一种兼具二氧化碳液化及传输功能的FSRU的制作方法

一种兼具二氧化碳液化及传输功能的fsru
技术领域
1.本发明涉及fsru技术领域，具体涉及一种一种兼具二氧化碳液化及传输功能的fsru。


背景技术：

2.fsru是浮式储存及再气化装置(floating storage and re-gasification unit)的简称，是集lng(液化天然气)接收、存储、转运、再气化外输等多种功能于一体的特种装备，配备推进系统，兼具lng运输船功能。
3.fsru主要功能为lng的储存及再气化，将从其他lng船舶接收的lng加压气化后，输送到管网中提供给天然气用户。
4.该装置可以作为传统陆基lng接收站的替代品，也可作为普通lng船舶使用，目前主要被作为lng接收及气化装置、lng运输及气化船、平台式lng接收终端以及重力基础结构式海上接收装置使用。
5.但是在fsru方便快捷地为城市提供天然气的同时，lng在汽化过程中不仅要消耗大量能量，同时lng的冷能也被浪费掉了，没有得到合理的利用。
6.在当下我国“双碳”政策的指引下，二氧化碳的捕集、运输等技术得到很大重视。使用化学吸收法捕集的二氧化碳为气态，不利于存储及运输。而将其液化又要耗费大量能源。
7.二氧化碳进行海底封存，或需要通过海洋运输时，从陆到海的转运设施建设投资成本较大，运营耗能较高，使二氧化碳的转运及封存面临较高的成本压力。


技术实现要素：

8.本发明公开一种兼具二氧化碳液化及传输功能的fsru，fsru船体靠泊在码头，接受lng运输船运送来的lng，将其汽化成天然气输送至城市天然气官网供居民使用。同时，该fsru能够接收附近火力发电厂捕集的二氧化碳；将电厂捕集的二氧化碳，直接以气态短距离运输至fsru上，利用lng汽化时释放的冷能液化后直接外输，这样不仅有效利用了lng冷能，使得二氧化碳转运的长期运营成本大大降低，也节省了二氧化碳转运站的投资建设，一举多得。
9.一种兼具二氧化碳液化及传输功能的fsru，包括电力及配电系统、压载系统，消防救生系统，其特征在于，还包括fsru船体1、lng储舱2、隔离空舱3、lng汽化模块4、二氧化碳液化模块5、lco2储罐6、lco2外输模块7、双燃料发电机8、机舱9、办公及生活区10；
10.所述lng储舱2用于储存lng，包括薄膜舱或b型舱；所述薄膜舱设置在甲板下；
11.所述隔离空舱3位于所述lng储舱2之间；所述隔离空舱3中设置有加热系统；
12.所述lng汽化模块4用于将lng汽化并增压输送至城市天然气管网，所述气化模块包括用于lng与气态二氧化碳之间换热的第一换热模块、用于与加热后的海水进行换热的第二换热模块与控温模块，所述控温模块控制lng的温度达标后外输至城市天然气管网；
13.所述二氧化碳液化模块5用于液化输送至所述兼具二氧化碳液化及传输功能的
fsru的二氧化碳气体；
14.所述lco2储罐6，用于临时存储液化后的二氧化碳，所述lco2储罐6布置在甲板之上，采用c型罐；
15.所述lco2储罐6，用于临时存储液化后的二氧化碳，所述lco2储罐6布置在甲板之上，采用c型罐；
16.所述lco2外输模块7用于将lco2外输到co2运输船上；
17.所述双燃料发电机8布置在所述机舱9内；
18.所述机舱9包括3层平台，设置在船尾，所述机舱9内设置有与所述双燃料发电机8配套的系统设备；
19.所述办公及生活区10设置在甲板上沿船长方向远离lng汽化模块4的一侧；
20.所述兼具二氧化碳液化及传输功能的fsru还包括co2气体储罐11，所述co2气体储罐11布置在甲板上，与所述二氧化碳液化模块5通过管道连接，用来临时存储发电厂捕集后输送至fsru的气态co2，等待进一步液化处理；
21.所述二氧化碳液化模块5包括压缩机b502和换热器b404，所述二氧化碳液化模块5将捕集到的气态co2直接输送到fsru上的co2气体储罐11暂存，再通过所述压缩机b502加压，使气态co2经过所述换热器b404，使得co2与lng换热降温，在一定压力下co2被冷却至液态并储存于lco2储罐6；当储存至一定量后，co2运输船旁靠至fsru，通过所述lco2输送泵503将lco2输送到运输船上。
22.优选的是，所述控温模块控制lng的温度达标后外输至城市天然气管网，所述第二换热模块通过乙二醇水介质间接与加热后的海水换热。
23.优选的是，所述lng汽化模块4用于将lng汽化并增压输送至城市天然气管网，所述lng汽化模块4还可以包括蒸发器402、换热器a403、换热器c405、缓冲罐406；由所述lng储舱2外输的lng先经过所述蒸发器402，在此与水乙二醇换热而使lng完全汽化，然后天然气经过换热器a403，在此再与水乙二醇换热，之后天然气流经所述换热器b404与co2换热，之后天然气继续流经所述换热器c405，在此与水蒸汽换热，换热后天然气到达25℃并进入所述缓冲罐406。
24.优选的是，单个所述蒸发器402和单个所述换热器a403通过管道相连接形成换热单元，所述lng汽化模块4可设置一组或多组的换热单元。
25.优选的是，所述lng储舱2为薄膜舱，设置在甲板下，用于储存lng，所述lng储舱2中还设置有若干lng燃料泵301和蒸发汽回收系统。
26.优选的是，所述蒸发汽回收系统包括湿气分离器407、前加热器408、蒸发汽压缩机409、稳压柜410、后冷却器411；蒸发的天然气首先进入所述湿气分离器407除去水蒸气，然后经过所述前加热器408，在此与水乙二醇换热，然后通过所述蒸发汽压缩机409加压后进入所述稳压柜410；由于蒸发汽压缩过程中气体温度会急剧升高到130℃左右，再经过后所述冷却器411与水乙二醇换热后，温度达到25℃后进入所述缓冲罐406；所述缓冲罐406中的天然气一小部分供给给所述双燃料发电机8，另外大部分通过压缩机a412加压供给到城市天然气管网。
27.优选的是，所述lco2储罐6布置在甲板上，采用c型罐，用于储存液化后等待外输的lco2，储罐中设置有若干lco2输送泵503；所述lco2储罐6中的lco2存储温度为-50℃，压力为
8bar。
28.优选的是，所述兼具二氧化碳液化及传输功能的fsru可以靠泊在码头，也可以系泊在固定海域。
29.优选的是，lco2可以通过co2运输船外输，也可以通过海底管道外输至海上封存平台等。
30.优选的是，所述co2运输船可以旁靠至所述兼具二氧化碳液化及传输功能的fsru，也可以串靠至所述兼具二氧化碳液化及传输功能的fsru。
31.兼具二氧化碳液化及传输功能的fsru可以是无动力的，也可以自带动力系统。
32.lng可使用lng运输船运送，lng运输船可以采用旁靠，也可以串靠至兼具二氧化碳液化及传输功能的fsru。
33.lco2储罐6可以是设置在甲板上的c型罐，也可以是甲板下的b型舱、薄膜舱等舱型。
34.fsru平台甲板上各模块的布置方式可根据平台空间灵活安排。
35.本发明有益效果：
36.本发明公开的一种兼具二氧化碳液化及传输功能的fsru，解决了传统lng汽化时能耗高，且冷能被浪费的缺点，同时降低了co2液化的能耗，不仅节能且经济环保。
37.使用fsru兼具co2液化及传输功能，减少了co2外输转运站的投资建设成本及后期运营成本，经济性好。
附图说明
38.图1是本发明设计的co2及lng转运流程；
39.图2是兼具二氧化碳液化及传输功能的fsru的布置示意图；
40.图3是lng换热及供气系统图；
41.图4是co2换热及传输系统图。
42.主要组成部分如下：fsru船体-1、发电厂-101、co2运输船-102、lng运输船-103、lng储舱-2、隔离空舱-3、lng汽化模块-4、co2液化模块-5、lco2储罐-6、lco2外输模块-7、双燃料发电机-8、机舱-9、办公及生活区-10、co2气体储罐-11、lng燃料泵-401、蒸发器-402、换热器a-403、换热器b-404、换热器c-405、缓冲罐-406、湿气分离器-407、前加热器-408、蒸发器压缩机-409、稳压柜-410、后冷却器-411、压缩机a-412、二氧化碳捕集模块-501、压缩机b-502、lco2输送泵-503。
具体实施方式
43.本发明公开一种兼具二氧化碳液化及传输功能的fsru1，设计的co2及lng转运流程如图1所示。
44.co2运输流程：fsru附近的发电厂101，在发电过程中产生的废气含有大量co2，采用化学吸收法对co2进行捕集，将捕集到的气态co2通过压缩机输送至fsru。co2在fsru上液化后运输至co2运输船102，由其进行海上转运或运输至海上封存平台进行封存。
45.lng运输流程：lng运输船103将lng输送至fsru，fsru将lng汽化后加压输送至城市天然气管网供用户使用。
46.在这两个流程中，co2液化需要放热，lng汽化需要吸热，两个过程都发生在fsru上，使两者发生换热，co2利用lng冷能液化，天然气利用co2热能升温，从而能够大大节省能源消耗。
47.根据图2，fsru船体1靠泊在码头，接受lng运输船运送来的lng，将其汽化成天然气输送至城市天然气管网供居民使用。
48.fsru中的lng储舱2用来储存lng运输船运送来的lng，位于甲板以下，舱型选用薄膜舱，这样稳性较好且具有更大的舱容。
49.隔离空舱3位于lng储舱2之间，设置有加热系统，以保证船体结构不受低温影响。
50.lng汽化模块4，将lng汽化并增压输送至城市天然气管网。汽化模块分为三部分，包括用于第一换热模块、第二换热模块与控温模块；首先通过第一换热模块使lng与气态二氧化碳换热，然后通过乙二醇水介质间接与加热后的海水换热，天然气达到温度要求后输至城市天然气管网。
51.二氧化碳液化模块5，周边火力发电厂捕集的二氧化碳气体输送至fsru后，通过二氧化碳液化模块液化。二氧化碳液化模块5包括换热模块三和压缩模块，第三换热模块用于将二氧化碳气体与lng换热温度达到沸点以下，压缩模块用于将第三换热模块换热后的二氧化碳气体加压使其成为液体，并储存在lco2储罐6中。
52.lco2储罐6，用于临时存储液化后的二氧化碳，布置在甲板之上，舱型采用c型罐。
53.lco2外输模块7，用于将lco2外输到靠泊到fsru的co2运输船上。
54.双燃料发电机8(主机)，可使用lng或柴油为燃料，为fsru提供动力。
55.机舱9设置3层平台，里面设置有围绕主机的各种配套系统设备。
56.办公及生活区10设置在远离lng汽化系统一侧。
57.该fsru还包括电力及配电系统、压载系统，消防救生系统等必要设备及系统。但不限于上述装置和系统。
58.如图3所示，在lng储舱2中，设置有两台lng燃料泵301，类型为潜液泵，用于向舱外供给lng。外输的lng先经过蒸发器402，在此与水乙二醇换热而使lng完全汽化。然后天然气经过换热器a403，在此再与水乙二醇换热，将天然气温度升高至约-80℃。根据具体lng流量需求，蒸发器402和换热器a403可以设置1组，也可以设置两组或多组。升温后的天然气之后流经换热器b404，在此天然气与co2换热，即一方面利用天然气冷能将co2降温液化，另一方面也将天然气继续升温，实现了冷、热能的合理利用。之后天然气继续流经换热器c405，在此与高温蒸汽换热，换热后天然气到达常温25℃并进入缓冲罐406。lng储舱还配置有蒸发汽回收系统，蒸发汽首先进入湿气分离器407除去水蒸气，然后经过前加热器408，在此与水乙二醇换热后达到15℃，然后通过蒸发汽压缩机409加压后进入稳压柜410。由于蒸发汽压缩过程中气体温度会急剧升高到130℃左右，再经过后冷却器411与水乙二醇换热后，温度达到常温25℃后进入缓冲罐406，缓冲罐中的天然气一小部分供给双燃料发电机8，另外大部分通过压缩机a412加压供给到城市天然气管网。
59.如图4所示，在发电厂通过二氧化碳捕集模块501捕集到的气态co2直接输送到fsru上的co2气体储罐11暂存，再通过压缩机b502加压，使气态co2经过换热器b404，在此co2与天然气换热降温，在一定压力下co2被冷却至液态并储存于lco2储罐6。当储存至一定量后，co2运输船102旁靠至fsru船体，通过lco2输送泵503将lco2输送到运输船上，再进行后续
利用或封存。
60.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。