一种lng冷能梯级利用系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种LNG冷能梯级利用系统，包括：LNG接收站，用以储存LNG，并将其依次输送至后续的阶梯式利用冷能的多个用冷子系统中，所述多个用冷子系统阶梯式地消耗LNG中的冷能，最终实现LNG的气化；输送系统，与所述气化系统管道连接，将气态天然气输送至城市管网中的各个天然气用户。本实用新型实现了在同一生产区域对LNG冷能梯级利用，不必为了要利用冷能而额外建设装置，使得LNG冷能的有效能最大化利用，并且减少了不同装置之间的管路连接，降低压力损失，便于工程实施。
【专利说明】一种LNG冷能梯级利用系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及能源【技术领域】，特别涉及液化天然气(LNG)的冷能利用【技术领域】。【背景技术】
[0002]液化天然气(LNG)是气态的天然气经过脱水、脱酸性气、脱重烃等一系列的预处理过程后，经过液化工艺得到的低温(_162°C)、低压(0.2MPa)的液态烃类混合物。天然气在使用时一般为气态燃料，作为民用或LNG燃气电厂的燃料，因此必须将储罐中的LNG气化后送入城市管网。天然气的主要成分是甲烷，含量一般在80%以上，每气化I千克LNG需要大约850kJ的能量。这些冷能如果能够被充分利用，将会对提高能源的综合利用率起很大的作用。
[0003]LNG的冷能利用有多种方式，最常见的有冷能发电和冷能空气分离，其次还有海水淡化、冷库、冰雪场、制造干冰等方式。每种利用方式，都只利用了 LNG从-160°C到常温这一温度范围中的某一段范围的能量。冷能空分需要的冷量范围最接近LNG的温度，这种方式对于LNG冷能的利用从热力学角度上讲效率最高，但其浪费了 LNG较高温度段的冷能；制造干冰和冷库等利用方式，利用了 LNG的中冷温度段的冷能，而浪费了其宝贵的低温冷能。于是出现了按照LNG的温度范围逐级匹配的梯级利用方式。
[0004]国内外已经出现了许多关于LNG冷能利用的专利和文章，某些应用也已工业化。如，CN00128935.7公开了一种将LNG的冷能与中央空调循环水进行换热的方法，为单一利用方式，且只利用了 LNG接近常温的冷能，其冷量损失较大。
[0005]CN200810121860.5公开了一种冷能空气分离制液氮的方法，也属于单一利用方式。
[0006]CN200720007870.7公开了一种梯级利用LNG冷能的方法，是针对LNG卫星站的冷能回收，介绍了集合冷能发电、冷库、室内滑冰场和空调四种利用方式的梯级利用方法，对于LNG的冷能有了相对充分的回收。但是通常情况下，LNG经过了冷能发电后，其压力已经非常低了，再将其利用到下游其他方式之中时，还需消耗机械功来对LNG增压。这样虽然对于其冷的能量利用的更多，但是却额外消耗了机械功，综合衡量，能量利用效率受到影响。
[0007]CN201220549483.7公开了另一种更为完全的LNG冷能的梯级利用方法，包含了从BOG再冷凝、冷能空分、液体C02制造、冷能发电、到冷库的多种单一利用方式，其解决了前一个专利中未解决的气化站的调峰问题，但是同样遇到了冷能发电后LNG压力不足的问题，而且系统过于复杂，在实际操作上并不容易实现。
[0008]由于LNG接收站需要建设在离港口较近的地方，LNG的气化在接收站内进行，气化后的合格天然气外输进入城市管网。接收站建设地点通常距离城市比较远，有些甚至需要在荒岛或者填海建设，淡水资源缺乏；而接收站装置的运行，与普通化工厂一样需要循环水、生活用水等淡水，有多种换热设备需要冷却(例如压缩机后冷却器等)，并且在国内海港资源紧缺的情况下，接收站一般不可能占用大量用地，附近可利用空地较少。因此，开发一套能够被接收站内部消耗的冷能梯级利用系统，通过占地最少而又最大化利用LNG冷能的方案，使得尽少增加设备装置，同时便于产品外输及二次利用，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0009]本实用新型的目的在于解决目前存在的LNG冷能利用效率不高、且冷能利用系统结构复杂、不易操作的缺陷，提供一种利用率高、压力损失小、结构简单的LNG冷能梯级利用系统。
[0010]为达上述目的，本实用新型提供以下技术方案:
[0011]一种LNG冷能梯级利用系统，包括:
[0012]LNG接收站，用以储存LNG，并将其输送至后续气化装置中；
[0013]气化系统，包括多个用冷子系统，所述多个用冷子系统阶梯式地消耗LNG中的冷能，最终实现LNG的气化；
[0014]输送系统，与所述气化系统管道连接，将气态天然气输送至城市管网中的各个天然气用户。
[0015]根据本实用新型提出的LNG冷能梯级利用系统，还包括加压泵，通过管道连接在所述LNG接收站和所述气化系统之间，用于向LNG加压。
[0016]根据本实用新型提出的LNG冷能梯级利用系统，所述气化系统包括:
[0017]空气分离装置，与所述加压泵管道连接，用以回收深冷温度段的LNG冷能，其包括中央控制室、板翅式换热器、空气压缩机、后冷却器及辅助换热器；
[0018]海水淡化装置，与所述空气分离装置管道连接，用以回收中冷温度段的LNG冷能，其中包括中央控制室、换热器、海水泵、冷媒泵和洗涤水泵；
[0019]初级蓄冷装置，与所述海水淡化装置管道连接，用以回收次中冷温度段的LNG冷能，其包括换热器、泵；
[0020]次级蓄冷装置，与所述初级蓄冷装置管道相连，用以回收普冷温度段的LNG冷能，其包括换热器、泵。
[0021]根据本实用新型提出的LNG冷能梯级利用系统，所述初级蓄冷装置中采用乙二醇水溶液作为中间冷媒。
[0022]根据本实用新型提出的LNG冷能梯级利用系统，所述次级蓄冷装置中采用循环水作为中间冷媒。
[0023]根据本实用新型提出的LNG冷能梯级利用系统，所述LNG接收站内部还包括中央控制室、压缩机和换热器。
[0024]与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于:
[0025]本实用新型实现了在同一生产区域对LNG冷能梯级利用，不必为了要利用冷能而额外建设装置，使得LNG冷能的有效能最大化利用，并且减少了不同装置之间的管路连接，降低压力损失，便于工程实施。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本实用新型的系统结构示意图。【具体实施方式】
[0027]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创作性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0028]请参阅图1，为本实用新型的系统结构示意图。本实用新型采用四级梯度利用冷能的方式，从_160°C到常温的温度范围进行逐级匹配的利用，能够最大限度的减少额外机械功的消耗。
[0029]如图1所示，本实用新型主要包括空气分离装置、海水淡化装置、初级蓄冷装置和次级蓄冷装置，以及LNG接收站内部的各用冷用户。其中空气分离装置与加压泵通过管道连接，用以回收深冷温度段的LNG冷能，其包括中央控制室、板翅式换热器、空气压缩机、后冷却器及辅助换热器；海水淡化装置与空气分离装置通过管道连接，用以回收中冷温度段的LNG冷能，其包括中央控制室、换热器、海水泵、冷媒泵和洗涤水泵；初级蓄冷装置与海水淡化装置通过管道连接，用以回收次中冷温度段的LNG冷能，其包括换热器、泵；次级蓄冷装置与初级蓄冷装置通过管道相连，用以回收普冷温度段的LNG冷能，其包括换热器、泵。另外LNG接收站内部的各用冷用户包括中央控制室、压缩机后冷却器和换热器，同样可利用冷能工作。
[0030]具体实施时，LNG从接收站LNG储液罐输出后经加压泵加压，在_160°C左右的温度进入空气分离装置，在空气分离装置内LNG与板翅式换热器进行换热，回收其深冷段的冷能。同时空气分离装置内还包含中央控制室、空压机后冷却器、泵循环水冷却等多个用冷用户，其正常工作需要次中冷和普冷温度段的冷量来换热。LNG从空气分离装置出来的温度在-70°C左右，空气分离装置的产品为液氧、液氮和液氩，有着广泛的二次利用市场。由于LNG在空气分离装置中只经过一个板翅式换热器，其压降一般不大于0.5bar。
[0031]-70°C的LNG接着进入第二级的海水淡化装置，在海水淡化装置内LNG与换热器进行换热，回收LNG中冷温度段的冷能。海水淡化装置还包含单独的中央控制室、泵的循环水冷却等用冷用户，出口温度在_45°C左右。海水淡化的产品为脱盐淡水，可以作为整个工业区内循环冷却水和生活用水(非饮用)使用。由于LNG在海水淡化装置中只经过一个换热器，其压降一般不大于0.5bar。
[0032]接下来_45°C左右的LNG进入第三级利用乙二醇水溶液的初级蓄冷装置，此初级蓄冷装置为一个公用工程系统，通过板翅式换热器，用乙二醇水溶液回收LNG次中冷温度段的冷能，作为整个工业区各个用冷用户的冷源，出口温度为0°C左右。该初级蓄冷系统不需要单独的中央控制室，可以由工业区的控制系统调配。由于LNG在初级蓄冷装置中只经过一个换热器，其压降一般不大于0.5bar。
[0033]最后0°C左右的LNG进入第四级利用冰水的次级蓄冷装置，该次级蓄冷装置也作为公用工程系统，通过换热器回收LNG普冷温度段的冷能，为整个工业区各装置的中控室和办公大楼提供中央空调的冷源，LNG从最后一级出来的温度接近常温。本实用新型的次级蓄冷装置不需要单独的中央控制室，可以由工业区的控制系统调配。同时该次级蓄冷装置没有外输产品，为闭式循环系统，循环水作为中间冷媒，从LNG中获得冷量，并传递给中央空调系统制冷。次级蓄冷装置的循环水消耗由海水淡化装置补充。由于LNG在次级蓄冷装置中只经过一个换热器，压降一般不大于0.5bar。
[0034]综上所述，本实用新型中的各级冷能利用装置的产品或中间冷媒，在工业园区内部消耗，自产自销，减少了对外部公用工程的依赖。LNG经过了四级利用，设备压力损失不超过2bar，加上沿途管路阻力降，总共的压力损失控制在5bar之内。可以满足高压外输的需求，而不必额外消耗机械功增压。
[0035]以上对本实用新型的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将落入本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种LNG冷能梯级利用系统，其特征在于，包括: LNG接收站，用以储存LNG，并将其输送至后续气化装置中； 气化系统，包括多个用冷子系统，所述多个用冷子系统阶梯式地消耗LNG中的冷能，最终实现LNG的气化； 输送系统，与所述气化系统管道连接，将气态天然气输送至城市管网中的各个天然气用户。
2.根据权利要求1所述的LNG冷能梯级利用系统，其特征在于，还包括加压泵，通过管道连接在所述LNG接收站和所述气化系统之间，用于给LNG增压。
3.根据权利要求2所述的LNG冷能梯级利用系统，其特征在于，所述气化系统包括: 空气分离装置，与所述加压泵管道连接，用以回收深冷温度段的LNG冷能，其包括中央控制室、板翅式换热器、空气压缩机、后冷却器及辅助换热器； 海水淡化装置，与所述空气分离装置管道连接，用以回收中冷温度段的LNG冷能，其中包括中央控制室、换热器、海水泵、冷媒泵和洗涤水泵； 初级蓄冷装置，与所述海水淡化装置管道连接，用以回收次中冷温度段的LNG冷能，其包括换热器、泵； 次级蓄冷装置，与所述初级蓄冷装置管道相连，用以回收普冷温度段的LNG冷能，其包括换热器、泵。
4.根据权利要求3所述的LNG冷能梯级利用系统，其特征在于，所述初级蓄冷装置中采用乙二醇水溶液作为中间冷媒。
5.根据权利要求3所述的LNG冷能梯级利用系统，其特征在于，所述次级蓄冷装置中采用循环水作为中间冷媒。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的LNG冷能梯级利用系统，其特征在于，所述LNG接收站内部还包括中央控制室、压缩机和换热器。
【文档编号】F25J3/04GK203478839SQ201320550775
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】李佳, 王红, 安小霞, 白改玲 申请人:中国寰球工程公司