一种液化天然气冷能回收利用系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种液化天然气冷能回收利用系统，包括：空气分离装置、冷库回收装置和低温动力循环装置，空气分离装置分别与冷库回收装置、低温动力循环装置串联，液化天然气通过空气分离装置后，液化天然气部分进入低温动力循环装置，液化天然气的剩余部分进入冷库回收装置，空气分离装置用于提取液化天然气的冷能，并利用该冷能将空气内部成分液化分离，低温动力循环装置用于提取液化天然气的冷能，并将该冷能转化为其他适用能量，冷库回收装置用于提取液化天然气的冷能以供冷库使用。本发明使液化天然气通过空气分离装置后，部分进入低温动力循环装置进行冷能回收，部分进入冷库回收装置进行冷能回收，对其冷能进行多级回收利用，提高利用率。
【专利说明】一种液化天然气冷能回收利用系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及节能减排领域，特别涉及一种液化天然气冷能回收利用系统。
【背景技术】
[0002] 天然气作为世界三大能源支柱之一，在能源结构中所占比例超过24%，以其环保、 安全等优势，今年来其消费量急剧上升。中国是一个多煤、少油、贫气的大国，在持续的经济 发展中，面临天然气紧缺的严峻形势，这就迫切需要大量海外天然气输入国内。为了较好应 对天然气的运输和储存问题，LNG (Liquefied Natural Gas液化天然气）发展迅猛。
[0003] 在LNG从接收站向外输送过程中，需先将LNG气化，而LNG内的冷能随着气化同时 释放出来，大约可达到830-860kJ/kg，冷能是指常温环境中，自然存在的低温热能，实际上 指的是在自然条件下，可以利用一定温差所得到的能量；目前，由于设备、环境等原因，导致 这部分冷能通常随海水或空气流失掉，缺乏回收利用。
[0004] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
[0005] 大量LNG冷能的流失，不仅造成能源的极大浪费，使生产利用的成本较高，而且流 失的冷能还对环境造成一定程度的污染。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术LNG内冷能流失的问题，本发明实施例提供了一种液化天然气 冷能回收利用系统。所述技术方案如下：
[0007] -种液化天然气冷能回收利用系统，所述回收利用系统包括：空气分离装置、冷库 回收装置和低温动力循环装置，所述空气分离装置分别与所述冷库回收装置、所述低温动 力循环装置串联，液化天然气通过所述空气分离装置后，所述液化天然气部分进入所述低 温动力循环装置，所述液化天然气的剩余部分进入所述冷库回收装置，所述空气分离装置 用于提取所述液化天然气的冷能，并通过该冷能将空气内部成分液化分离，所述低温动力 循环装置用于提取所述液化天然气的冷能，并将该冷能转化为其他适用能量，所述冷库回 收装置用于提取所述液化天然气的冷能以供冷库使用。
[0008] 具体地，作为优选，所述空气分离装置包括：空压机、冷却器、第一换热器、第二换 热器、第三换热器和空分塔，所述空压机、所述第三换热器、所述冷却器、所述第一换热器和 所述空分塔顺次连接，空气经所述空压机、所述第三换热器、所述冷却器、所述第一换热器 及所述空分塔进行液化分离，所述第一换热器还单独与所述第二换热器首尾连接，所述第 二换热器分别与所述冷库回收装置、所述低温动力循环装置连接，所述液化天然气经所述 第二换热器分别流入所述冷库回收装置与所述低温动力循环装置，所述第二换热器用于提 取所述液化天然气的冷能并将该冷能传输至所述第一换热器。
[0009] 作为优选，所述液化天然气冷能回收利用系统还包括流量调节装置，所述流量调 节装置设置在所述第二换热器与所述低温动力循环装置之间，所述流量调节装置用于调节 所述液化天然气流入所述低温动力循环装置与所述冷库回收装置的流量比例。
[0010] 进一步地，所述液化天然气冷能回收利用系统还包括压缩机，所述压缩机设置在 所述第一换热器与所述第二换热器之间，所述压缩机分别与所述第一换热器、所述第二换 热器连接，所述压缩机用于为所述第二换热器与所述第一换热器之间冷能的传输提供动 力。
[0011] 具体地，作为优选，所述低温动力循环装置包括：冷凝器、第一加热器、第一膨胀透 平、第二加热器和第二膨胀透平，所述冷凝器、所述第一加热器、所述第一膨胀透平、所述第 二加热器和所述第二膨胀透平顺次连接，所述冷凝器还与所述第二换热器连接，所述冷凝 器用于提取所述液化天然气的冷能，所述第一加热器与所述第二加热器均用于对所述液化 天然气加热，所述第一膨胀透平与所述第二膨胀透平均用于将所述液化天然气产生的动力 转化为其他适用能量。
[0012] 进一步地，所述液化天然气冷能回收利用系统还包括第三加热器和第三膨胀透 平，所述冷凝器、所述第三加热器和所述第三膨胀透平顺次首尾连接，所述第三膨胀透平还 与所述第二膨胀透平连接，所述第三加热器和所述第三膨胀透平共同用于将所述冷凝器提 取的所述液化天然气的冷能转化为其他适用能量。
[0013] 作为优选，所述液化天然气冷能回收利用系统还包括第四加热器，所述第四加热 器分别与所述第二膨胀透平、用户、所述冷却器连接，所述液化天然气依次经所述第二膨胀 透平和所述第四加热器输送至所述用户，所述第四加热器用于提取所述液化天然气的冷能 并传输至所述冷却器，该冷能用于辅助所述空气液化分离。
[0014] 具体地，作为优选，所述液化天然气冷能回收利用系统还包括稳压器，所述稳压器 与所述第二膨胀透平连接，所述稳压器用于对所述第二膨胀透平流出的液化天然气进行稳 压。
[0015] 作为优选，所述液化天然气冷能回收利用系统还包括升压泵，所述升压泵与所述 第二换热器连接，工作时，所述液化天然气先经所述升压泵流入所述第二换热器。
[0016] 作为优选，所述第一加热器、所述第二加热器、所述第三加热器和第四加热器均利 用海水进行加热。
[0017] 作为优选，所述第二换热器与所述第一换热器内均存有氮气，通过所述氮气的流 动将所述第二换热器提取的所述液化天然气的冷能传输至所述第一换热器。
[0018] 作为优选，所述冷凝器、第三加热器和所述第三膨胀透平之间存有二次冷媒，通过 所述二次冷媒的流动将所述冷凝器提取的所述液化天然气的冷能传输至所述第三膨胀透 平。
[0019] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0020] 本发明使液化天然气通过空气分离装置进行冷能回收后，液化天然气部分进入 低温动力循环装置进行冷能回收，剩余部分进入冷库回收装置进行冷能回收，从而对液化 天然气的冷能进行多级回收利用，利用率大大提高，减少能源的浪费，降低了生产利用的成 本，同时还能达到环保的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0022] 图1是本发明实施例提供的液化天然气冷能回收利用系统的结构示意图。
[0023] 其中：1空气分离装置，
[0024] 11空压机，12冷却器，13第一换热器，14空分塔，15第二换热器，
[0025] 16压缩机，17第三换热器，
[0026] 2低温动力循环装置，
[0027] 21冷凝器，22第一加热器，23第一膨胀透平，24第二加热器，
[0028] 25第二膨胀透平，26第三加热器，27第三膨胀透平，
[0029] 28流量调节装置，29第四加热器，
[0030] 3升压泵，
[0031] 4冷库回收装置。
【具体实施方式】
[0032] 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实施方 式作进一步地详细描述。
[0033] 如图1所示，本发明实施例提供的一种液化天然气冷能回收利用系统，所述回收 利用系统包括：空气分离装置1、冷库回收装置4和低温动力循环装置2,所述空气分离装置 1分别与所述冷库回收装置4、所述低温动力循环装置2串联，液化天然气通过所述空气分 离装置1后，所述液化天然气部分进入与所述低温动力循环装置2,所述液化天然气的剩余 部分进入所述冷库回收装置4,所述空气分离装置1用于提取所述液化天然气的冷能，并通 过该冷能将空气内部成分液化分离，所述低温动力循环装置2用于再次提取所述液化天然 气的冷能，并将该冷能转化为其他适用能量，所述冷库回收装置4用于提取所述液化天然 气的冷能以供冷库使用。
[0034] 其中，冷库回收装置4作用在于将LNG (Liquefied Natural Gas液化天然气）引 入冷库，并进行冷能提取，将提取的冷能供冷库使用，本领域技术人员可知，冷库回收装置4 的实现方式有多种，可以包括分流管道、冷库及换热器等结构；流过低温动力循环装置2和 冷库回收装置4的液化天然气最后均流入用户，供用户使用，LNG经过空气分离装置1、冷库 回收装置4和低温动力循环装置2, LNG本身并不产生损失，本发明意在对LNG的冷能进行 充分提取利用。
[0035] 本发明使液化天然气通过空气分离装置1进行冷能回收后，液化天然气部分进入 低温动力循环装置2进行冷能回收，剩余部分进入冷库回收装置4进行冷能回收，从而对 LNG的冷能进行多级回收利用，利用率大大提高，减少能源的浪费，降低了生产利用的成本， 同时还能达到环保的效果。
[0036] 如图1所示，具体地，作为优选，所述空气分离装置1包括：空压机11、冷却器12、 第一换热器13、第二换热器15、第三换热器17和空分塔14,所述空压机11、所述第三换热 器17、所述冷却器12、所述第一换热器13和所述空分塔14顺次连接，空气经所述空压机 11、所述第三换热器17、所述冷却器12、所述第一换热器13及所述空分塔14进行液化分 离，所述第一换热器13还与所述第二换热器15首尾连接，所述第二换热器15分别与所述 冷库回收装置4、所述低温动力循环装置2连接，所述液化天然气经所述第二换热器15分别 流入所述冷库回收装置4与所述低温动力循环装置2,所述第二换热器15用于提取所述液 化天然气的冷能并将该冷能传输至所述第一换热器13。空压机11用于给空气的流动提供 动力，第三换热器17和冷却器12用于对空气进行降温处理，空气在第一换热器13中进行 能量交换，并在空分塔14进行液化分离。
[0037] 作为优选，所述液化天然气冷能回收利用系统还包括流量调节装置28,所述流量 调节装置28设置在所述第二换热器15与所述低温动力循环装置2之间，所述流量调节装 置28用于调节所述液化天然气流入所述低温动力循环装置2与所述冷库回收装置4的流 量比例。
[0038] 本发明实施例中，流量调节装置28可以采用单独的调节阀，通过调节阀用来调节 LNG的流量分配，进而调节LNG的冷能分配；夜间将调节阀流量开大，LNG通过第二换热器 15时，通过低温动力循环装置2输出增加，相应的流入冷库回收装置4的流量减少，适应较 高的用电负荷和较低的冷库需冷量；白天将调节阀流量适当调小，LNG通过低温动力循环 装置2输出减少，相应的流入冷库回收装置4的流量就会增加，从而通过调节阀的有效调 节，使低温动力循环装置2和冷库回收装置4合理分配利用LNG冷能，最终实现LNG冷能的 分级、高效回收利用，降低LNG冷能的浪费。
[0039] 如图1所示，进一步地，所述液化天然气冷能回收利用系统还包括压缩机16,所述 压缩机16设置在所述第一换热器13与所述第二换热器15之间，所述压缩机16分别与所 述第一换热器13、所述第二换热器15连接，所述压缩机16用于为所述第二换热器15与所 述第一换热器13之间冷能的传输提供动力。
[0040] 其中，压缩机16、第一换热器13与第二换热器15单独构成一个循环，循环中流动 的介质一般选择氮气，一般在第二换热器15之前设置一个升压泵3, LNG先经过该升压泵 3升压，再经过第二换热器15时LNG释放部分低温冷能，同时LNG的温度升高，而循环中的 氮气流经第二换热器15时，该冷能对循环的氮气进行降温使其变为液氮，液氮在压缩机16 的推动下流入第一换热器13,此时，经空压机11和冷却器12将外界空气压入第一换热器 13,在第一换热器13中，流入的液氮将冷能传递给压入的空气，从而使空气降温液化，循环 中的液氮的冷能传递完成之后又变成氮气，并在压缩机16的推动下继续循环进入第二换 热器15中，空气内部成分被分离出来进入空分塔14, 一般主要成分为液氧和液氮；循环中 不断提取LNG的冷能，从而将冷能提供给空气使其液化，完成对LNG冷能的初级回收利用。
[0041] 如图1所示，具体地，作为优选，所述低温动力循环装置2包括：冷凝器21、第一加 热器22、第一膨胀透平23、第二加热器24和第二膨胀透平25,所述冷凝器21、所述第一加 热器22、所述第一膨胀透平23、所述第二加热器24和所述第二膨胀透平25顺次连接，所述 冷凝器21还与所述第二换热器15连接，所述冷凝器21用于提取所述液化天然气的冷能， 所述第一加热器22与所述第二加热器24均用于对所述液化天然气加热，所述第一膨胀透 平23与所述第二膨胀透平25均用于将所述液化天然气产生的动力转化为其他适用能量。
[0042] 如图1所示，进一步地，所述液化天然气冷能回收利用系统还包括第三加热器26 和第三膨胀透平27,所述冷凝器21、所述第三加热器26和所述第三膨胀透平27顺次首尾 连接，所述第三膨胀透平27还与所述第二膨胀透平25连接，所述第三加热器26和所述第 三膨胀透平27共同用于将所述冷凝器21提取的所述液化天然气的冷能转化为其他适用能 量。
[0043] 作为优选，所述液化天然气冷能回收利用系统还包括第四加热器29,所述第四加 热器29分别与所述第二膨胀透平25、用户、所述冷却器12连接，所述液化天然气依次经所 述第二膨胀透平25和所述第四加热器29输送至所述用户，所述第四加热器29用于提取所 述液化天然气的冷能并传输至所述冷却器12,该冷能用于辅助所述空气液化分离。
[0044] 其中，LNG经第二膨胀透平25流至第四加热器29,然后流至用户处，第四加热器29 还与冷却器12连接，目的在于将第四加热器29提取的LNG的冷能传递至冷却器12处，用 以辅助空气液化分离，从而实现LNG的冷能多级利用，减少浪费。
[0045] 具体地，作为优选，所述液化天然气冷能回收利用系统还包括稳压器，所述稳压器 与所述第二膨胀透平25连接，所述稳压器用于对所述第二膨胀透平25流出的液化天然气 进行稳压。
[0046] 如图1所示，作为优选，所述液化天然气冷能回收利用系统还包括升压泵3,所述 升压泵3与所述第二换热器15连接，工作时，所述液化天然气先经所述升压泵3流入所述 第二换热器15。
[0047] 作为优选，所述第一加热器22、所述第二加热器24、所述第三加热器26和第四加 热器29均利用海水进行加热。
[0048] 作为优选，所述第二换热器15与所述第一换热器13内均存有氮气，通过所述氮气 的流动将所述第二换热器15提取的所述液化天然气的冷能传输至所述第一换热器13。
[0049] 作为优选，所述冷凝器21、第三加热器26和所述第三膨胀透平27之间存有二次冷 媒，通过所述二次冷媒的流动将所述冷凝器21提取的所述液化天然气的冷能传输至所述 第三膨胀透平27。
[0050] 其中，一方面，冷凝器21、第三加热器26和第三膨胀透平27连接，单独构成另外一 个循环介质为二次冷媒的循环，与空气分离装置1中的循环同样道理，当LNG从第二换热器 15流出并进入到低温动力循环装置2,即先进入冷凝器21中，冷凝器21首先会对LNG的冷 能再次进行提取，该冷能会供给二次冷媒的循环，即提供给二次冷媒动力循环冷源，通过冷 凝器21提取的冷能来冷却二次冷媒，同时LNG的温度进一步升高；一般在冷凝器21与第三 加热器26之间设置一个升压泵3,经冷却后的二次冷媒通过升压泵3进行升压后，再经过 第三加热器26吸热至常温，而后二次冷媒推动第三膨胀透平27使其对外输出动力，进行做 功，使冷能转化为其他能量，二次冷媒做功之后升温再次进入冷凝器21继续提取LNG的冷 能，依次进行循环；另一方面，LNG从冷凝器21流出之后，依次进入第一加热器22、第一膨 胀透平23、第二加热器24和第二膨胀透平25, LNG首先经第一加热器22加热释放冷能，此 时LNG气化为气态天然气，升至常温后推动第一膨胀透平23对外输出动力，第一膨胀透平 23的出口连接至第二加热器24,气态天然气经再热升至常温后再次释放冷能，从而推动第 二膨胀透平25对外输出动力，第二膨胀透平25的出口压力降低到供给用户所需要的压力， 气态天然气流出第二膨胀透平25再经第四加热器29再次提取冷能，最后经过升温后供给 用户，最终实现LNG冷能的多级回收利用，降低LNG冷能的浪费。
[0051] 当然，本领域技术人员可知，也可根据实际需要，设置多个空气分离装置1和低温 动力循环装置2连接，从而对LNG冷能进行充分回收利用。
[0052] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0053] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种液化天然气冷能回收利用系统，其特征在于，所述液化天然气冷能回收利用系 统包括：空气分离装置、冷库回收装置和低温动力循环装置，所述空气分离装置分别与所述 冷库回收装置、所述低温动力循环装置串联，液化天然气通过所述空气分离装置后，所述液 化天然气部分进入所述低温动力循环装置，所述液化天然气的剩余部分进入所述冷库回收 装置，所述空气分离装置用于提取所述液化天然气的冷能，并利用该冷能将空气内部成分 液化分离，所述低温动力循环装置用于提取所述液化天然气的冷能，并将该冷能转化为其 他适用能量，所述冷库回收装置用于提取所述液化天然气的冷能以供冷库使用。
2. 根据权利要求1所述的液化天然气冷能回收利用系统，其特征在于，所述空气分离 装置包括：空压机、冷却器、第一换热器、第二换热器、第三换热器和空分塔，所述空压机、所 述第三换热器、所述冷却器、所述第一换热器和所述空分塔顺次连接，空气经所述空压机、 所述第三换热器、所述冷却器、所述第一换热器及所述空分塔进行液化分离，所述第一换热 器还单独与所述第二换热器首尾连接，所述第二换热器分别与所述冷库回收装置、所述低 温动力循环装置连接，所述液化天然气经所述第二换热器分别流入所述冷库回收装置与所 述低温动力循环装置，所述第二换热器用于提取所述液化天然气的冷能并将该冷能传输至 所述第一换热器。
3. 根据权利要求2所述的液化天然气冷能回收利用系统，其特征在于，所述液化天然 气冷能回收利用系统还包括流量调节装置，所述流量调节装置设置在所述第二换热器与所 述低温动力循环装置之间，所述流量调节装置用于调节所述液化天然气流入所述低温动力 循环装置与所述冷库回收装置的流量比例。
4. 根据权利要求3所述的液化天然气冷能回收利用系统，其特征在于，所述低温动力 循环装置包括：冷凝器、第一加热器、第一膨胀透平、第二加热器和第二膨胀透平，所述冷凝 器、所述第一加热器、所述第一膨胀透平、所述第二加热器和所述第二膨胀透平顺次连接， 所述冷凝器还与所述第二换热器连接，所述冷凝器用于提取所述液化天然气的冷能，所述 第一加热器与所述第二加热器均用于对所述液化天然气加热，所述第一膨胀透平与所述第 二膨胀透平均用于将所述液化天然气产生的动力转化为其他适用能量。
5. 根据权利要求2所述的液化天然气冷能回收利用系统，其特征在于，所述液化天然 气冷能回收利用系统还包括第三加热器和第三膨胀透平，所述冷凝器、所述第三加热器和 所述第三膨胀透平顺次首尾连接，所述第三膨胀透平还与所述第二膨胀透平连接，所述第 三加热器和所述第三膨胀透平共同用于将所述冷凝器提取的所述液化天然气的冷能转化 为其他适用能量。
6. 根据权利要求5所述的液化天然气冷能回收利用系统，其特征在于，所述液化天然 气冷能回收利用系统还包括第四加热器，所述第四加热器分别与所述第二膨胀透平、用户、 所述冷却器连接，所述液化天然气依次经所述第二膨胀透平和所述第四加热器输送至所述 用户，所述第四加热器用于提取所述液化天然气的冷能并传输至所述冷却器，该冷能用于 辅助所述空气液化分离。
7. 根据权利要求6所述的液化天然气冷能回收利用系统，其特征在于，所述液化天然 气冷能回收利用系统还包括升压泵，所述升压泵与所述第二换热器连接，工作时，所述液化 天然气先经所述升压泵流入所述第二换热器。
8. 根据权利要求7所述的液化天然气冷能回收利用系统，其特征在于，所述第一加热 器、所述第二加热器、所述第三加热器和第四加热器均利用海水进行加热。
9. 根据权利要求8所述的液化天然气冷能回收利用系统，其特征在于，所述第二换热 器与所述第一换热器内均存有氮气，随着所述氮气的流动将所述第二换热器提取的所述液 化天然气的冷能传输至所述第一换热器。
10. 根据权利要求9所述的液化天然气冷能回收利用系统，其特征在于，所述冷凝器、 第三加热器和所述第三膨胀透平之间存有二次冷媒，通过所述二次冷媒的流动将所述冷凝 器提取的所述液化天然气的冷能传输至所述第三膨胀透平。
【文档编号】F01K25/10GK104110939SQ201310137057
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年4月19日 优先权日:2013年4月19日
【发明者】李守成, 杜云散, 王笑静, 王涵, 李家财 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油工程建设公司