蓄冷式维持lng冷能利用装置连续运行的系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种蓄冷式维持LNG冷能利用装置连续运行的系统及方法，所述系统包括蓄冷式换热器和冷能利用装置；在LNG冷能供应时，蓄冷式换热器的NG入口阀门关闭，天然气管线的入口阀门打开，冷能利用装置的LNG入口和蓄冷式换热器的LNG入口均与LNG接收站相连通，冷能利用装置通过其NG出口与天然气管线的入口连接，蓄冷式换热器通过其NG出口与天然气管线的入口连接；在LNG冷能供应中断时，蓄冷式换热器的NG入口阀门打开，天然气管线的入口阀门关闭，冷能利用装置的LNG入口与蓄冷式换热器的LNG出口相连通，冷能利用装置的NG出口与蓄冷式换热器的NG入口相连通。本发明系统及方法能维持冷能利用装置的连续运行，避免因为LNG气化负荷波动而频繁停车带来损失。
【专利说明】蓄冷式维持LNG冷能利用装置连续运行的系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种维持LNG冷能利用装置连续运行的系统及方法，尤其是一种蓄冷 式维持LNG冷能利用装置连续运行的系统及方法，属于LNG冷能利用【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济发展，能源结构的调整，天然气已成为和煤炭及石油相提并论的主 要能源，并且将成为未来主要能源之一，液化天然气（Liquefied Natural Gas,以下简称为 LNG)是继煤炭、石油之后的又一新兴绿色清洁能源，LNG是气态天然气在脱硫、脱水处理 后，经低温工艺冷冻液化而成的低温（_162°C )液体混合物。在供应给下游用户利用之前， 必须将LNG气化并加热至0. 0°C以上输入管网。LNG气化时会放出大量的冷量，每吨LNG气 化释放的冷能约为200kW · h。通过特定的工艺技术将这部分冷能进行回收和利用，则可以 达到节能环保以及拓展LNG产业链的目的。
[0003] 目前，LNG冷量已经应用于发电、空分、橡胶粉碎、干冰制造、冷库等工业中，替代了 大量用于制冷所消耗的电能。国外LNG产业的发展起步相对较早，LNG产业的发展相应带动 了 LNG冷能利用技术的产生和发展，也已比较成功。作为世界上最大的LNG入口国，日本在 1970年就开始将LNG冷量用于空气分离，其LNG接收终端及其冷能利用产业发展非常迅速， 到2000年其已运行的23个LNG接收终端中约有20 %的LNG冷能被利用。除了与发电厂相 配合使用外，有26台独立的冷能利用设备，其中7台空分分离装置，3台制干冰装置（产能 各为100t/d)，1台深度冷冻仓库（容量为3. 32X 104t)，15台低温朗肯循环独立发电装置。 我国台湾省的永安LNG接收站的冷能也用于空分、冷能发电、轻烃回收和制冰水等。
[0004] LNG的气化要根据下游用户的峰、谷负荷来确定，从而决定释放冷能的量，所以空 分装置等冷能利用工艺的冷能需求时间特性与天然气用户的峰、谷负荷时间特性不同。LNG 冷能的波动，导致不能满足LNG冷能利用项目在供气低谷负荷的用冷需求，甚至被迫停车， 将会对冷量利用设备的运行产生不良影响。此外，为了保证冷能利用设备的平稳运行，目 前只能按最低气化量来设计冷能利用规模，这导致气化高峰负荷期间的冷能得不到完全利 用，浪费了大量的冷能，致使LNG冷能利用率偏低。
[0005] 如果开发一种冷能储存技术与装备，在高峰时将LNG气化富余的冷量贮存下来， 在低谷甚至没有气化负荷时，将储存的冷量释放出来，供冷能利用设备使用，保证LNG冷能 利用装置的连续性生产，将有利于解决目前冷能供应波动性很大等问题，而且能提高LNG 冷能的利用率。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种的蓄冷式维持LNG冷 能利用装置连续运行的系统，该系统结构简单，可以避免冷能利用装置因为LNG气化负荷 波动而频繁停车带来的一系列损失。
[0007] 本发明的另一目的在于提供一种蓄冷式维持LNG冷能利用装置连续运行的方法。
[0008] 本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0009] 蓄冷式维持LNG冷能利用装置连续运行的系统，包括蓄冷式换热器和冷能利用装 置，所述冷能利用装置具有LNG入口和NG出口，所述蓄冷式换热器中设有蓄冷物质，并具有 LNG 入口、LNG 出口、NG 入口和 NG 出口；
[0010] 在LNG冷能供应时，蓄冷式换热器的NG入口阀门关闭，天然气管线的入口阀门打 开，所述冷能利用装置的LNG入口和蓄冷式换热器的LNG入口均与LNG接收站相连通，所述 冷能利用装置通过其NG出口与天然气管线的入口连接，所述蓄冷式换热器通过其NG出口 与天然气管线的入口连接；
[0011] 在LNG冷能供应中断时，蓄冷式换热器的NG入口阀门打开，天然气管线的入口阀 门关闭，所述冷能利用装置的LNG入口与蓄冷式换热器的LNG出口相连通，所述冷能利用装 置的NG出口与蓄冷式换热器的NG入口相连通。
[0012] 作为一种实施方案，所述蓄冷物质为蜡基石油烃类。
[0013] 作为一种实施方案，所述冷能利用装置包括LNG-氮换热器，所述LNG-氮换热器 的LNG入口和NG出口作为冷能利用装置的LNG入口和NG出口；在LNG冷能供应时，所述 LNG-氮换热器的LNG入口与LNG接收站相连通，所述LNG-氮换热器通过其NG出口与天然 气管线的入口连接；在LNG冷能供应中断时，所述LNG-氮换热器的LNG入口与蓄冷式换热 器的LNG出口相连通，所述LNG-氮换热器的NG出口与蓄冷式换热器的NG入口相连通。
[0014] 作为一种实施方案，所述冷能利用装置为空分装置，该空分装置包括过滤单元、压 缩单元、纯化单元、冷却单元、精馈单元、制冷压缩单元以及气液分离单元，所述过滤单元包 括空气过滤器，所述压缩单元包括空压机，所述纯化单元包括纯化器，所述冷却单元包括主 换热器，所述精馏系统包括精馏塔，所述制冷压缩单元包括LNG-氮换热器和氮气压缩单 元，所述气液分离单元包括气液分离器，所述精馏塔由上至下依次包括上塔、冷凝蒸发器和 下塔，所述氮气压缩单元包括低温低压氮气压缩机和低温高压氮气压缩机；所述空气过滤 器、空压机和纯化器依次连接，所述主换热器分别与纯化器、精馏塔和LNG-氮换热器连接， 所述LNG-氮换热器分别与低温低压氮气压缩机、低温高压氮气压缩机和气液分离器连接， 所述气液分离器与主换热器之间设有液氮过冷器，所述纯化器与主换热器之间设有再生加 热器。
[0015] 作为一种实施方案，所述空分装置还包括LNG-乙二醇换热器，所述LNG-乙二醇换 热器分别与LNG-氮换热器、空压机内的中间冷却器和末级冷却器连接。
[0016] 作为一种实施方案，所述空分装置还包括粗氩塔和精氩塔，所述粗氩塔与精馏塔 的上塔连接，所述粗氩塔的塔顶冷凝器分别与精馏塔的上塔、下塔连接；所述精氩塔与粗氩 塔连接，所述精氩塔的塔底蒸发器与精馏塔的下塔连接，所述精氩塔的塔顶冷凝器分别与 主换热器、精氩塔的塔底蒸发器连接。
[0017] 作为一种实施方案，所述冷能利用装置为橡胶粉碎装置，该橡胶粉碎装置包括干 燥单元、冷却单元、粉碎单元以及氮气冷却单元，所述干燥单元包括干燥器，所述冷却单元 包括预冷室以及冷冻室，所述粉碎单元包括粉碎机以及胶料仓，所述氮气冷却单元包括 LNG-氮换热器，所述干燥器、预冷室、冷冻室、粉碎机以及胶料仓依次连接，所述冷冻室还与 空分装置连接，所述LNG-氮换热器分别与预冷室和空分装置连接。
[0018] 本发明的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0019] 蓄冷式维持LNG冷能利用装置连续运行的方法，其特征在于所述方法包括：
[0020] 在LNG冷能供应时，蓄冷式换热器的NG入口阀门关闭，天然气管线的入口阀门打 开，LNG接收站的LNG分为两路，一路LNG进入冷能利用装置中气化升温，气化升温后的NG 经冷能利用装置的NG出口输入至天然气管线；另一路LNG进入蓄冷式换热器中，蓄冷物质 吸收LNG冷量而凝固储冷，使LNG在蓄冷式换热器中气化升温，气化升温后的NG经蓄冷式 换热器的NG出口输入至天然气管线；
[0021] 在LNG冷能供应中断时，蓄冷式换热器的NG入口阀门打开，天然气管线的入口阀 门关闭，来自蓄冷式换热器的LNG在冷能利用装置中气化升温，气化升温后的NG依次经过 冷能利用装置的NG出口、蓄冷式换热器的NG入口进入蓄冷式换热器中，蓄冷物质受热融化 释放相变冷量，NG吸收蓄冷物质释放的冷量重新冷凝，冷凝后的LNG经过蓄冷式换热器的 LNG出口输出到冷能利用装置。
[0022] 作为一种实施方案，当冷能利用装置为空分装置时，所述方法具体包括以下步 骤：
[0023] 1)原料空气在空气过滤器中除去灰尘和机械杂质后，进入空压机进行压缩； LNG-乙二醇换热器输出的乙二醇水溶液作为冷却介质向空压机内的中间冷却器和末级冷 却器提供冷能，将原料空气冷却，原料空气冷却后进入纯化器进行净化处理；
[0024] 2)从纯化器出来后的空气进入主换热器，分别两部分，其中一部分空气冷却后进 入精馏塔的下塔，另一部分空气冷却后进入精馏塔的上塔，主换热器的冷源来自下塔顶部 的氮气、来自上塔塔顶的氮气以及污氮；
[0025] 3)在精馏塔的下塔，已经过压缩、净化、冷却的空气初步分离，利用上升气体和下 流液体的浓度差和组分差进行热质交换，低沸点的氮被蒸发，高沸点的氧被冷凝，经过多级 塔板的冷凝和蒸发在下塔塔釜形成富氧液空，在下塔塔顶形成高纯度氮气，大部分氮蒸气 经过精馏塔的冷凝蒸发器，与上塔底部液氧进行热交换，液氧被蒸发，而氮蒸气被冷凝，部 分冷凝的液氮抽出，其中一部分液氮回到下塔作回流液，另一部分液氮在主换热器中过冷 后分为两路，其中一路液氮输入上塔作为上塔的回流液，另一路液氮先进行节流降压，然后 作为冷却介质输入精氩塔的塔顶冷凝器，之后输入主换热器；
[0026] 4)从精馏塔的下塔底部抽出富氧液空，先经过节流降压，然后作为冷却介质输入 粗氩塔的塔顶冷凝器，之后输入上塔；
[0027] 5)从精馏塔的下塔顶部抽出两路氮气，一路氮气作为热源先通过精氩塔的塔底蒸 发器，然后作为冷源通过塔顶冷凝器，换热后输入主换热器；另一路氮气作为冷却介质通过 阀门导通输入主换热器进行换热，换热后与LNG-氮换热器输出的氮气一起输入氮气压缩 单元；液氧从精馏塔的冷凝蒸发器抽出，去主换热器中过冷，作为成品液氧送入储槽；
[0028] 6)从精馏塔的上塔顶部抽出氮气和污氮，分别输入主换热器中提供冷量；
[0029] 7)氩馏分从精馏塔的上塔中部抽出输入粗氩塔，在粗氩塔中除去其中的氧，形成 工艺氩，形成的工艺氩输入精氩塔，在精氩塔中除去其中的氮，在精氩塔的底部形成精液 氦，作为成品送入储槽；
[0030] 8)LNG在LNG-氮换热器中气化升温，其中一部分LNG升温至环境温度，另一部分 LNG从LNG-氮换热器的中部抽出，输入至LNG-乙二醇换热器将乙二醇冷却，之后两部分汇 合；
[0031] 9)经过主换热器换热后的氮气输入LNG-氮换热器，冷却后通过低温低压循环氮 气压缩机进行压缩，再进入到LNG-氮换热器进行冷却，然后再通过低温高压循环氮气压缩 机进行压缩，继续进入LNG-氮换热器进行冷凝，成为液氮；液氮离开LNG-氮换热器后分为 三路，第一路液氮节流后返回至LNG-氮换热器供冷；第二路液氮进入气液分离器进行气液 分离，再进入液氮过冷器过冷后，作为液氮产品输入至储槽；第三路液氮进入液氮过冷器过 冷，过冷后进入主换热器中作为冷却介质；
[0032] 10)在LNG冷能供应时，蓄冷式换热器的NG入口阀门关闭，天然气管线的入口阀门 打开，LNG接收站的LNG分为两路，一路LNG进入LNG-氮换热器中气化升温，气化升温后经 LNG-氮换热器的NG出口输入至天然气管线；另一路LNG进入蓄冷式换热器中，蓄冷物质吸 收LNG冷量而凝固储冷，使LNG在蓄冷式换热器中气化升温，气化升温后的NG经蓄冷式换 热器的NG出口输入至天然气管线；在LNG冷能供应中断时，蓄冷式换热器的NG入口阀门打 开，天然气管线的入口阀门关闭，来自蓄冷式换热器的LNG在LNG-氮换热器中气化升温，气 化升温后的NG依次经过LNG-氮换热器的NG出口、蓄冷式换热器的NG入口进入蓄冷式换 热器中，蓄冷物质受热融化释放相变冷量，NG吸收蓄冷物质释放的冷量重新冷凝，冷凝后的 LNG经过蓄冷式换热器的LNG出口输出到LNG-氮换热器。
[0033] 作为一种实施方案，当冷能利用装置为橡胶粉碎装置时，所述方法具体包括以下 步骤：
[0034] 1)废旧橡胶经初步破碎成一定粒度的胶粒后，再经磁选、筛分和干燥器干燥后的 胶粒送到预冷室进行初步降温，在预冷室预冷之后的胶粒输入冷冻室进行冷冻，冷冻脆化 后的胶粒在低温粉碎机中粉碎成胶粉，最后送入胶料仓进行筛分包装处理；
[0035] 2)来自空分装置中的液氮进入冷冻室中去冷冻橡胶，液氮升温之后成为氮气，进 入预冷室中去预冷废旧橡胶；同时，来自空分装置中的氮气在LNG-氮换热器中被LNG冷却 之后也进入预冷室中去预冷橡胶，在预冷室供冷升温之后的氮气进入干燥器作为干燥介质 对橡胶进行干燥处理；
[0036] 3)在LNG冷能供应时，蓄冷式换热器的NG入口阀门关闭，天然气管线的入口阀门 打开，LNG接收站的LNG分为两路，一路LNG进入LNG-氮换热器中气化升温，气化升温后经 LNG-氮换热器的NG出口输入至天然气管线；另一路LNG进入蓄冷式换热器中，蓄冷物质吸 收LNG冷量而凝固储冷，使LNG在蓄冷式换热器中气化升温，气化升温后的NG经蓄冷式换 热器的NG出口输入至天然气管线；在LNG冷能供应中断时，蓄冷式换热器的NG入口阀门打 开，天然气管线的入口阀门关闭，来自蓄冷式换热器的LNG在LNG-氮换热器中气化升温，气 化升温后的NG依次经过LNG-氮换热器的NG出口、蓄冷式换热器的NG入口进入蓄冷式换 热器中，蓄冷物质受热融化释放相变冷量，NG吸收蓄冷物质释放的冷量重新冷凝，冷凝后的 LNG经过蓄冷式换热器的LNG出口输出到LNG-氮换热器。
[0037] 本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
[0038] 1、本发明系统及方法可以维持冷能利用装置的连续运行，避免了冷能利用装置因 为LNG气化负荷波动而频繁停车带来的一系列损失，解决了 LNG外输负荷与冷能利用装置 冷能需求在时间上不同步的问题。
[0039] 2、本发明系统及方法在LNG供气高峰负荷（即LNG冷能供应）时，冷量充裕，通过 蓄冷式换热器中的蓄冷物质将冷量储存下来；当供气低谷负荷（即LNG冷能供应中断）时， 通过蓄冷式换热器中的蓄冷物质受热融化释放相变冷量用于冷能利用装置，可减少下游用 气高峰负荷时，LNG气化的能耗；通过储冷技术充分利用LNG冷能，从而提高冷能利用率。
【专利附图】
【附图说明】
[0040] 图1为本发明实施例1的蓄冷式维持LNG冷能利用装置连续运行的系统原理图。
[0041] 图2为本发明实施例2的蓄冷式维持LNG冷能利用装置连续运行的系统原理图。
[0042] 图3为本发明实施例3的蓄冷式维持LNG冷能利用装置连续运行的系统原理图。
[0043] 图 1 中：1、LNGA，2、NGA，3、LNG B，4、NG B，5、NG C，6、LNG C。
[0044] 图2中：al、空气过滤器；a2、中间冷却器；a3、空压机；a4、末级冷却器；a5、LNG_乙 二醇换热器；a6、LNG_氮换热器；a7、低温低压循环氮气压缩机；a8、低温高压循环氮气压缩 机；a9、气液分离器；alO、主换热器；all、液氮过冷器；al2、上塔；al3、冷凝蒸发器；al4、下 塔；al5、粗氩塔；al6、精氩塔；al7、再生加热器；al8、纯化器；al9、蓄冷式换热器；
[0045] 1、空气A ;2、空气B ;3、空气C ;4、空气D ;5、氮气A ;6、氮气B ;7、污氮；8、液氮A ;9、 液氮B ;10、液氮C ;11、富氧液空；12、氮气C ;13、液氧；14、氩馏分；15、工艺氩；16、精液氩； 17、氮气 D ;18、液氮 D ;19、液氮 E ;20、液氮 F ;21、液氮 G ;22、液氮 Η ;23、液氮 I ;24、NG ;25、 LNG A ;26、LNG B ;27、LNG C ;28、氮气 E。
[0046] 图3中：bl、干燥器；b2、预冷室；b3、冷冻室；b4、粉碎机；b5、胶料仓；b6、LNG-氮换 热器；b7、空分装置；b8、蓄冷式换热器；b9、LNG接收站；
[0047] 1、橡胶A ;2、胶粒B ;3、胶粒C ;4、胶粒D ;5、胶粉E ;6、液氮；7、氮气A ;8、氮气B ;9、 氮气 C ;10、氮气 D ;11、LNG A ;12、NG ;13、LNG B ;14、LNG C。
【具体实施方式】
[0048] 实施例1 :
[0049] 如图1所示，本实施例的蓄冷式维持LNG冷能利用装置连续运行的系统，包括蓄冷 式换热器和冷能利用装置，所述冷能利用装置具有LNG(液化天然气）入口和NG(天然气） 出口，所述蓄冷式换热器中设有蓄冷物质，并具有LNG入口、LNG出口、NG入口和NG出口；
[0050] 在LNG冷能供应时，蓄冷式换热器的NG入口阀门关闭，天然气管线（图1中用户 所在位置）的入口阀门打开，所述冷能利用装置的LNG入口和蓄冷式换热器的LNG入口均 与LNG接收站相连通，所述冷能利用装置通过其NG出口与天然气管线的入口连接，所述蓄 冷式换热器通过其NG出口与天然气管线的入口连接。原理是：LNG接收站的LNG分为两路， 一路LNG A1进入冷能利用装置中气化升温，气化升温后的NG A2经冷能利用装置的NG出 口输入至天然气管线；另一路LNG B3进入蓄冷式换热器中，蓄冷物质吸收LNG冷量而凝固 储冷（即蓄冷式换热器的蓄冷功能），使LNG在蓄冷式换热器中气化升温，气化升温后的NG B4经蓄冷式换热器的NG出口输入至天然气管线；
[0051] 在LNG冷能供应中断时，蓄冷式换热器的NG入口阀门打开，天然气管线的入口阀 门关闭，所述冷能利用装置的LNG入口与蓄冷式换热器的LNG出口相连通，所述冷能利用装 置的NG出口与蓄冷式换热器的NG入口相连通。原理是：来自蓄冷式换热器的LNG C6在冷 能利用装置中气化升温，气化升温后的NG C5依次经过冷能利用装置的NG出口、蓄冷式换 热器的NG入口进入蓄冷式换热器中，蓄冷物质受热融化释放相变冷量（即蓄冷式换热器的 释冷功能），NG C5吸收蓄冷物质释放的冷量重新冷凝，冷凝后的LNG C6经过蓄冷式换热器 的LNG出口输出到冷能利用装置。
[0052] 实施例2 :
[0053] 如图2所示，本实施例的冷能利用装置以空分装置为例，即本实施例的蓄冷式维 持LNG冷能利用装置连续运行的系统包括蓄冷式换热器al9和空分装置，所述空分装置包 括过滤单元、压缩单元、纯化单元、冷却单元、精馈单元、制冷压缩单元以及气液分离单元；
[0054] 所述过滤单元包括空气过滤器al，所述压缩单元包括空压机a3,所述纯化单元包 括纯化器al8,所述冷却单元包括主换热器alO,所述精馏系统包括精馏塔，所述制冷压缩 单元包括LNG-氮换热器a6和氮气压缩单元，所述气液分离单元包括气液分离器（闪蒸罐） a9,所述精馏塔由上至下依次包括上塔al2、冷凝蒸发器al3和下塔al4,所述氮气压缩单元 包括低温低压氮气压缩机a7和低温高压氮气压缩机a8 ;
[0055] 所述空气过滤器al、空压机a3和纯化器al8依次连接，所述主换热器alO分别与 纯化器al8、精馏塔和LNG-氮换热器a6连接，所述LNG-氮换热器a6分别与低温低压氮气 压缩机a7、低温高压氮气压缩机a8和气液分离器a9连接，所述气液分离器a9与主换热器 alO之间设有液氮过冷器al 1，所述纯化器al8与主换热器alO之间设有再生加热器al7,该 再生加热器al7的作用是加热氮气，再输入至纯化器al8中，用于再生分子筛材料。
[0056] 所述空分装置还可包括LNG-乙二醇换热器a5,所述LNG-乙二醇换热器a5分别与 LNG-氮换热器a6、空压机a3内的中间冷却器a2和末级冷却器a4连接；
[0057] 所述空分装置还可包括粗氩塔al5和精氩塔al6,所述粗氩塔al5与精馏塔的上塔 al2连接，所述粗氩塔al5的塔顶冷凝器分别与精馏塔的上塔al2、下塔al4连接；所述精氩 塔al6与粗氩塔al5连接，所述精氩塔al6的塔底蒸发器与精馏塔的下塔al4连接，所述精 氩塔al6的塔顶冷凝器分别与主换热器alO、精氩塔al6的塔底蒸发器连接；
[0058] 上述空分装置各个部分以及蓄冷式换热器al9的具体原理如下：
[0059] 所述空气过滤器al、空压机a3以及纯化器al8依次对原料空气A1进行过滤、压缩 及净化处理，处理后的净化压缩空气从所述纯化器al8输出后进入主换热器alO。
[0060] 所述主换热器alO对来自所述纯化器al8的空气进行冷却，冷却后的空气分为两 部分，其中一部分空气C3被冷却后进入精馏塔的下塔al4,另一部分空气D4被冷却后进入 精馏塔的上塔al2,主换热器alO冷源主要为来自精馏塔的下塔al4顶部的氮气A5和来自 精馏塔的上塔al2塔顶的氮气B6以及污氮7。
[0061] 所述LNG-氮换热器a6输出的氮气依次经过所述低温低压循环氮气压缩机a7、所 述LNG-氮换热器a6、所述低温高压循环氮气压缩机a8和所述LNG-氮换热器a6,经过两次 压缩和冷却后形成液氮D18,可分为三路输出，分别为：第一路液氮E19、第二路液氮F20、第 三路液氮G21。第一路液氮E19节流后返回至所述LNG-氮换热器a6供冷；第二路液氮F20 可经过所述气液分离器a9形成液氮123,液氮123再经过所述液氮过冷器all过冷后作为 液氮产品输入至储槽；第三路液氮G21可经过所述液氮过冷器all过冷后去所述主换热器 al〇中作为冷却介质。
[0062] 从精馏塔的上塔al2顶部抽出的氮气B6可作为冷却介质通过阀门导通输入所述 主换热器alO,经换热后可直接排空；从所述精馏塔的下塔al4顶部抽出的氮气E28可分两 路输出，分别为：第一路氮气A5、第二路氮气C12。第一路氮气A5可作为冷却介质通过阀门 导通输入所述主换热器alO进行换热，换热后输入所述LNG-氮换热器a6进行冷却，冷却后 再输入所述氮气压缩系统，第二路氮气C12可通过阀门导通依次经过所述精氩塔al6的塔 底蒸发器和塔顶冷凝器，换热后输入主换热器alO。
[0063] 从精馏塔的上塔al2中部抽出氩馏分14,然后输入粗氩塔al5,在粗氩塔al5中除 去其中的氧形成工艺氩15,形成的工艺氩15输入精氩塔al6,在精氩塔al6中除去其中的 氮形成精液氩16,作为成品送入储槽；所述精馏塔下塔al4底部抽出的富氧液空11，先经过 节流降压后作为冷却介质输入粗氩塔al5的塔顶冷凝器，换热后输入精馏塔的上塔al2。
[0064] 所述精馏塔的冷凝蒸发器al3输出的液氮A8,抽出后去主换热器alO过冷，过冷后 分为两路，分别为液氮B9和液氮C10,其中液氮B9输入所述上塔al2,另外液氮C10作为冷 却介质输入所述精氩塔al6的塔顶冷凝器。
[0065] 所述蓄冷式换热器al9有蓄冷和释冷两个功能，根据LNG冷能供应状态交替投入 运行，蓄冷功能即蓄冷物质吸收LNG冷量而凝固储冷，其在LNG冷能供应时启用；释冷功能 即蓄冷物质受热融化释放相变冷量，将NG冷凝，其在LNG冷能供应中断时启用。
[0066] 本实施例的最佳工艺流程如下：
[0067] 空分装置的规模如下表1所示：
[0068] 表1正常设计工况下空分装置规模
[0069]
【权利要求】
1. 蓄冷式维持LNG冷能利用装置连续运行的系统，其特征在于：包括蓄冷式换热器和 冷能利用装置，所述冷能利用装置具有LNG入口和NG出口，所述蓄冷式换热器中设有蓄冷 物质，并具有LNG入口、LNG出口、NG入口和NG出口； 在LNG冷能供应时，蓄冷式换热器的NG入口阀门关闭，天然气管线的入口阀门打开，所 述冷能利用装置的LNG入口和蓄冷式换热器的LNG入口均与LNG接收站相连通，所述冷能 利用装置通过其NG出口与天然气管线的入口连接，所述蓄冷式换热器通过其NG出口与天 然气管线的入口连接； 在LNG冷能供应中断时，蓄冷式换热器的NG入口阀门打开，天然气管线的入口阀门关 闭，所述冷能利用装置的LNG入口与蓄冷式换热器的LNG出口相连通，所述冷能利用装置的 NG出口与蓄冷式换热器的NG入口相连通。
2. 根据权利要求1所述的蓄冷式维持LNG冷能利用装置连续运行的系统，其特征在于： 所述蓄冷物质为蜡基石油烃类。
3. 根据权利要求1所述的蓄冷式维持LNG冷能利用装置连续运行的系统，其特征在于： 所述冷能利用装置包括LNG-氮换热器，所述LNG-氮换热器的LNG入口和NG出口作为冷能 利用装置的LNG入口和NG出口；在LNG冷能供应时，所述LNG-氮换热器的LNG入口与LNG 接收站相连通，所述LNG-氮换热器通过其NG出口与天然气管线的入口连接；在LNG冷能供 应中断时，所述LNG-氮换热器的LNG入口与蓄冷式换热器的LNG出口相连通，所述LNG-氮 换热器的NG出口与蓄冷式换热器的NG入口相连通。
4. 根据权利要求3所述的蓄冷式维持LNG冷能利用装置连续运行的系统，其特征在于： 所述冷能利用装置为空分装置，该空分装置包括过滤单元、压缩单元、纯化单元、冷却单元、 精馏单元、制冷压缩单元以及气液分离单元，所述过滤单元包括空气过滤器，所述压缩单元 包括空压机，所述纯化单元包括纯化器，所述冷却单元包括主换热器，所述精馏系统包括精 馏塔，所述制冷压缩单元包括LNG-氮换热器和氮气压缩单元，所述气液分离单元包括气液 分离器，所述精馏塔由上至下依次包括上塔、冷凝蒸发器和下塔，所述氮气压缩单元包括低 温低压氮气压缩机和低温高压氮气压缩机；所述空气过滤器、空压机和纯化器依次连接，所 述主换热器分别与纯化器、精馏塔和LNG-氮换热器连接，所述LNG-氮换热器分别与低温低 压氮气压缩机、低温高压氮气压缩机和气液分离器连接，所述气液分离器与主换热器之间 设有液氮过冷器，所述纯化器与主换热器之间设有再生加热器。
5. 根据权利要求4所述的蓄冷式维持LNG冷能利用装置连续运行的系统，其特征在于： 所述空分装置还包括LNG-乙二醇换热器，所述LNG-乙二醇换热器分别与LNG-氮换热器、 空压机内的中间冷却器和末级冷却器连接。
6. 根据权利要求4所述的蓄冷式维持LNG冷能利用装置连续运行的系统，其特征在于： 所述空分装置还包括粗氩塔和精氩塔，所述粗氩塔与精馏塔的上塔连接，所述粗氩塔的塔 顶冷凝器分别与精馏塔的上塔、下塔连接；所述精氩塔与粗氩塔连接，所述精氩塔的塔底蒸 发器与精馏塔的下塔连接，所述精氩塔的塔顶冷凝器分别与主换热器、精氩塔的塔底蒸发 器连接。
7. 根据权利要求3所述的蓄冷式维持LNG冷能利用装置连续运行的系统，其特征在于： 所述冷能利用装置为橡胶粉碎装置，该橡胶粉碎装置包括干燥单元、冷却单元、粉碎单元以 及氮气冷却单元，所述干燥单元包括干燥器，所述冷却单元包括预冷室以及冷冻室，所述粉 碎单元包括粉碎机以及胶料仓，所述氮气冷却单元包括LNG-氮换热器，所述干燥器、预冷 室、冷冻室、粉碎机以及胶料仓依次连接，所述冷冻室还与空分装置连接，所述LNG-氮换热 器分别与预冷室和空分装置连接。
8. 蓄冷式维持LNG冷能利用装置连续运行的方法，其特征在于所述方法包括： 在LNG冷能供应时，蓄冷式换热器的NG入口阀门关闭，天然气管线的入口阀门打开， LNG接收站的LNG分为两路，一路LNG进入冷能利用装置中气化升温，气化升温后的NG经 冷能利用装置的NG出口输入至天然气管线；另一路LNG进入蓄冷式换热器中，蓄冷物质吸 收LNG冷量而凝固储冷，使LNG在蓄冷式换热器中气化升温，气化升温后的NG经蓄冷式换 热器的NG出口输入至天然气管线； 在LNG冷能供应中断时，蓄冷式换热器的NG入口阀门打开，天然气管线的入口阀门关 闭，来自蓄冷式换热器的LNG在冷能利用装置中气化升温，气化升温后的NG依次经过冷能 利用装置的NG出口、蓄冷式换热器的NG入口进入蓄冷式换热器中，蓄冷物质受热融化释放 相变冷量，NG吸收蓄冷物质释放的冷量重新冷凝，冷凝后的LNG经过蓄冷式换热器的LNG出 口输出到冷能利用装置。
9. 根据权利要求8所述的蓄冷式维持LNG冷能利用装置连续运行的方法，其特征在于： 当冷能利用装置为空分装置时，所述方法具体包括以下步骤： 1) 原料空气在空气过滤器中除去灰尘和机械杂质后，进入空压机进行压缩；LNG-乙二 醇换热器输出的乙二醇水溶液作为冷却介质向空压机内的中间冷却器和末级冷却器提供 冷能，将原料空气冷却，原料空气冷却后进入纯化器进行净化处理； 2) 从纯化器出来后的空气进入主换热器，分别两部分，其中一部分空气冷却后进入精 馏塔的下塔，另一部分空气冷却后进入精馏塔的上塔，主换热器的冷源来自下塔顶部的氮 气、来自上塔塔顶的氮气以及污氮； 3) 在精馏塔的下塔，已经过压缩、净化、冷却的空气初步分离，利用上升气体和下流液 体的浓度差和组分差进行热质交换，低沸点的氮被蒸发，高沸点的氧被冷凝，经过多级塔板 的冷凝和蒸发在下塔塔釜形成富氧液空，在下塔塔顶形成高纯度氮气，大部分氮蒸气经过 精馏塔的冷凝蒸发器，与上塔底部液氧进行热交换，液氧被蒸发，而氮蒸气被冷凝，部分冷 凝的液氮抽出，其中一部分液氮回到下塔作回流液，另一部分液氮在主换热器中过冷后分 为两路，其中一路液氮输入上塔作为上塔的回流液，另一路液氮先进行节流降压，然后作为 冷却介质输入精氩塔的塔顶冷凝器，之后输入主换热器； 4) 从精馏塔的下塔底部抽出富氧液空，先经过节流降压，然后作为冷却介质输入粗氩 塔的塔顶冷凝器，之后输入上塔； 5) 从精馏塔的下塔顶部抽出两路氮气，一路氮气作为热源先通过精氩塔的塔底蒸发 器，然后作为冷源通过塔顶冷凝器，换热后输入主换热器；另一路氮气作为冷却介质通过阀 门导通输入主换热器进行换热，换热后与LNG-氮换热器输出的氮气一起输入氮气压缩单 元；液氧从精馏塔的冷凝蒸发器抽出，去主换热器中过冷，作为成品液氧送入储槽； 6) 从精馏塔的上塔顶部抽出氮气和污氮，分别输入主换热器中提供冷量； 7) 氩馏分从精馏塔的上塔中部抽出输入粗氩塔，在粗氩塔中除去其中的氧，形成工艺 氩，形成的工艺氩输入精氩塔，在精氩塔中除去其中的氮，在精氩塔的底部形成精液氩，作 为成品送入储槽； 8. LNG在LNG-氮换热器中气化升温，其中一部分LNG升温至环境温度，另一部分LNG从 LNG-氮换热器的中部抽出，输入至LNG-乙二醇换热器将乙二醇冷却，之后两部分汇合； 9) 经过主换热器换热后的氮气输入LNG-氮换热器，冷却后通过低温低压循环氮气压 缩机进行压缩，再进入到LNG-氮换热器进行冷却，然后再通过低温高压循环氮气压缩机进 行压缩，继续进入LNG-氮换热器进行冷凝，成为液氮；液氮离开LNG-氮换热器后分为三路， 第一路液氮节流后返回至LNG-氮换热器供冷；第二路液氮进入气液分离器进行气液分离， 再进入液氮过冷器过冷后，作为液氮产品输入至储槽；第三路液氮进入液氮过冷器过冷，过 冷后进入主换热器中作为冷却介质； 10) 在LNG冷能供应时，蓄冷式换热器的NG入口阀门关闭，天然气管线的入口阀门打 开，LNG接收站的LNG分为两路，一路LNG进入LNG-氮换热器中气化升温，气化升温后经 LNG-氮换热器的NG出口输入至天然气管线；另一路LNG进入蓄冷式换热器中，蓄冷物质吸 收LNG冷量而凝固储冷，使LNG在蓄冷式换热器中气化升温，气化升温后的NG经蓄冷式换 热器的NG出口输入至天然气管线；在LNG冷能供应中断时，蓄冷式换热器的NG入口阀门打 开，天然气管线的入口阀门关闭，来自蓄冷式换热器的LNG在LNG-氮换热器中气化升温，气 化升温后的NG依次经过LNG-氮换热器的NG出口、蓄冷式换热器的NG入口进入蓄冷式换 热器中，蓄冷物质受热融化释放相变冷量，NG吸收蓄冷物质释放的冷量重新冷凝，冷凝后的 LNG经过蓄冷式换热器的LNG出口输出到LNG-氮换热器。
10.根据权利要求8所述的蓄冷式维持LNG冷能利用装置连续运行的方法，其特征在 于：当冷能利用装置为橡胶粉碎装置时，所述方法具体包括以下步骤： 1) 废旧橡胶经初步破碎成一定粒度的胶粒后，再经磁选、筛分和干燥器干燥后的胶粒 送到预冷室进行初步降温，在预冷室预冷之后的胶粒输入冷冻室进行冷冻，冷冻脆化后的 胶粒在低温粉碎机中粉碎成胶粉，最后送入胶料仓进行筛分包装处理； 2) 来自空分装置中的液氮进入冷冻室中去冷冻橡胶，液氮升温之后成为氮气，进入预 冷室中去预冷废旧橡胶；同时，来自空分装置中的氮气在LNG-氮换热器中被LNG冷却之后 也进入预冷室中去预冷橡胶，在预冷室供冷升温之后的氮气进入干燥器作为干燥介质对橡 胶进行干燥处理； 3) 在LNG冷能供应时，蓄冷式换热器的NG入口阀门关闭，天然气管线的入口阀门打开， LNG接收站的LNG分为两路，一路LNG进入LNG-氮换热器中气化升温，气化升温后经LNG-氮 换热器的NG出口输入至天然气管线；另一路LNG进入蓄冷式换热器中，蓄冷物质吸收LNG 冷量而凝固储冷，使LNG在蓄冷式换热器中气化升温，气化升温后的NG经蓄冷式换热器的 NG出口输入至天然气管线；在LNG冷能供应中断时，蓄冷式换热器的NG入口阀门打开，天 然气管线的入口阀门关闭，来自蓄冷式换热器的LNG在LNG-氮换热器中气化升温，气化升 温后的NG依次经过LNG-氮换热器的NG出口、蓄冷式换热器的NG入口进入蓄冷式换热器 中，蓄冷物质受热融化释放相变冷量，NG吸收蓄冷物质释放的冷量重新冷凝，冷凝后的LNG 经过蓄冷式换热器的LNG出口输出到LNG-氮换热器。
【文档编号】F25J3/02GK104251598SQ201410473107
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】李亚军, 罗浩 申请人:华南理工大学