站或LNG浮式再氣化裝置進(jìn)行再氣化，再氣化的熱源為海水。每噸LNG需要用25噸左右的海水(按照環(huán)保要求，海水進(jìn)出LNG再氣化裝置溫差為5℃)來加熱，大量的冷能白白浪費(fèi)，且大量的低溫海水排放對海洋生物也產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。并且，LNG的溫度在-160℃左右，海水的冰點(diǎn)在-1.8℃左右，采用海水直接加熱LNG容易造成海水結(jié)冰，凍堵海水管線，影響LNG再氣化裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。再者，LNG需要再氣化成氣體并加熱至0℃以上才能使用，其再氣化溫度在-80℃左右，LNG再氣化所需熱量占總熱量的80％左右。在低維度地區(qū)的LNG再氣化裝置，冬季海水溫度低于5℃時(shí)就不能使用海水作為熱源，必須采用蒸發(fā)氣(Boil Off Gas，BOG)燃燒產(chǎn)生熱量來加熱LNG，每氣化1噸LNG需要消耗BOG約27Nm³，增加了LNG再氣化成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠合理有效利用冷能、避免低溫海水排放、降低成本的LNG再氣化系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：一種LNG再氣化系統(tǒng)，包括：熱源管路、LNG再氣化管路和中間介質(zhì)換熱回路，熱源管路包括從上游至下游依次連通的熱源預(yù)冷器、熱源預(yù)結(jié)晶器和熱源結(jié)晶器；LNG再氣化管路通往天然氣管網(wǎng)，LNG再氣化管路包括從上游至下游相連通的LNG氣化器和熱源預(yù)冷器；中間介質(zhì)換熱回路包括依次連通并形成回路的LNG氣化器、中間介質(zhì)增壓泵、熱源結(jié)晶器、熱源預(yù)冷器、膨脹機(jī)和熱源預(yù)結(jié)晶器，膨脹機(jī)與發(fā)電機(jī)連接。

優(yōu)選地，LNG再氣化管路上在熱源預(yù)冷器的下游還設(shè)有天然氣加熱器。

優(yōu)選地，LNG氣化器為印刷電路板式換熱器。

優(yōu)選地，通入熱源管路的熱源為液態(tài)水源。

優(yōu)選地，液態(tài)水源為海水或湖水或河水或苦咸水。

優(yōu)選地，通入中間介質(zhì)換熱回路的中間介質(zhì)為沸點(diǎn)在-160℃～0℃之間的物質(zhì)或混合物。

優(yōu)選地，中間介質(zhì)為二氧化碳或乙烯或丙烷。

優(yōu)選地，其特征在于，熱源管路上在熱源結(jié)晶器的下游還設(shè)有碎冰分離器。

優(yōu)選地，通入熱源管路的熱源為海水，熱源管路上在熱源結(jié)晶器的下游還設(shè)有碎冰洗滌分離器和碎冰融化器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有顯著的進(jìn)步：

通過中間介質(zhì)在中間介質(zhì)換熱回路中的循環(huán)流動，能夠?qū)NG氣化器處LNG氣化釋放的冷能傳遞至熱源結(jié)晶器、熱源預(yù)冷器、膨脹機(jī)和熱源預(yù)結(jié)晶器，利用LNG冷能對熱源進(jìn)行制冷，制取碎冰，還利用LNG冷能對膨脹機(jī)做功，實(shí)現(xiàn)發(fā)電，使LNG冷能得到充分合理有效的利用；同時(shí)將熱源結(jié)晶器、熱源預(yù)冷器和熱源預(yù)結(jié)晶器處熱源冷卻結(jié)晶釋放的熱能傳遞至LNG氣化器，利用熱源冷卻結(jié)晶時(shí)釋放的熱能對LNG進(jìn)行氣化，因此能夠適用于溫度較低的熱源，不需要通過其它的熱量來對LNG進(jìn)行加熱，降低了LNG再氣化的成本。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的LNG再氣化系統(tǒng)的一種流程示意圖。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的LNG再氣化系統(tǒng)的另一種流程示意圖。

圖中：

1、熱源預(yù)冷器 2、熱源預(yù)結(jié)晶器 3、熱源結(jié)晶器

4、LNG氣化器 5、天然氣管網(wǎng) 6、中間介質(zhì)增壓泵

7、膨脹機(jī) 8、發(fā)電機(jī) 9、天然氣加熱器

10、碎冰分離器 11、碎冰洗滌分離器 12、碎冰融化器

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明。這些實(shí)施方式僅用于說明本實(shí)用新型，而并非對本實(shí)用新型的限制。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”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實(shí)用新型和簡化描述，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，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”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，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(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)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

此外，在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型的LNG再氣化系統(tǒng)的一種實(shí)施例。如圖1所示，本實(shí)施例的LNG再氣化系統(tǒng)包括熱源管路、LNG再氣化管路和中間介質(zhì)換熱回路。

其中，熱源管路包括從上游至下游依次連通的熱源預(yù)冷器1、熱源預(yù)結(jié)晶器2和熱源結(jié)晶器3。熱源管路中通入熱源，在本實(shí)施例中，通入熱源管路的熱源為液態(tài)水源，液態(tài)水源可以為海水或湖水或河水或苦咸水。熱源先經(jīng)過熱源預(yù)冷器1初步冷卻降溫，然后經(jīng)過熱源預(yù)結(jié)晶器2冷卻至冰點(diǎn)附近溫度，再進(jìn)入熱源結(jié)晶器3，在熱源結(jié)晶器3中結(jié)晶生成碎冰。優(yōu)選地，本實(shí)施例中的熱源預(yù)結(jié)晶器2和熱源結(jié)晶器3為相同的設(shè)備，為了避免冰晶在結(jié)晶器的換熱表面累積影響換熱效果，熱源預(yù)結(jié)晶器2和熱源結(jié)晶器3可以定期切換，其中一個(gè)用于結(jié)晶，另一個(gè)則用于預(yù)結(jié)晶。用于預(yù)結(jié)晶的結(jié)晶器內(nèi)部溫度保持在熱源的冰點(diǎn)以上，從而能夠清除結(jié)晶器換熱表面的冰晶。

LNG再氣化管路通往天然氣管網(wǎng)5，LNG再氣化管路包括從上游至下游相連通的LNG氣化器4和熱源預(yù)冷器1。LNG氣化器4用于實(shí)現(xiàn)LNG的氣化，本實(shí)施例中的LNG氣化器可以采用印刷電路板式換熱器，印刷電路板式換熱器具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效率高、耐用性久的優(yōu)點(diǎn)。LNG再氣化管路中通入LNG，LNG經(jīng)過LNG氣化器4時(shí)氣化生成氣態(tài)的天然氣，并釋放冷能；氣態(tài)的天然氣經(jīng)過熱源預(yù)冷器1時(shí)，在熱源預(yù)冷器1處與熱源換熱，吸收熱源的熱能而升溫，達(dá)到天然氣的使用溫度，而后送入天然氣管網(wǎng)5中。

中間介質(zhì)換熱回路包括依次連通并形成回路的LNG氣化器4、中間介質(zhì)增壓泵6、熱源結(jié)晶器3、熱源預(yù)冷器1、膨脹機(jī)7和熱源預(yù)結(jié)晶器2，膨脹機(jī)7與發(fā)電機(jī)8連接。本實(shí)施例中膨脹機(jī)7與發(fā)電機(jī)8通過聯(lián)軸器連接。中間介質(zhì)換熱回路中通入中間介質(zhì)，在本實(shí)施例中，通入中間介質(zhì)換熱回路的中間介質(zhì)為沸點(diǎn)在-160℃～0℃之間的物質(zhì)或混合物。優(yōu)選地，中間介質(zhì)可以為二氧化碳或乙烯或丙烷。中間介質(zhì)經(jīng)過LNG氣化器4時(shí)，在LNG氣化器4處與LNG換熱，吸收LNG氣化時(shí)釋放的冷能而降溫并呈液態(tài)；低溫液態(tài)的中間介質(zhì)經(jīng)過中間介質(zhì)增壓泵6增壓后進(jìn)入熱源結(jié)晶器3，在熱源結(jié)晶器3處與熱源換熱，吸收熱源的熱能而升溫氣化而呈高壓氣態(tài)；高壓氣態(tài)的中間介質(zhì)進(jìn)入熱源預(yù)冷器1，在熱源預(yù)冷器1處與熱源換熱，吸收熱源的熱能而進(jìn)一步升溫，然后進(jìn)入膨脹機(jī)7做功，驅(qū)動膨脹機(jī)7運(yùn)轉(zhuǎn)而帶動發(fā)電機(jī)8發(fā)電；從膨脹機(jī)7輸出的低溫低壓的氣態(tài)中間介質(zhì)進(jìn)入熱源預(yù)結(jié)晶器2，在熱源預(yù)結(jié)晶器2處與熱源換熱，吸收熱源的熱能而升溫，然后進(jìn)入LNG氣化器4，在LNG氣化器4處與LNG換熱，吸收LNG氣化時(shí)釋放的冷能而液化。由此實(shí)現(xiàn)了中間介質(zhì)在中間介質(zhì)換熱回路中的循環(huán)，并通過中間介質(zhì)在中間介質(zhì)換熱回路中的循環(huán)流動實(shí)現(xiàn)了熱源的熱能與LNG氣化釋放的冷能的相互交換。

本實(shí)施例的LNG再氣化系統(tǒng)，通過中間介質(zhì)在中間介質(zhì)換熱回路中的循環(huán)流動，能夠?qū)NG氣化器4處LNG氣化釋放的冷能傳遞至熱源結(jié)晶器3、熱源預(yù)冷器1、膨脹機(jī)7和熱源預(yù)結(jié)晶器2，利用LNG冷能對熱源進(jìn)行制冷，制取碎冰，還利用LNG冷能對膨脹機(jī)7做功，實(shí)現(xiàn)發(fā)電，使LNG冷能得到充分合理有效的利用；同時(shí)將熱源結(jié)晶器3、熱源預(yù)冷器1和熱源預(yù)結(jié)晶器2處熱源冷卻結(jié)晶釋放的熱能傳遞至LNG氣化器4，利用熱源冷卻結(jié)晶時(shí)釋放的熱能對LNG進(jìn)行氣化，因此能夠適用于溫度較低的熱源，不需要通過其它的熱量來對LNG進(jìn)行加熱，降低了LNG再氣化的成本。

進(jìn)一步，為了保證送入天然氣管網(wǎng)5中的天然氣的溫度滿足要求，優(yōu)選地，本實(shí)施例的LNG再氣化管路上在熱源預(yù)冷器1的下游還設(shè)有天然氣加熱器9。天然氣加熱器9用于對經(jīng)過熱源預(yù)冷器1的天然氣進(jìn)一步加熱，以保證其溫度達(dá)到天然氣的使用溫度要求。天然氣加熱器9可以采用BOG燃燒加熱的熱水作為熱源。

進(jìn)一步，為了使熱源結(jié)晶器3中生成的碎冰能夠得到利用，優(yōu)選地，本實(shí)施例的熱源管路上在熱源結(jié)晶器3的下游還設(shè)有碎冰分離器10。通過碎冰分離器10可以將碎冰與未結(jié)晶的熱源分離，從而可將碎冰投入使用。例如，當(dāng)熱源為海水時(shí)，通過碎冰分離器10就可以將碎冰與濃鹽水分離，并使碎冰和濃鹽水分別投入使用。本實(shí)施例的LNG再氣化系統(tǒng)制取的碎冰尤其適用于漁業(yè)海鮮保冷，由于碎冰在熱源結(jié)晶器3中生成，顆粒均勻且沒有棱角，不會對海鮮產(chǎn)品造成劃傷，也就不會影響海鮮產(chǎn)品的品質(zhì)。

進(jìn)一步，當(dāng)通入熱源管路的熱源為海水時(shí)，如圖2所示，還可以在熱源管路上熱源結(jié)晶器3的下游設(shè)置碎冰洗滌分離器11和碎冰融化器12。通過碎冰洗滌分離器11將碎冰與濃鹽水分離，并清除碎冰表面的濃鹽水。分離后的濃鹽水可以投入使用，分離后的碎冰則進(jìn)入碎冰融化器12融化生成淡水，生成的淡水可以一部分作為產(chǎn)品投入使用，另一部分則送入碎冰洗滌分離器11中對碎冰進(jìn)行洗滌。由此實(shí)現(xiàn)了海水的淡化，能夠得到適于飲用的淡水。

進(jìn)一步，由碎冰分離器10(或碎冰洗滌分離器11)分離出的濃鹽水的冷能以及碎冰融化器12中碎冰融化釋放的冷能均可以回收利用。

以下以熱源為海水、中間介質(zhì)為二氧化碳(CO₂)為例對本實(shí)施例的LNG再氣化系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行進(jìn)一步說明。

熱源管路中，海水先進(jìn)入熱源預(yù)冷器1，在熱源預(yù)冷器1內(nèi)被CO₂和氣化后的低溫天然氣初步冷卻至5℃；然后進(jìn)入熱源預(yù)結(jié)晶器2，在熱源預(yù)結(jié)晶器2內(nèi)被從膨脹機(jī)7輸出的低溫CO₂預(yù)冷至-1℃；再進(jìn)入熱源結(jié)晶器3，在熱源結(jié)晶器3內(nèi)被從中間介質(zhì)增壓泵6輸出的低溫液態(tài)CO₂冷卻至冰點(diǎn)以下，形成小粒徑的碎冰。若需要制取碎冰，則可使碎冰和濃鹽水的混合物進(jìn)入碎冰分離器10進(jìn)行分離，分離后的濃鹽水回收冷能后排出或投入使用，分離后的碎冰也可出售或投入使用。如需要制取淡水，則可使碎冰和濃鹽水的混合物進(jìn)入碎冰洗滌分離器11進(jìn)行分離，并對分離出的碎冰進(jìn)行洗滌，分離后的濃鹽水回收冷能后排出或投入使用，分離洗滌后的碎冰進(jìn)入碎冰融化器12融化生成淡水，同時(shí)回收碎冰在碎冰融化器12中融化時(shí)釋放的冷能。

LNG再氣化管路中，高壓的LNG進(jìn)入LNG氣化器4，在LNG氣化器4內(nèi)被CO₂氣體加熱，氣化成-30℃左右的低溫天然氣；低溫天然氣進(jìn)入熱源預(yù)冷器1，在熱源預(yù)冷器1中被海水加熱至0℃后輸出送入天然氣管網(wǎng)5。當(dāng)海水溫度較低時(shí)，可以啟動天然氣加熱器9，將熱源預(yù)冷器1輸出的天然氣加熱至0℃以上后再送入天然氣管網(wǎng)5。

中間介質(zhì)換熱回路中，從LNG氣化器4輸出的液態(tài)CO₂的溫度為-45℃左右，壓力為0.8MPa，經(jīng)中間介質(zhì)增壓泵6增壓后壓力為31MPa；高壓液態(tài)CO₂進(jìn)入熱源結(jié)晶器3，在熱源結(jié)晶器3內(nèi)被海水加熱至-5℃，氣化成高壓氣態(tài)CO₂；高壓氣態(tài)CO₂進(jìn)入熱源預(yù)冷器1，在熱源預(yù)冷器1內(nèi)被海水再次加熱形成過熱氣體；過熱氣態(tài)CO₂進(jìn)入膨脹機(jī)7膨脹做功，驅(qū)動膨脹機(jī)7帶動發(fā)電機(jī)8運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)氣態(tài)CO₂的壓力和溫度均降低；低溫低壓的氣態(tài)CO₂進(jìn)入熱源預(yù)結(jié)晶器2，在熱源預(yù)結(jié)晶器2內(nèi)被海水加熱至-5℃，然后進(jìn)入LNG氣化器4，在LNG氣化器4內(nèi)被LNG冷卻，冷凝成液態(tài)CO₂，再進(jìn)入中間介質(zhì)增壓泵6，并不斷循環(huán)，實(shí)現(xiàn)海水的熱能與LNG氣化釋放的冷能的相互交換。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。