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
【专利说明】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
[0001]本申请是申请号200980127856.2、申请日2009年7月17日、发明名称“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”的中国发明专利申请的分案申请。
[0002]本申请要求我们共同待审的于2008年7月17日提交的序列号为61/081636的美国临时申请的优先权。
技术领域
[0003]本发明的领域是LNG (液化天然气)再气化，尤其是使用环境空气蒸发和低级/废热的再气化。
【背景技术】
[0004]LNG蒸发是相对能量密集(energy intensive)的过程，其通常需要等于在LNG中大约1.5%能量含量的热负荷。该显著的能量要求通常通过使用海水作为外部热源来满足。然而，使用海水再气化LNG是有环境问题的，因为水的局部还原会不利地影响海洋生物循环和环境。替代性地，可使用在水下燃烧蒸发器中的燃料气体燃烧来蒸发LNG。然而，这种系统需要燃料气体并且趋于产生不期望的排放物。
[0005]在再气化液化气体的其它已知方法中，环境空气被用作环境空气蒸发器的热源。虽然这种类型的蒸发器在低温设备(例如，氮蒸发器)中是十分常见的，但是环境空气蒸发器通常受限于相对小的容量，并且在大多数情形中不能产生来自LNG的环境温度气体产物。当应用于LNG蒸发时，环境空气蒸发器通常产生在大约-40 °F的蒸发产物，这对于大多数管线规格来说是不可接受的。为了增加蒸发LNG的温度，热量被补充给环境空气蒸发器，如美国专利N0.7，392，767中所教导的那样。在此，采用骤冷塔(quench column)作为用于加热循环液体的热源，并且采用附加的间接热交换器以产生热液体流，该热液体流供应热量以蒸发LNG。虽然这种骤冷塔配置在一些废热回收配置中可能有效，尤其是来自气轮机排气的废热，但是不可避免的是将排气过冷至低于排气露点的温度，从而导致不期望的废副产物，该副产物必须被中和或者以其它方式处理。
[0006]替代性地，如在美国专利N0.5，251，452中所描述的，LNG环境空气蒸发器能够使用循环加热和除霜来操作。虽然这种蒸发在概念上是简单的并且不需要LNG作为燃料源，然而仍存在各种不利之处。其中，这种环境空气蒸发方案通常需要相对大数量的空气蒸发器、测试空间、以及因而高操作和资本成本。为了防止上述缺陷中的至少一些，已经描述各种新的配置，其帮助在LNG接收终端回收电力。在这种配置中，LNG被用作用于产生电力的散热装置、和/或发电设备的燃料，如在我们共同待审的序列号为PCT/US03/25372的国际专利申请(公布为 WO 2004/109206 Al)、PCT/US03/26805 (公布为 WO 2004/109180 Al)和PCT/US05/24973 (公布为WO 2006/019900 Al)中所描述的，上述文献均以引用的方式并入本文中。
[0007]虽然这些配置中的大多数趋于将能量消耗降低至少一些程度(例如，经由环境空气蒸发器和/或来自气轮机排气的废热回收)，但是这种配置常常在产生液体流出物方面仍是相对低效的，在电力产生效率方面没有明显改进。在其它已知配置中，如在美国专利N0.5，457，951中所描述的，LNG使用热传递介质在集成组合循环发电设备中再气化，其中蒸气循环的工作流体与LNG在其中蒸发的热交换器中的热交换流体进行热交换，且其中热交换流体进一步制冷压缩机的进口空气。然而，这种配置通常受限于常规热交换器并且因而不能利用环境空气交换器的益处。
[0008]因此，虽然本领域已知用于具有LNG利用和/或再气化的发电设备的多种过程和配置，但是几乎所有的发电设备都具有一个或多个不足。因而，在LNG再气化的环境空气蒸发器领域，仍存在提供用于废热回收的改进配置和方法的需求。
【发明内容】
[0009]本发明涉及一种LNG再气化的配置和方法，其中来自环境空气和非环境空气源的热量被用于蒸发LNG。最优选地，所构想的方法和配置包括环境空气蒸发器和热交换器，其中热传递介质加热来自环境空气蒸发器的蒸发天然气，其中热传递介质使用主要且持续的源加热，该主要且持续的源提供足够的热量以将蒸发天然气升高至管线传输温度。
[0010]在本发明主题的一个方面，发电设备包括环境空气交换器，该交换器将LNG蒸发成具有第一温度的冷却蒸发天然气流。第一热交换器耦接至环境空气交换器并且接收冷蒸发天然气流以及使用来自热传递介质回路中的热传递介质的热量将冷蒸发天然气流加热至第二温度。最优选地，热传递介质回路热耦接至废热源，所述废热源是用于热传递介质回路的主要且持续的热源；并且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从第一温度升高至第二温度。在这种配置和方法中，还优选的是，来自环境空气交换器的冷凝水被提供给热量回收蒸气发生器。
[0011]尤其优选的是，废热源包括热量回收蒸气发生器，并且热传递介质回路经由第二和第三热交换器耦接至热量回收蒸气发生器。仍优选的是，废热源是至热传递介质回路的唯一热源。其中热量回收蒸气发生器包括选择性催化剂还原单元，通常优选的是，该设备还包括控制单元，该控制单元调节在热传递介质回路的各个线路中的热传递介质的流率，以从而保持在选择性催化剂还原单元中的期望温度。在进一步构想的其它方面，热传递介质回路用来自至少两个不同源的废热加热，和/或该设备可包括第二环境空气交换器，该第二环境空气交换器与第一环境空气交换器交替地操作。
[0012]因此，本发明人还构想出一种再气化LNG并且产生电力(power)的方法，其中在一个步骤中LNG在环境空气交换器中被蒸发，以形成冷蒸发天然气流。在另一步骤中，冷蒸发天然气流在第一热交换器中使用热传递介质回路中的热传递介质加热，其中热传递介质回路热耦接至热源而不是环境空气。最典型地，废热源是用于热传递介质回路的主要且持续的热源(例如，热量回收蒸气发生器)，其典型地经由至少两个热交换器耦接至热传递介质回路。例如，这种热交换器可使用热量回收蒸气发生器的锅炉给水作为热源。关于选择性催化还原单元(其中实施的话)，应用上述提供的相同考虑。
[0013]因而，从不同的角度看，气化LNG的方法将包括在环境空气蒸发器中蒸发LNG的步骤以及通过使用来自锅炉给水的热量作为主要且持续热源(例如，来自热量回收蒸气循环的BFW)在下游热交换器中将蒸发LNG加热至适合管线传输温度的另一步骤。需要时，BFff能够有利地用于对环境空气蒸发器进行除霜。
[0014]本发明的各个目的、特征、方面以及优势从本发明的优选实施例的下述详细描述将更加显而易见。
【附图说明】
[0015]图1是根据本发明主题的具有LNG再气化的一个示例性发电设备的示意图。
[0016]图2是根据本发明主题的具有LNG再气化和选择性催化还原单元的另一示例性发电设备的不意图。
[0017]图3是根据图2的具有环境空气蒸发器除霜系统的另一示例性发电设备的示意图。
【具体实施方式】
[0018]本发明涉及使设备中的LNG蒸发的配置和方法，其中使用一个或多个环境空气交换器将LNG蒸发至相对低的温度(例如，大约-40 °F)，且其中冷却的蒸发LNG经由与废热或低级热源的间接热交换通过热传递流体进一步被加热。例如，在最优选的配置中，再循环BFff (锅炉给水)被用来吸取气轮机热量并且控制排气的露点温度以便