用于汽化气体的再冷凝的系统及方法_2

文档序号:9401665阅读:来源:国知局
流动,以冷凝汽化气流125。控制器190可构造成确定改变汽化气流125的相所需的传热量和/或在汽化气流125穿过换热器140时将冷凝的汽化气流的温度降低给定量。例如,使用汽化气流的测得的性质(例如,质量流速、温度等)以及气化气流的内在性质(例如,饱和温度、蒸发潜热、比热容等),控制器190可确定必须从汽化气流125除去来将汽化气流125的温度降低至汽化气流的饱和温度或沸点(如果温度最初高于饱和温度),将汽化气流从气体冷凝成液体,以及在一些实施例中将现在的液流的温度降低大约一摄氏度(例如,以有助于确保穿过换热器140的大致所有汽化气体冷凝)的热量。控制器190接下来可使用例如第二低温流体的测得性质(例如,温度)和第二低温流体的内在性质(例如,蒸发潜热、饱和温度、比热容等)来确定用以提供所需或期望冷却的第二低温流体的对应质量流速。控制器190接着可引导第二低温流体流穿过换热器140 (例如,经由控制一个或更多个阀、栗等的设定)、监测汽化气流125的热交换和冷凝(例如,经由定位在换热器140内或以其它方式邻近其的一个或更多个检测器),并且进行调整来视情况控制系统100的一个或更多个方面来实现汽化气流125的期望冷凝和/或冷却。
[0026]在一个示例性方案中,第一低温流体为储存在第一低温罐110中的LNG,并且汽化气流125由来自第一低温罐110的LNG的汽化引起的呈汽相的天然气构成。此外,第二低温流体为储存在第二低温罐160中的LN2,并且作为液流175从第二低温罐160提供至换热器140。在大约大气压力下的LNG的饱和温度或沸点为大约113开氏度(K)。在大约大气压力下的LN2的饱和温度或沸点为大约77° K。因此,如果两股流(例如,来自第一低温罐110中的LNG的汽化气流125和来自第二低温罐160的LN2的液流175)大约在相应的饱和温度或沸点下提供,则汽化气流125将处于高于液流175的温度。因此,热将从汽化气流125传递至液流175。如果足够的热从汽化气流125传递至液流175,则汽化气流125将冷凝。
[0027]此外,如果两股流在相应的饱和温度下或左右,使得从汽化气流125到液流175的热传递将导致汽化气流125的冷凝以及液流175的蒸发,而不显著地改变任一股流的温度(例如,可不管各股流的比热容),则在天然气的蒸发潜热为氮的蒸发潜热的大约两倍时,来自第二低温罐160的LN2流的质量流应当为汽化气流125的质量流的大约两倍。如果期望冷凝汽化气流125的仅一部分(例如,需要较小的IigM量流速),如果期望冷凝的汽化气流125的温度显著地减小至低于饱和温度(例如,需要更大的IigM量流速),等,则期望或所需的质量流比例如可调整。因此,在此类示例性方案中,控制器190可确定汽化气流125的质量流速、确定来自第二低温罐160的第二低温流体(例如,LN2)的适合质量流速为汽化气流125的质量流速的大约两倍,并且控制系统100 (例如,与第二低温罐160相关联的一个或更多个栗或阀),以提供来自第二低温罐160的液流175的期望质量流速。1^2的附加质量流速可提供成解决系统中的低效,提供一定安全系数来确保穿过换热器的大致全部汽化气流的冷凝,降低冷凝汽化气体的温度,等。
[0028]在所示实施例中,第二低温流体(例如,LN2)的流动从第二低温罐160提供。第二低温罐160可在某些方面类似于第一低温罐110。在所示实施例中,第二低温罐160可在容量上大致小于第一低温罐110。例如,在一些实施例中,系统100可包括具有大约10,000加仑以上的组合容量的一个或更多个第一低温罐110。尺寸确定为提供足够的低温流体(例如,LN2)来冷凝来自一个或更多个第一低温罐的汽化气体的第二低温罐160可大致较小,例如,大约200加仑,或在一些实施例中更小。在一些实施例中,第二低温罐160排外地专用于与系统100 —起使用用于再冷凝来自第一低温罐110的汽化气体,而在其它实施例中,第二低温罐160可与其它系统共用。例如,第二低温罐160可用于将LN2提供至换热器140,并且直接提供LN2(或来自1^2的氮气流)至不同系统(例如,吹洗或惰性化系统)。例如,来自第二低温罐的LN2 (或氮气流)可提供至飞行器的不同系统,而不穿过换热器140 (例如,以惰性化喷射燃料罐,以吹洗系统的一个或更多个构件,等)。
[0029]系统100还包括检测器162和设置成邻近第二低温罐160的加压模块164。检测器162示意性地绘制为单个块,但可包括一个以上的检测器或传感器。检测器162构造成感测或检测离开第二低温罐160的液流175的一个或更多个性质或特性(例如,质量或体积流速、速度、温度、压力等),并且提供对应的信息至控制器190。控制器190可使用信息来确定液流175的适当流速和/或监测液流175。
[0030]在一些实施例中,1^2可处于足够压力,使得液流175可从第二低温罐160提供,而没有提供压力梯度的附加构件。在所示实施例中,系统100包括加压模块164,其构造成提供构造成将液流175中的期望量的第二低温流体(例如,LN2)从第二低温罐160引导至换热器140的压力梯度。例如,加压模块164可为在控制器190的控制下操作的栗。在一个示例性方案中,当控制器190确定期望增大的液流175质量流速来冷凝汽化气流125时,加压模块164(例如,栗)的栗送努力可增大。在另一个示例性方案中,当控制器190确定减小的液流175的质量流速可足以冷凝汽化气流125时,加压模块164 (例如,栗)的栗送努力可减小。加压模块164在所示实施例中示为设置在第二低温罐160下游(按照第二低温流体的流动)。例如,在其它实施例中,栗可设置在第二低温罐160内。在又一些实施例中,栗或其它加压模块164可不需要或用于引导第二低温流体的流动。
[0031]绘出的系统100还包括插置在第二低温罐160与换热器140之间的控制阀170。控制阀170构造成控制液流175从第二低温罐160到换热器140的流动。例如,控制阀170的设定可由控制器190控制,以允许期望量的液流175流动穿过控制阀170至换热器140。控制阀170 (此外或作为加压模块164的备选方案)可构造成由控制器190控制来提供液流175的期望流动。
[0032]在一个示例性方案中,当控制器190确定期望增大的液流175质量流速来冷凝汽化气流125时,控制阀170可设定成允许液流175的较高流动经过至换热器140。在另一示例性方案中,当控制器190确定减小的液流175质量流速可足以冷凝汽化气流125时,控制阀170可设定成允许较少流量的液流175经过至换热器140 (例如,以保存LN2)。如本文中还论述的,在其中系统100构造成升高液流175的温度而不蒸发液流175的实施例中,增大流量(相比于液流175蒸发时)的液流175可需要由加压模块164提供和/或由控制阀170允许。
[0033]汽化气流125 (来自第一低温罐110)和液流175 (来自第二低温罐160)均前移至且穿过换热器140。换热器140构造成将足够量的热从汽化气流125传递至液流175,以冷凝汽化气流125的至少一部分来提供包括冷凝的汽化气体(例如,LNG)的返回流145。在一些实施例中,大致所有汽化气流125可冷凝来将大致完全是液体的返回流145提供至第一低温罐110。在一些实施例中,汽化气流125可经历相变(例如,从气相到液相的冷凝),同时液流175可不改变相。在所示实施例中,汽化气流125和液流175两者在穿过换热器140时经历相变。因此,汽化气流125可经历相变(例如,从气相冷凝至液相),同时液流175也经历相变(例如,从液相蒸发至气相)。
[0034]图1中绘出的换热器140包括具有入口 144和出口 146的第一通路142,以及具有入口 150和出口 152的第二通路148。第一通路142和第二通路148构造成在穿过相应通路的流之间提供热交换。例如,第一通路142和第二通路148中的一个或更多个可构造为包绕通路中的另一个或邻近其经过的盘管。在一些实施例中,换热器140可构造为壳管式换热器。在各种实施例中,其它布置可用于换热器140。大体上,换热器140尺寸确定并且构造成提供液流175和汽化气流125的充分流动,以及其间的充分热交换,以冷凝期望量的汽化气流。
[0035]汽化气流125沿下游方向102经过至第一通路142的入口 144。在一些实施例中,汽化气流125可作为过热蒸气进入入口 144,并且可作为饱和液体或次冷液体离开出口146。当汽化气流125穿过第一通路142时,汽化气流与以足以冷凝汽化气流的量的液流175 (在第二通路148中)交换热(例如,控制器190操作系统100来提供足够液流175以冷凝汽化气流125)。汽化气流的冷凝产生呈液态(例如,LNG)的第一低温流体的返回流145,其引导至第一低温罐110来再填充第一低温罐140。因此,实施例提供了保存燃料(例如,LNG),同时还防止或减少来自汽化气体的有害或另外不合乎需要的排放物(例如,温室排放物或可燃排放物)。
[0036]当返回流145 (例如,由汽化气流125的冷凝引起的LNG)离开换热器140的出口146时,返回流145穿过返回流检测器154。返回流检测器154构造成检测返回流145的流动、温度、速度、压力等中的一个或更多个。来自返回流检测器154的信息可提供至控制器190,并且控制器190可响应于从返回流检测器154获得的信息来调整或以其它方式控制系统100的操作。例如,控制器190可确定液流175的初始流动来冷凝汽化气流125,并且提供返回流145的期望温度。然而,如果返回流检测器154提供信息至控制器190,指示返回流145大致未冷凝和/或处于高于期望的温度,则控制器190可调整与液流175相关联的栗或控制阀的一个或更多个设置,以增大穿过换热器140的液流175的流动。作为另一个实例,如果返回流检测器154提供信息至控制器190,指示返回流145处于低于期望或所需的温度,则控制器190可调整与液流175相关联的栗或控制阀的一个或更多个设置,以减小穿过换热器140的液流175的流动。
[0037]在一些实施例中,从汽化气体累积在第一低温罐110内提供的压力梯度和/或重力可足以引起第一低温流体(例如,汽化气流125和返回流145)从第一低温罐110穿过换热器140并且返回第一低温罐110。在其它实施例中,可使用构造成通过回路106的至少一部分提供压力梯度的加压模块或装置(例如,栗或风扇)。在所示实施例中,系统100包括设置成邻近第一低温罐110并且在换热器140下游的加压模块114(例如,在沿回路106在返回流145返回至第一低温罐110的点附近的点处)。在所示实施例中,加压模块114构造为栗用于引导返回流145的移动,返回流145呈液态。在备选实施例中,加压模块的不同类型或位置可附加地或备选地使用。例如,在一些实施例中,作为备选或此外,加压模块114可设置在第一低温罐110下游和换热器140上游,并且构造为用于引导呈气态的汽化气流125的移动的风扇。在各种实施例中,加压模块可构造为鼓风机、压缩机等中的一个或更多个。加压模块114可以可操作地连接于控制模块190并且在控制模块190的控制下操作。在一些实施例中,在第一低温罐110足够强健来提供所需的压力梯度以使各种流移动穿过回路106的情况下,可不使用加压模块。例如,梯度可由局部压差建立在罐中,该局部压差可出现在罐中的各种区域之间,如,在罐的顶部与底部之间。更进一步,在各种实施例中,第一低温罐110可构造成包括罐特征,其提高此类压力梯度。在其它实施例中,可沿回路106使用一个或更多个加压模块,允许了系统100在第一低温罐110中以较低压力操作,从而允许了第一低温罐110的大体上较轻和/或较简单的设计。
[0038]回到换热器140,液流175进入第二通路148的入口 150。在一些实施例中,液流175可作为次冷或饱和液体进入入口 150,并且作为饱和或过热的蒸气离开出口 152。当液流175穿过第二通路148时,来自冷凝汽化气流125的热传递至液流175。传递的热可升高液流175的温度,并且/或者引起液流175的相变或变化(例如,从液态到气态的蒸发或沸腾)。在图1中绘出的实施例中,液流175在液流175穿过第二通路148时蒸发。现在蒸发的液流175从换热器140的出口 152中经过作为呈气体形式的排出流177。例如,来自第二低温罐160的1^2可在穿过换热器时蒸发,并且从换热器排出来作为氮气的排出流。在一些实施例中,第二低温流体可在第二低温罐160中保持在饱和温度或沸点处或附近,以使传递至第二低温流体的大部分或所有热用于将第二低温流体的状态从液体变为气体,或加热通过蒸发或沸腾形成的气体。在各种实施例中,控制器190可操作系统100,例如,包括液流175至换热器140的流动的量,以使汽化气流125和液流175以所选的比例提供,以引起各流在穿过换热器时大致完全改变相,其中离开换热器的各流在相应流体的饱和温度或沸点处或附近(例如,在一些实施例中,在大约一摄氏度的饱和温度内)。
[0039]当排出流177离开换热器时,排出流177穿过排出检测器156。排出检测器156构造成检测排出流177的流动、温度、速度、压力等中的一个或更多个。来自排出检测器156的信息可提供至控制器190,并且控制器190可响应于从排出检测器156获得的信息来调整或以其它方式控制系统100的操作。例如,如果排出流177处于高于期望的温度,则控制器190可控制系统100来将增加的液流175的流动从第二低温罐160提供至换热器140。作为另一个实例,如果控制器190从由排出检测器156提供的信息确定排出流并未完全蒸发和/或处于低于期望的温度,则控制器1
当前第2页1 2 3 4 5 6 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1