液化天然气再气化中的用于废热回收和环境空气蒸发器的配置和方法_2

文档序号:9664218阅读:来源:国知局
避免冷凝。因而,构想出一种气化LNG的方法,其中LNG在环境空气蒸发器中被蒸发并且在下游热交换器中进一步被加热至适合于管线传输的温度,其中来自锅炉给水的热量被用作热交换器的主要且持续的热源。
[0019]最优选地,废热还用于产生高压蒸气,该高压蒸气用于经由冷凝蒸气轮机生成电力,在该蒸气轮机中,蒸气冷凝废热由热传递流体回收用于LNG加热。需要时,蒸气的至少一部分用于使得LNG的一部分过热,用于对环境空气蒸发器进行除霜。因此,构想出一种发电设备和用于操作发电设备的方法,其中环境空气交换器用于将LNG蒸发成处于第一温度的冷却蒸发天然气流。于是,热交换器接收冷却蒸发天然气流并且使用来自热传递介质回路中的热传递介质的热量将冷却蒸发天然气流加热至第二温度,该热传递介质回路热耦接到废热源,该废热源用作热传递介质回路的主要且持续的热源。虽然许多的废热源被认为是合适的,但是尤其优选的是,废热源允许将热传递介质加热至足够的量以将冷蒸发天然气流的温度从第一温度升高至第二温度。
[0020]从不同的角度看,构想出一种再气化LNG并产生电力的方法,其中LNG在环境空气交换器中被蒸发以形成冷蒸发天然气流。然后,冷蒸发天然气流使用热传递介质回路的热传递介质在第一热交换器中被加热,该热传递介质回路热耦接到热源而不是环境空气。尤其优选的是,废热源是用于热传递介质回路的主要且持续的热源,尤其优选的源包括热量回收蒸气发生器。
[0021]例如,如在图1的示例性设备中所描述的,通常以从100 MMscfd至1000 MMscfd或更高的输出率从存储装置输出的LNG (流I)被LNG栗51加压至从大约1000 psig至1600psig,从而形成流2。在本文结合数值使用的术语“大约”是指该数值+/_ 10%的范围。LNG在环境空气蒸发器52中从-255 °F被加热至大约-40 °F,从而形成流3。环境空气蒸发器通常包括热交换管道,该热交换管道将来自向下的空气流的热量传递至蒸发器管道中的向上的LNG流,同时通常在LNG的入口点处在蒸发器的下部的管道上形成冰。环境空气流5通常在60 °?至100 T并且具有从40%至100%的相对湿度,该环境空气流被冷却至大约-20T,从而形成不含水的空气流6。当环境空气蒸发器用冰完全冻住时,其热传递区域将变得无效,且冰层必须通过除霜来去除。除霜循环时间取决于环境湿度条件和除霜方法。在除霜循环期间从环境空气蒸发器去除的冷凝水流6具有能够用作锅炉给水补充(makeup)的冷凝质量。然后,局部加热并蒸发的LNG流3在交换器53中使用热传递流体33进一步加热至大约36 °F,从而形成至管线的天然气流4。
[0022]最优选地,通过来自至少两个不同源(来自BFW再循环回路和来自冷凝蒸气轮机排出(discharge))的废热来加热热传递流体回路。例如,如图1所示,来自调温加热器(trim heater)53的热传递流体流30由栗65栗送,从而形成流31,该流31在热交换器58中由热BFW流16加热至从大约80 °?至100 °F,从而形成流32,该流32在交换器56中使用蒸气轮机排出流23被进一步加热,从而形成在80 °?至120 °F的加热流33,该加热流33再循环,从而将热量供应给调温加热器53。
[0023]处于大约1000 °?的气轮机排气流7用于产生来自废热回收蒸气发生器HRSG 54的在600 psig和750 °F的高压蒸气流22。控制阀61控制高压蒸气的温度,保持优化温度,该优化温度满足用于LNG加热的热传递流体的加热要求以及用于电力生成的蒸气要求。高压蒸气用于在蒸气轮机55中生成电力,通过排出至大约2 psia压力从而形成流23。排气蒸气在真空冷凝器56中被冷凝至大约120 °F,从而使用热传递流体流32作为冷却介质形成流24。应当理解的是,在该电力生成配置中不需要冷却水,而当使用冷LNG以较低真空度操作时,产生的电力甚至能够更高。
[0024]尤其进一步优选的是,控制单元控制BFW流以将气轮机排气的温度保持高于露点至少10 °F,通常通过将BFW流分离为两个部分来实现,其中一个部分将热量供应给热传递流体回路而另一部分供应给用于产生蒸气的除气器。最优选地,热传递流体被蒸气轮机排出进一步加热,以加热来自环境空气蒸发器的蒸发LNG,如将在下文进一步描述的那样。
[0025]更具体地,栗57将BFW流24栗送至大约50 psig,从而形成流10。水补充即流11(优选地使用来自环境空气蒸发器的除霜水产生)被添加以形成流12,该流12与再循环BFW流13混合从而形成被供给到HRSG 54的流14。来自HRSG的加热BFW流15被分离为两个部分:流16和流17。取决于交换器58中的热量需求,分离比(流16:流15)是通常在0.1至0.7范围内的比。随着最大化热量回收所需的交换器58中需要的负荷增加,该比趋于增加。流16在热交换器58中被冷却,进而形成流18,从而向热传递流体提供热量。然后,栗59栗送BFW,从而形成13。由温度控制器使用控制阀60控制流13的流率,从而控制至HRSG的BFW温度,通常在大约110 °F,在高于排气的露点温度至少10 °F。应当理解的是,BFW再循环系统和控制方法对于最大化热量回收提供明显贡献同时避免来自气体冷凝引起的操作问题,因而减少或甚至消除侵蚀和液体废气流。
[0026]加热BFW流17通向除气器62,在该除气器中,低压蒸气流19用于从BFW流中去除氧含量,从而避免蒸气发生系统中的侵蚀。除气水流20由BFW栗63栗送至大约700 psig从而形成流21,并且通向HRSG用于蒸气生成。空气/氧作为流27离开除气器62。
[0027]在图2中示出了替代性配置,其包括用于在排气排出到大气之前将NOx、SOx和其它排放物从排气移除的SCR (选择性催化剂还原)单元82。图2类似于图1中的配置,不同之处在于SCR单元嵌入到HRSG堆54中。因此,BFW流动流21分离为两个部分:流41和流42。流42的流率经由阀81被控制,使得按照SCR催化剂的设计要求,气轮机排气被冷却至优化温度(由传感器101测量),通常在750 °F。流43的流率由控制阀61控制,用于满足LNG加热要求交换器56和最大化蒸气轮机55所生成的电力。优选地,流43和44在供给至蒸气轮机55之前结合。关于在图2中的其余部件,同样的构想要求(apply for)图1中部件的相似的附图标记。
[0028]在图3中示出了又一替代性配置,其中采用蒸气来对环境空气蒸发器进行除霜。在这种配置和方法中,通常优选的是,至少第二环境空气蒸发器被采用并且相对于第一蒸发器交替地操作,使得当第一蒸发器处于蒸发模式时第二蒸发器处于除霜模式。典型配置类似于图2,不同之处在于高压蒸气的一部分用于使得LNG的一部分蒸发并过热,用于除霜。在环境空气蒸发器99的除霜循环期间,在除霜逻辑控制器102的控制下,LNG入口阀72关闭且LNG流动控制阀71打开,从而控制流率在从大约4 ^scfd至40丽scfd。使用蒸气流92 (经由阀103)将流91在交换器98中过热至大约200 °F,从而形成通向除霜环境空气蒸发器99的流93。冷却除霜气流95与在加热循环时来自环境空气蒸发器的加热气体混合,从而形成至调温加热器53的结合流103。来自交换器98的冷却蒸气94结合蒸气轮机流出物以形成流23,该流23接着供给到交换器56。仍然应当注意的是,本文所示的构想出的配置和方法有利地允许作为补充水的高质量冷凝物回收到蒸气系统中,而不使用蒸气或燃料或化学处理。由此,使用回收冷凝物减少了由蒸气发电设备使用
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