一种能充分利用液化天然气冷能的蓄冷冷库系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种能充分利用液化天然气冷能的蓄冷冷库系统，它包括液化天然气气化系统、乙二醇循环系统和冷水循环系统，它还包括蓄冷系统和制冷系统，其中，(1)液化天然气气化系统包括液化天然气—乙二醇换热器；(2)乙二醇循环系统包括两个串联回路；(3)冷水循环系统包括水循环管路；(4)蓄冷系统包括蓄冷循环管路；(5)制冷系统包括经冷凝器的出口依次与压差调节阀、循环水泵、止回阀、蒸发器、板式换热器以及冷凝器的进口相连的制冷循环管路。本实用新型的优点：该系统在不影响液化天然气气化的前提下，起到液化天然气冷量削峰填谷的功能，有效改善制冷循环的能效比，充分保证了制冷性能稳定。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种冷库制冷系统，尤其涉及一种能充分利用液化天然气冷能的 畜冷冷库系统。 一种能充分利用液化天然气冷能的蓄冷冷库系统
【背景技术】
[0002] 液化天然气是天然气经过脱硫、脱水处理后，再经低温工艺液化而成的_160°C的 液态混合物。据统计，每液化1吨天然气耗电量约为850kWh。在液化天然气接收站，需将液 化天然气通过气化器气化后使用。气化时吸收的热量，其值大约为830kJ/kg。该部分冷能 通常会在天然气汽化器中随海水或空气被散失掉，不仅造成了能源的极大浪费，也丧失了 液化天然气自身应有的冷能利用价值。现有液化天然气冷能利用技术无负荷辅助措施，使 其液化天然气冷量的供需不匹配，当其冷量较少时无辅助备用制冷系统，制冷负荷稳定性 下降；冷量充足时，自身蓄存能力有限，使得其应用范围变小。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种有效改善制冷系统的能效 比的能充分利用液化天然气冷能的蓄冷冷库系统。该系统能节约能源、减少化石燃料对环 境的污染，同时有利于提高液化天然气的使用价值，此外，该系统具有冷能蓄存的功能，可 以确保冷库制冷性能的高效平稳。
[0004] 本实用新型的一种能充分利用液化天然气冷能的蓄冷冷库系统，它包括液化天然 气气化系统、乙二醇循环系统和冷水循环系统，它还包括蓄冷系统和制冷系统，其中，
[0005] (1)所述的液化天然气气化系统包括液化天然气一乙二醇换热器，所述的液化天 然气一乙二醇换热器用于将管程中的液化天然气与壳程中的乙二醇换热；
[0006] (2)所述的乙二醇循环系统包括两个串联回路，第一串联回路由乙二醇储罐、紧急 切断阀B、乙二醇泵A和液化天然气一乙二醇换热器依次串联构成，乙二醇储罐的进口处设 有温度传感器B ;第二串联回路由乙二醇储罐、紧急切断阀C、乙二醇泵B、乙二醇一水换热 器和三通阀A依次串联构成；所述的乙二醇储罐用于存储与液化天然气换热后的乙二醇并 给乙二醇一水换热器提供冷量；
[0007] (3)所述的冷水循环系统包括经乙二醇一水换热器出水口依次与水泵、冷凝器以 及乙二醇一水换热器的进水口相连的水循环管路，在冷凝器出水口处的水循环管路上连接 有温度传感器A，所述的冷凝器用于乙二醇一水换热器抽出的水与制冷系统中的载冷剂进 行换热，并将升温后的水送回至乙二醇一水换热器；
[0008] (4)所述的蓄冷系统包括通过管道将三通阀B、截止阀、板式换热器、蓄冷水泵、三 通阀C以及蓄冷器连接形成的蓄冷循环管路，所述的三通阀B通过连接管路与三通阀A相 连通，所述的三通阀C 一端与蓄冷器连接，另一端与蓄冷水泵连接，第三端与乙二醇一水换 热器连接；所述的蓄冷器在乙二醇储罐中的乙二醇流过时蓄冷，将部分与液化天然气换热 后的乙二醇冷量蓄存起来，在冷量不足时释放出来；
[0009] (5)所述的制冷系统包括经冷凝器的出口依次与压差调节阀、循环水泵、止回阀、 蒸发器、板式换热器以及冷凝器的进口相连的制冷循环管路，温度传感器C连接在蒸发器 入口处的制冷循环管路上；板式换热器用于当液化天然气的冷量不足时，将蓄冷器中储存 的冷量交换给制冷系统中的载冷剂，完成冷量的交换过程。
[0010] 本实用新型的优点：该系统在不影响液化天然气气化的前提下，起到液化天然气 冷量削峰填谷的功能，有效改善制冷循环的能效比，充分保证了制冷性能稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 附图为本实用新型的一种能充分利用液化天然气冷能的蓄冷冷库系统的结构示 意图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型作以详细描述。
[0013] 如附图所示的本实用新型的一种能充分利用液化天然气冷能的蓄冷冷库系统，它 包括液化天然气气化系统、乙二醇循环系统和冷水循环系统，它还包括蓄冷系统和制冷系 统；其中，
[0014] (1)所述的液化天然气气化系统包括液化天然气一乙二醇换热器4,所述的液化 天然气一乙二醇换热器4用于将管程中的液化天然气与壳程中的乙二醇换热；如图所示已 有的液化天然气气化系统包括：液化天然气储罐1、空温气化器A2、空温气化器B3和液化天 然气一乙二醇换热器4,各个设备由管道串联形成循环管路。其中，天然气出气管道5由空 温气化器A2和空温气化器B3之间的管道上引出，并安装有安全放散阀6。而在空温气化器 A2和液化天然气一乙二醇换热器4之间的管路上设有紧急切断阀A7和截止阀A8,紧急切 断阀A7和截止阀A8之间的管路引出管通过截止阀B9直接接到液化天然气储罐的出口管 道上。该循环管路的液化天然气在液化天然气一乙二醇换热器4的管内流动。
[0015] (2)所述的乙二醇循环系统包括两个串联回路，第一串联回路由乙二醇储罐10、 紧急切断阀B14、乙二醇泵All和液化天然气一乙二醇换热器4依次串联构成，乙二醇储罐 10的进口处设有温度传感器B27 ;第二串联回路由乙二醇储罐10、紧急切断阀C15、乙二醇 泵B13、乙二醇一水换热器12和三通阀A23依次串联构成；所述的乙二醇储罐10用于存储 与液化天然气换热后的乙二醇并给乙二醇一水换热器12提供冷量；
[0016] (3)所述的冷水循环系统包括经乙二醇一水换热器12出水口依次与水泵16、冷凝 器17以及乙二醇一水换热器12的进水口相连的水循环管路，在冷凝器17出水口处的水循 环管路上连接有温度传感器A18,所述的冷凝器17用于乙二醇一水换热器12抽出的水与制 冷系统中的载冷剂进行换热，并将升温后的水送回至乙二醇一水换热器12 ;
[0017] (4))所述的蓄冷系统包括通过管道将三通阀B28、截止阀30、板式换热器24、蓄冷 水泵25、三通阀C以及蓄冷器29连接形成的蓄冷循环管路，所述的三通阀B28通过连接管 路与三通阀A相连通，所述的三通阀C32 -端与蓄冷器29连接，另一端与蓄冷水泵25连 接，第三端与乙二醇一水换热器12连接；所述的蓄冷器29在乙二醇储罐中的乙二醇流过时 蓄冷，将部分与液化天然气换热后的乙二醇冷量蓄存起来，在冷量不足时释放出来；通过三 通阀A23的调节，使乙二醇循环系统第二串联回路中的部分乙二醇由三通阀A23和三通阀 B28进入蓄冷器29,三通阀C32通向蓄冷水泵25侧的阀口关闭，完成蓄冷过程，在冷量不足 时与制冷系统中的载冷剂交换热量将冷量释放出来；
[0018] (5)所述的制冷系统包括经冷凝器17的出口依次与压差调节阀19、循环水泵22、 止回阀33、蒸发器20、板式换热器24以及冷凝器17的进口相连的制冷循环管路，温度传感 器C21连接在蒸发器20入口处的制冷循环管路上；板式换热器24用于当液化天然气的冷 量不足时，将蓄冷器29中储存的冷量交换给制冷系统中的载冷剂，完成冷量的交换过程。 当系统冷量富余或冷库制冷间歇时，三通阀A23启动，蓄冷功能运行，富余冷量被存储在蓄 冷器29中。在冷库正常工作中，液化天然气冷量不足时，蓄冷循环系统启动，通过板式换热 器24将冷量供给冷库制冷系统。
[0019] 优选的紧急切断阀A7、乙二醇泵A11、乙二醇泵B13、紧急切断阀B14、紧急切断阀 C15、水泵16、温度传感器A18、温度传感器B27和温度传感器C21分别通过导线与控制系统 31连接以实现自动化控制。
[0020] 本装置的工作过程是：
[0021] 将液化天然气分成两路：一路是液化天然气进入空温气化器A气化为常温的天然 气，再通过截止阀和天然气出口管路进入城市管网，完成液化天然气的气化；另一路液化天 然气进入液化天然气一乙二醇换热器与乙二醇换热，气化后经空温气化器B复热至常温， 再与前一路液化天然气系统中的天然气混合，最终送入城市管网。当系统冷量富余时，直 接由制冷系统供冷，当系统冷量富余或冷库制冷间歇时，三通阀A23启动，蓄冷功能运行， 来自乙二醇循环系统第二串联回路的部分乙二醇经三通阀A23,由三通阀A23和三通阀B28 进入到蓄冷器29中，三通阀C此时通向蓄冷水泵25侧的阀口关闭，三通阀C通向乙二醇 循环系统的第二串联回路的阀口打开，这样富余冷量就被存储在了蓄冷器29中，蓄冷过程 得以实现。当蓄冷量达到蓄冷器29的设定负荷时，蓄冷中的三通调节阀A23通向蓄冷器 29侧的通路关闭。在冷库正常工作中，当冷凝器提供的冷量不足时，蓄冷循环系统启动，三 通阀A23通向三通阀B28的阀口关闭，三通阀C32通向蓄冷水泵25侧的管路开通，三通阀 C通向乙二醇循环系统的第二串联回路的阀口关闭，蓄冷器29中的冷量由蓄冷系统中的载 冷工质携带，并通过板式换热器24将冷量交换给冷库制冷系统的载冷剂，蓄冷系统中的载 冷工质然后经截止阀30、三通阀B28回到蓄冷器29中。蓄冷器29中的冷量通过板式换热 器24将蓄存的冷量供给冷库制冷，实现蓄存冷量的制冷功能。通过该循环确保冷库制冷冷 量供应的稳定性，提高液化天然气冷量利用率。载冷剂的选择可根据冷库设计工况进行选 择。蓄冷是将液化天然气富余的冷量蓄存起来，主要通过蓄冷器29中的相变材料或其他措 施储存冷量。当蓄冷和冷库的制冷同时进行时，与液化天然气换热后的乙二醇在三通阀A23 处分为两路：一支路中的乙二醇通过三通阀A23和三通阀B28之间的管段，流经蓄冷器29 后，再由二通阀C32流回乙二醇第二串联回路；另一支路中的乙二醇通过二通阀A23与乙 二醇一水换热器12的之间的管路，进入乙二醇一水换热器12,再与冷水系统中的水交换冷 量，这部分冷量通过制冷系统对冷库制冷，由此蓄冷和冷库的制冷同时进行。
[0022] 本实用新型的适用范围为：中小型的液化天然气气化站。
【权利要求】
1. 一种能充分利用液化天然气冷能的蓄冷冷库系统，它包括液化天然气气化系统、乙 二醇循环系统和冷水循环系统，其特征在于：它还包括蓄冷系统和制冷系统，其中， 所述的液化天然气气化系统包括液化天然气一乙二醇换热器，所述的液化天然气一乙 二醇换热器用于将管程中的液化天然气与壳程中的乙二醇换热； 所述的乙二醇循环系统包括两个串联回路，第一串联回路由乙二醇储罐、紧急切断阀 B、乙二醇泵A和液化天然气一乙二醇换热器依次串联构成，乙二醇储罐的进口处设有温度 传感器B;第二串联回路由乙二醇储罐、紧急切断阀C、乙二醇泵B、乙二醇一水换热器和三 通阀A依次串联构成；所述的乙二醇储罐用于存储与液化天然气换热后的乙二醇并给乙二 醇一水换热器提供冷量； 所述的冷水循环系统包括经乙二醇一水换热器出水口依次与水泵、冷凝器以及乙二 醇一水换热器的进水口相连的水循环管路，在冷凝器出水口处的水循环管路上连接有温度 传感器A，所述的冷凝器用于乙二醇一水换热器抽出的水与制冷系统中的载冷剂进行换热， 并将升温后的水送回至乙二醇一水换热器； 所述的蓄冷系统包括通过管道将三通阀B、截止阀、板式换热器、蓄冷水泵、三通阀C以 及蓄冷器连接形成的蓄冷循环管路，所述的三通阀B通过连接管路与三通阀A相连通，所述 的三通阀C 一端与蓄冷器连接，另一端与蓄冷水泵连接，第三端与乙二醇一水换热器连接； 所述的蓄冷器在乙二醇储罐中的乙二醇流过时蓄冷，将部分与液化天然气换热后的乙二醇 冷量蓄存起来，在冷量不足时释放出来； 所述的制冷系统包括经冷凝器的出口依次与压差调节阀、循环水泵、止回阀、蒸发器、 板式换热器以及冷凝器的进口相连的制冷循环管路，温度传感器C连接在蒸发器入口处的 制冷循环管路上；板式换热器用于当液化天然气的冷量不足时，将蓄冷器中储存的冷量交 换给制冷系统中的载冷剂，完成冷量的交换过程。
2. 根据权利要求1所述的能充分利用液化天然气冷能的蓄冷冷库系统，其特征在于： 乙二醇泵A、乙二醇泵B、紧急切断阀B、紧急切断阀C、水泵、温度传感器A、温度传感器B和 温度传感器C分别通过导线与控制系统连接。
【文档编号】F25D3/10GK203893525SQ201420172193
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】刘凤国, 赵冬芳, 张蕊 申请人:天津城建大学, 刘凤国