一种用于LNG接收站的蒸发气直接回收和外输系统及方法与流程

本发明涉及一种lng接收站，特别是关于一种基于lng接收站内高压冷能的蒸发气直接回收和外输系统及方法。

背景技术：

天然气作为清洁能源，受到越来越多国家的青睐，都将lng产业的发展放在能源发展的首位，故天然气在能源供应中的比例迅速增加。截至2019年，全球的lng贸易量一直处于增长状态。亚太地区仍是lng需求集中地区，亚太地区进口的lng总量占据全球进口贸易的70％以上。

从我国的天然气发展形势来看，天然气资源有限，天然气产量远远小于需求，供需缺口越来越大。近年来，已投产的20座lng接收站共进口lng为5378万吨，增幅高达41％，占总进口量的59.5％，已投产接收站平均负荷率60.7％。预计2021-2023年还将会有接收站不断投产，预计2022-2023年我国的lng接收站接卸总能力将超过1.3亿吨/年。

lng接气站的主要功能包含储罐的存储、bog处理系统、再气化设施和供气主干网的建设等环节。但在lng接收站日常接收、存储、输送、气化的生产过程中，由于各类生产设施自身做功、与外界进行热交换以及大气压变化等不可避免的因素，从而导lng温度升高，使液态lng蒸发产生bog(boiloffgas)闪蒸气。若bog处理不当则会使lng存储设施的压力不断升高，若处理不及时则会导致存储设施产生超压危险，若进行排放则排放实际上就是原材料的排空，造成企业经济成本的大幅提升并会造成环境污染或天然气巨大的浪费。

目前，lng接收站对bog的通常方法为bog再冷凝器处理工艺，即将lng储罐产生的bog通过bog总管收集起来，并平衡整个bog处理系统的压力，后输送至压缩机，经压缩机加压后，进入到再冷凝器与lng储罐内泵出的lng进行混合，此时bog被低温lng再液化为lng，之后lng进入高压泵再次进行加压，经气化器换热气化为天然气(ng)后输送至下游管网用户。但由于整个bog处理系统联锁的工艺阀门数量多，整体控制较为复杂为接收站自动化控制带来了较大困难。并且，其高压lng增压后，直接输送至气化设施，lng在气化器中与海水或中间介质进行换热，大量冷量无法回收，造成大量冷能的浪费，因此需将bog处理系统与高压外输系统相结合起来优化进行考虑，从而降低接收站的能耗，并且降低冷量的浪费。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的其中一个目的是提供一种基于lng接收站内高压冷能的蒸发气直接回收和外输系统；本发明的另一个目的是提供一种基于该系统的蒸发气直接回收和外输方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于lng接收站的蒸发气直接回收和外输系统，包括：lng存储装置；lng外输装置，包括：lng低压泵，设置在所述lng存储装置的液相空间内；lng缓冲罐，所述lng缓冲罐的入口通过lng低压输送管线与所述lng低压泵相连接；lng高压泵，所述lng高压泵的入口与所述lng缓冲罐的出口相连接，所述lng高压泵的出口通过lng高压输送管线、lng气化器和计量撬与下游天然气管网相连接；bog增压装置，所述bog增压装置的入口通过bog总管与所述lng存储装置的气相空间相连通；bog冷凝装置，包括：换热器，所述换热器的高温介质管入口通过bog增压输送管线与所述bog增压装置的出口相连接，所述换热器的低温介质管入口和出口分别通过lng高压冷凝支管线和lng高压返回管线与所述lng高压输送管线相并联；气液分离器，所述气液分离器的进口通过bog冷凝输送管线与所述换热器的高温介质管出口相连接，所述气液分离器的气相出口通过bog返回管线与所述lng存储装置的气相空间相连通；lng增压泵，所述lng增压泵的入口与所述气液分离器的液相出口相连接，所述lng增压泵的出口通过lng增压返回管线与所述lng高压输送管线相连接。

所述的蒸发气直接回收和外输系统，优选地，在所述bog总管上设置有bog总管关断阀。

所述的蒸发气直接回收和外输系统，优选地，在所述lng高压冷凝支管线上设置有高压lng流量调节阀。

所述的蒸发气直接回收和外输系统，优选地，在所述气液分离器的液相出口去所述lng增压泵的管线上设置有液相流量调节阀，用于控制所述气液分离器的压力及液位波动。

所述的蒸发气直接回收和外输系统，优选地，在所述bog返回管线上设置有气相流量调节阀，用于控制返回所述lng存储装置的bog流量。

所述的蒸发气直接回收和外输系统，优选地，在所述bog返回管线上还设置有bog返回线关断阀。

所述的蒸发气直接回收和外输系统，优选地，在所述lng高压返回管线上设置有高压lng止回阀。

一种基于上述蒸发气直接回收和外输系统的蒸发气直接回收和外输方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1.lng存储装置内的lng通过lng低压泵进行增压后进入lng缓冲罐，再进入lng高压泵增压后分成两路：一路进入换热器的低温介质管，另一路进入气化器上游的lng高压输送管线；

s2.lng存储装置内产生的bog经bog总管汇聚进入bog增压装置，经bog增压装置压缩后进入换热器的高温介质管与高压lng进行换热；

s3.bog与高压外输lng换热后冷凝为液态lng，然后进入气液分离器中进行气液分离；

s4.分离的气相bog经bog返回线返回至lng存储装置的气相空间当中，用于平衡lng存储装置的压力；

s5.分离的液相lng经lng增压泵进行增压后进入到lng高压输送管线，与lng高压泵流出的高压外输lng汇合后进入气化器与热介质进行换热，气化后的天然气经计量撬输送至下游天然气管网。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明在lng接收站在既有工艺流程基础上将bog处理系统与lng高压外输系统相结合，简化了控制流程并利用了外输lng中未被利用的冷能，降低了下游流程气化设施的能耗。

2、本发明利用换热器替代再冷凝器来对bog进行冷凝液化，并设置了气液分离器，使气相、液相进行有效分离，防止下游管线产生两相流从而消除管线振动的问题。

3、本发明在气液分离器后设置了液相流量调节阀，可有效控制分离器的液位，从而使lng增压泵避免气蚀现象的发生。

4、本发明在换热器前设置了流量调节阀，可调节阀可有效控制进入换热器的lng量，从而接收站不同的生产工况需求。

5、本发明在分离器后设置了气相流量调节阀，可有效控制返回储罐气相空间的bog量，从而使bog系统运行保持平衡稳定。

综上，本发明简化了bog处理系统的流程，并利用的lng冷量，从而降低接收站生产的总体能耗负荷。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的蒸发气直接回收和外输系统的结构示意图。

图中各附图标记：

1-lng存储装置；2-lng低压泵；3-lng缓冲罐；4-lng高压泵；5-bog增压装置；6-换热器；7-气液分离器；8-lng增压泵；9-气化器；10-计量撬；11-下游天然气管网；2-bog总管关断阀；13-高压lng流量调节阀；14-高压lng止回阀；15-液相流量调节阀；16-bog返回线关断阀；17-气相流量调节阀；18-lng低压输送管线；19-lng高压输送管线；20-lng高压冷凝支管线；21-高压lng返回管线；22-bog总管；23-bog增压输送管线；24-bog冷凝输送管线；25-lng增压返回管线；26-bog返回管线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，使用术语“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供的用于lng接收站的蒸发气直接回收和外输系统，包括：lng存储装置1；lng外输装置，包括：lng低压泵2，设置在lng存储装置1的液相空间内；lng缓冲罐3，lng缓冲罐3的入口通过lng低压输送管线18与lng低压泵2相连接；lng高压泵4，lng高压泵4的入口与lng缓冲罐3的出口相连接，lng高压泵4的出口通过lng高压输送管线19、lng气化器9和计量撬10与下游天然气管网11相连接；bog增压装置5，bog增压装置5的入口通过bog总管22与lng存储装置1的气相空间相连通；bog冷凝装置，包括：换热器6，换热器6的高温介质管入口通过bog增压输送管线23与bog增压装置5的出口相连接，换热器6的低温介质管入口和出口分别通过lng高压冷凝支管线20和lng高压返回管线21与lng高压输送管线19相并联；气液分离器7，气液分离器7的进口通过bog冷凝输送管线24与换热器6的高温介质管出口相连接，气液分离器7的气相出口通过bog返回管线26与lng存储装置1的气相空间相连通；lng增压泵8，lng增压泵8的入口与气液分离器7的液相出口相连接，lng增压泵8的出口通过lng增压返回管线25与lng高压输送管线19相连接。

上述实施例中，优选地，在bog总管22上设置有bog总管关断阀12，由此在紧急情况下可以将不同的系统进行隔离，用于保证整个lng接收站的安全运行。

上述实施例中，优选地，在lng高压冷凝支管线20上设置有高压lng流量调节阀13，由此可以根据生产需要调节进入换热器6的lng流量。

上述实施例中，优选地，在气液分离器7的液相出口去lng增压泵8的管线上设置有液相流量调节阀15，用于控制气液分离器7的压力及液位波动。

上述实施例中，优选地，在bog返回管线26上设置有气相流量调节阀17，用于控制返回lng存储装置1的bog流量。

上述实施例中，优选地，在bog返回管线26上还设置有bog返回线关断阀16，由此在紧急情况下可以将不同的系统进行隔离，用于保证整个lng接收站的安全运行。

上述实施例中，优选地，在lng高压返回管线21上设置有高压lng止回阀14，用于防止下游压力过高时，下游生产装置的lng逆流回换热器6，保证lng接收站的安全运行。

基于上述实施例提供的蒸发气直接回收和外输系统，本发明还提出了一种蒸发气直接回收和外输方法，包括以下步骤：

s1.lng存储装置1内的lng通过lng低压泵2进行增压(增压至约1bar，泵出口lng温度约-160℃～-155℃)后进入lng缓冲罐3，再进入lng高压泵4增压(根据接收站下游管网的接气条件不同，增压至约60-98bar)后分成两路：一路进入换热器6的低温介质管，另一路进入气化器9上游的lng高压输送管线19。

s2.lng存储装置1内产生的bog经bog总管22汇聚进入bog增压装置5，经bog增压装置5压缩后(增加至约8～10bar，bog增压装置5出口温度约为30-60℃)进入换热器6的高温介质管与高压lng进行换热。

s3.bog与高压外输lng换热后冷凝为液态lng(温度降至约-150—145℃，换热器6的出口压力约6-7.8bar)，然后进入气液分离器7中进行气液分离。

s4.分离的气相bog经bog返回线26返回至lng存储装置1的气相空间当中，用于平衡lng存储装置1的压力。

s5.分离的液相lng经lng增压泵8进行增压(增压至约60～100bar)后进入到lng高压输送管线19，与lng高压泵4流出的高压外输lng汇合后进入气化器9与热介质进行换热(换热后温度约0-2℃，压力约60-95bar)，气化后的天然气(ng)经计量撬10输送至下游天然气管网11。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。