专利名称：低排放的天然气蒸发系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种天然气蒸发系统，更具体地说，涉及一种低排放的天 然气蒸发系统。
背景技术：
天然气一般以液态在海上运输。液体天然气(LNG)在接收端蒸发以 经由管路分配。LNG接收端一般使用两种类型的LNG蒸发器中的一种。 一种类型是海水开架式蒸发器(ORV),另一种类型是浸没燃烧式蒸发器 (SCV)。开架式蒸发器(ORV)利用环境温度下的海水在一种开口、降膜型的 装置中作为热源，在所述开口、降膜型的装置中，海水流过管子以便使 穿过所述管子的LNG蒸发。ORV系统由铝合金集管(header)和导热盘管 组成，其中所述导热盘管具有许多带翅片的热交换器管子，这些管子像隔 板一样排成一排。ORV包含几个被称为盘管的隔板。所述盘管被组合成独 立的盘管组。所述盘管外部涂有锌合金以抵抗海水的腐蚀。从ORV的高架的分配器注入海水以便使海水落到所述盘管的上面。 然后，在所述盘管下面的槽中收集海水，并把收集的海水从所述ORV排 放回海中。当海水流过所述盘管的长翅片管的热交换器的外表面，就给流 到所述盘管内部的LNG提供了热量以便在冷却海水的同时使所述LNG蒸 发。海水的温度优选一直高于8。C以便使ORV可有效地工作并获得有效地 控制。ORV中的带翅片的热交换器管子的表面必需保持清洁以便维持高效的 热交换。海水质量是保持带翅片的热交换器管子清洁的重要因素。 一般 地，海水要经过氯化以便保护管盘的表面免于生物毁损并防止海生物在ORV的管道内部生长。海水中不应包含直径大于规定最大值的固体以确保 均匀的水流量且在所述水槽和所述管盘顶部之间不会发生固体堵塞。并且，沉淀在用于ORV的海水中的沙子和淤泥应该是可忽略不计的。ORV需要大量的海水。因此，就需要进行环境研究来估计和评估被 ORV的进口系统所摄取的水中的鱼和植物生物的量。如上所述，氯化水处 理可防止ORV管道内部的海生物生长。然而排水中剩余的氯化物质对海 洋生物环境有负面影响。浸没燃烧蒸发器燃烧天然气作为热源并需要电力驱动助燃鼓风机。更 特别地是，所述SCV使包含在不锈钢管中的LNG蒸发，其中所述不锈钢 管浸没在用天然气燃烧器加热的水浴器中。在基底负载终端SCV中，被用 作燃气的天然气是在巨大的单个燃烧器中燃烧而不是在多个小燃烧器中燃 烧。单个巨大的燃烧器更为经济。而且，单个燃烧器NOx和CO的排放等 级较低。所述SCV—般设计成使用设备汽化(boil off)气体的低压燃气和 /或排放气体的无用(let-down)气体。所述SCV也可使用LNG终端处从 LNG中提取的较重的燃气(C2以上)。在SCV中，所述水浴器的热容量是很高的。这样，即使突然的开启/ 关闭和快速的载荷波动，SCV也可维持稳定的运行。SCV为关闭之后的快 速起动提供了很大的灵活性并为需求变化提供了快速反应能力。由燃烧器而来的热烟道气体被喷射到布置有LNG蒸发盘管的水浴器 中以便更经济地加热所述水浴器。这样，由于燃烧产物被吸收于其中，所 以浴水就变成酸性的。必需在浴水中加入碱性化学物质(例如稀释的苛性 碱、碳酸钠和碳酸氢钠)以便控制PH值，因此在排放到环境之前，必需 中和过多的燃烧水(combustion water )。如上所述，SCV和ORV都具有影响环境的排放物。虽然已经为两个 系统研制出处理方法以便使其对环境的影响减到最小，但是这些处理方法 增加了成本。因此，需要一种成本更低廉的方法以便减小对环境影响。发明内容因此，本发明就致力于一种液体天然气蒸发系统，所述系统基本上消 除由于相关技术的限制和缺点所带来的一个或多个问题。本发明的一个目的是要减小液体天然气蒸发系统对环境的影响。本发明的另 一 个目的是提供用于液体天然气蒸发系统的热源。 本发明的另 一个目的是要提供一种液体天然气蒸发系统作为热交换器 的冷源，其中所述热交换器可冷却用在生产系统中的介质。在下面的描述中将对本发明的其,特征或优点进行阐述，从所描述 中，本发明的其他特征或优点将部分地变得很明显，或通过实践本发明而 了解本发明的其他特征或优点。通过在书面描述及其权利要求以及附图中 所特别指出的结构可实现和获得本发明的目的和其他优点。为了实现这些和其他的优点，据本发明的目的，如实施和广泛描述的那样，低排放的蒸发系统包括热交换器，所述热交换器用于冷却使用在 生产过程中的介质；散热器，所述散热器用于带走热量；蒸发器，所述蒸 发器用于把液态天然气变为气态天然气；冷却液供给通道，所述冷却液供 给通道用于从散热器给热交换器提供冷却的流体；冷却液回路，所述冷却 液回路用于从热交换器给散热器提供加热的流体；加热流体供给通道，所 述加热流体供给通道从热交换器给蒸发器提供加热的流体；和加热流体回 路，所述加热流体回路用于从蒸发器给热交换器提供冷却的流体。另一方面，低排放的气体蒸发系统包括使用介质的生产过程；热交 换器，所述热交换器从生产过程接收输入介质并把输出介质送回到生产过 程以便在生产过程中重新使用；散热器，所述散热器用于带走容量；蒸发 器，所述蒸发器用于把液态天然气变为气态天然气；冷却液供给通道，所 述冷却液供给通道用于从散热器给热交换器提供冷却的流体；冷却液回 路，所述冷却液回路用于从热交换器给散热器提供加热的流体；加热流体 供给通道，所述加热流体供给通道从热交换器给蒸发器提供加热的流体； 加热流体回路，所述加热流体回路用于从蒸发器给热交换器提供冷却的流体。仍在另一方面，低排放天然气蒸发系统包括发电过程，所述发电过 程用水驱动蒸汽涡轮发电机；冷凝器，所述冷凝器用于凝结从蒸汽涡轮发 电机输出的蒸汽；散热器，所述散热器用于带走热量；蒸发器，所述蒸发 器用于把液态天然气变为气态天然气；冷却液供给通道，所述冷却液供给 通道用于从散热器给热交换器提供冷却的流体；冷却液回路，所述冷却液 回路用于从冷凝器给散热器提供加热的流体；加热流体供给通道，所述加 热流体供给通道从冷凝器给蒸发器提供加热的流体；加热流体回路，所述加热流体回路用于从蒸发器给冷凝器提供冷却的流体。应该理解前面的一般描述和以下的详细描述都是示例性和解释性的， 目的在于提供对要求保护的所述发明的更一 步的解释。
所包括的附图用于提供对本发明的更进一步的了解，所述附图被并入 说明书中并作为说明书的一部分，所述附示了本发明的实施例并和所 述描述一起用于解释本发明的原理。图1是本发明的流程图。图2是低排放天然气蒸发系统的示例性实施例的代表性示意图。
具体实施方式
现在将详细地讨论本发明的优选实施例，其例子图示在附图中。 通过使用来自生产过程例如电厂或其他工业生产过程中的废热，本发 明的示例性实施例减少从蒸发终端的排放。图1是本发明的流程图。如图 1所示，用于气体蒸发且具有低排放的系统1包括生产系统10和终端20。生产系统10包括热交换器11,所述热交换器用于冷却生产系统的生 产过程所使用的介质。更确切地说，所述热交换器11接收来自生产过程 的输入介质12，冷却生产过程所使用的介质，并把输出介质13排放回所 述生产过程这样介质就可被生产过程重新使用。所述输入介质12具有比 输出介质13高的温度。所述生产过程IO还包括除热的散热器14。通过冷 却液供应通道Pl接收被冷却的流体，除去生产过程所使用的介质中的热 并经由冷却液回^各P2将加热的流体送回散热器14,热交换器11就可冷却 生产过程使用的介质。所述终端20包括把液态变成气态的蒸发器21。更确切地说，蒸发器 21接收液体输入22并把液体加热而生成气态输出23。通过加热流体供纟会 通道P3接收来自热交换器U的被加热的流体，蒸发器21就使液体蒸 发，其中所述加热流体供乡合通道P3给流体加热并经由加热流体回i 各P4 4吏 被冷却的流体返回所述热交换器11。所述生产过程可以是发电厂中的发电过程，其中，生产过程中的介质是处于热循环所使用的水以便驱动蒸汽涡轮发电机。在另一个例子中，所 述生产系统可以是使用冷却水的化工厂或精炼厂。仍在另一个例子中，所 述生产系统可以是钢厂的钢制造过程，其中的介质是用于淬硬钢的冷却介 质。
一般而言，生产过程可以是任何的把热从介质带走的工业过程。被蒸发的液体是液态天然气。所述散热器14可以是例如冷却塔或其他类型的大型散热器。所述蒸发器可以是ORV,其中所述ORV仅使用来 自热交换器的被加热的流体使天然气蒸发。在替代方案中，所述蒸发器可 以是SCV,其中所述SCV使用穿过SCV的浴锅而被加热的流体，该SCV 带有燃烧器或不带燃烧器。换句话说，所述蒸发器可以是补充SCV,它使 用被加热的流体和燃烧器作为蒸发的热源。然而，所述SCV没有燃烧器也 可接收被加热的流体。在替代方案，可以使用其他类型的通过流体转移热 的壳体和管子型的蒸发器。图2是低排放天然气蒸发系统的示例性实施例的代表性示意图。如图 2所示，用于气体蒸发且具有低排放的系统100包括电厂系统101和液态 天然气(LNG)终端200。所述电厂使用基于水的介质，例如水或水/乙二 醇混合物来驱动蒸汽涡轮发电机(未示出)。所述电厂包括冷凝器110，所述冷凝器110冷却来自蒸汽涡轮发电机 的蒸汽120。更确切地说，所述冷凝器110接收来自蒸汽涡轮发电机的废 蒸气120,并冷却所述蒸汽以及把冷凝物130送回热循环以便驱动蒸汽涡 轮发电机。所述电广101还包括用于除热的冷凝塔140。通过冷却水供给 通道P10接收冷却水，并除去来自所述蒸汽涡轮发电机的废蒸气中的热以 及经由冷却水回路P20使被加热的水返回到所述冷却纟荅140，所述冷凝器 110冷却来自蒸汽涡轮发电机的废蒸气。所述液态天然气终端200包括把液态天然气变为气态天然气的蒸发器 210。更确切地说，所述蒸发器210接收液态天然气220并把液态天然气 加热以生成气态天然气230。通过加热水供给通道P30从冷凝器110接收 被加热的流体以加热液态天然气并经由加热水回路P40使冷却的水回到所 述冷凝器110，则所述蒸发器210使液态天然气蒸发。如图2所示，被冷却的水从带有冷却塔泵141的冷却塔运动。所述冷 却水供给通道P10包括冷却水供给阀，所述冷却水供给阀用于控制来自于 冷却塔140的被冷却的水的供给。如果系统101中水的供给不足，那么通过冷却水吸水(take-up)装置143例如通过把水从蓄水池抽到系统101中 来提供另外的水。如果系统101中的水太多，那么通过放水例如通过用泵 把多余的水抽到蒸发池就可排除多余的水。所述加热水供给通道P30包括 加热水供给阀，所述加热水供给阀用于控制从冷凝器110到蒸发器210的 ^L加热的水流。在替代方案中，如图2中虛线部分所示，冷却水混合供给 通道P50被连接在所述冷却水供给通道P10和所述加热水供给通道P30之 间。冷却水混合供给阀243可控制有多少来自冷却塔的被冷却的水与来自 所述冷凝器的被加热的水进行混合。被冷却的水和被加热的水的混合物提 供纟合所述加热水供给通道P30。通过把被加热的水转移到LNG蒸发器就可减轻所述冷却塔的负荷。 例如，输出功率为390.8 MW的GE 9FA Unit Combined Cycle系统在大约 39。C的蒸汽温度下需要的冷却水负荷大约为5.36亿BTU/hr。此加热负荷 可用来蒸发大约每天9.5亿标准立方英尺(或每年690万吨)的LNG。大 约每分钟需要3万加仑的水被抽到电厂和LNG终端之间的系统中，基于 LNG蒸发器使用20。C的水温降。而且，当在低压下凝结蒸汽涡轮废蒸气 时由于使用了溫度更低的冷却水，所以改善了电广的效率。例如，如果冷 凝温度降低10。C,那么蒸汽涡轮机的输出功率将会增加1.3MW。以上所描述的LNG蒸发系统把废热从电厂或其他工业设备回收到 SCV。而且，使用以上所描述的LNG蒸发系统，使得ORV具有更少的海 水引入量/输出量。而且，从LNG蒸发终端回收废冷改善了电厂的热效 率。在不背离本发明的精髓或范围的情况下，可对本发明的低排放天然气 蒸发系统进行修改和改变，这对本领域技术人员显然的。因此，目的是倘 若对本发明的修改和改动在附带的权利要求及其等同物的范围内，那么本 发明就涵盖对本发明的修改和变动。
权利要求
1.一种低排放的天然气蒸发系统，其包含热交换器，所述热交换器用于冷却使用在生产过程中的介质；散热器，所述散热器用于带走热量；蒸发器，所述蒸发器用于把液态天然气变为气态天然气；冷却液供给通道，所述冷却液供给通道用于从所述散热器给所述热交换器提供冷却的流体；冷却液回路，所述冷却液回路用于从所述热交换器给所述散热器提供加热的流体；加热流体供给通道，所述加热流体供给通道从所述热交换器给所述蒸发器提供加热的流体；和加热流体回路，所述加热流体回路用于从所述蒸发器给所述热交换器提供冷却的流体。
2. 如权利要求l中的系统，其特征在于，所述热交换器从生产过程 接收输入介质并把输出介质送回到所述生产过程以便在该生产过程中重新 使用。
3. 如权利要求l中的系统，其特征在于，所述生产过程是发电厂中 的发电过程，所述散热器是发电厂的蒸汽冷凝器。
4. 如权利要求l中的系统，其特征在于，所述散热器是冷却塔。
5. 如权利要求l中的系统，其特征在于，所述介质是乙二醇和水的 混合物。
6. 如权利要求1中的系统，其特征在于，所述蒸发器是开架式蒸发器。
7. 如权利要求1中的系统，其特征在于，所述蒸发器接收来自所述 散热器的被冷却的流体和来自所述热交换器的被加热的流体的混合物。
8. 如权利要求1中的系统，其特征在于，所述蒸发器是浸没燃烧式 蒸发器。
9. 一种低排放的气体蒸发系统，其包含 生产过程，所述生产过程使用介质；热交换器，所述热交换器从所述生产过程接收输入介质并把输出介质送回到所述生产过程以便在该生产过程中重新使用；散热器，所述散热器用于带走热量；蒸发器，所述蒸发器用于把液态天然气变为气态天然气；冷却液供给通道，所述冷却液供给通道用于从所述散热器给所述热交 换器提供冷却的流体；冷却液回路，所述冷却液回路用于从所述热交换器给所述散热器纟是供 力口热的:;克体；加热流体供给通道，所述加热流体供给通道从所述热交换器给所述蒸发器提供加热的流体；和加热流体回^^,所述加热流体回^^用于从所述蒸发器给所述热交换器提供冷却的流体。
10. 如权利要求9中的系统，其特征在于，所述生产过程是发电厂中 的发电过程，且所述散热器是发电厂的蒸汽冷凝器。
11. 如权利要求9中的系统，其特征在于，所述散热器是冷却塔。
12. 如权利要求9中的系统，其特征在于，所述介质乙二醇和水的混 合物。
13. 如权利要求9中的系统，其特征在于，所述蒸发器是开架式蒸发器。
14. 如权利要求9中的系统，其特征在于，所述蒸发器接收来自所述 散热器的被冷却的流体和来自所述热交换器的被加热的流体的混合物。
15. —种低排放的天然气蒸发系统，其包含 发电过程，所述发电过程用水驱动蒸汽涡轮发电机；冷凝器，所述冷凝器用于凝结从所述蒸汽涡轮发电机输出的蒸汽；散热器，所述散热器用于带走热量；蒸发器，所述蒸发器用于把液态天然气变为气态天然气；冷却液供给通道，所述冷却液供给通道用于从所述散热器给所述冷凝 器提供冷却的流体；冷却液回路，所述冷却液回路用于从所述冷凝器给所述散热器提供加 热的流体；加热流体供给通道，所述加热流体供给通道从所述冷凝器给所述蒸发 器提供加热的流体；和加热流体回路，所述加热流体回路用于从所述蒸发器给所述冷凝器提 供冷却的流体。
16. 如权利要求15中的系统，还包含冷却液供给通道，所述冷却液供给通道用于从所述散热器给所述冷凝器提供冷却的流体；和冷却液回路，所述冷却液回路用于从所述冷凝器给所述散热器提供加 热的流体。
17. 如权利要求15中的系统，其特征在于，所述散热器是冷却塔。
18. 如权利要求15中的系统，其特征在于，所述蒸发器是开架式蒸 发器。
19. 如权利要求15中的系统，其特征在于，所述蒸发器接收来自所 述散热器的被冷却的流体和来自所述冷凝器的被加热的流体的混合物。
20. 如权利要求15中的系统，其特征在于，所述蒸发器是浸没燃烧 式蒸发器。
全文摘要
一种低排放的天然气蒸发系统，包含热交换器，所述热交换器用于冷却使用在生产过程中的介质；散热器，所述散热器用于带走热量；蒸发器，所述蒸发器用于把液态天然气变为气态天然气；冷却液供给通道，所述冷却液供给通道用于从所述散热器给所述热交换器提供冷却的流体；冷却液回路，所述冷却液回路用于从所述热交换器给所述散热器提供加热的流体；加热流体供给通道，所述加热流体供给通道从所述热交换器给所述蒸发器提供加热的流体；加热流体回路，所述加热流体回路用于从所述蒸发器给所述热交换器提供冷却的流体。
文档编号F17C9/00GK101248308SQ200680020060
公开日2008年8月20日 申请日期2006年4月26日 优先权日2005年4月27日
发明者杨启烝, 黄族鹏 申请人:福斯特惠勒美国公司