專利名稱：以冷媒為介質(zhì)的液化天然氣冷量利用方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液化天然氣(LNG)冷量利用的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種以冷媒為介質(zhì)的液化天然氣冷量利用方法及其裝置。
背景技術(shù)：
根據(jù)國(guó)家制定的開(kāi)發(fā)和引進(jìn)并重加速發(fā)展天然氣產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃，我國(guó)將于2010年之前在東南沿海地區(qū)建設(shè)若干個(gè)大型的LNG接收站，每年進(jìn)口上千萬(wàn)噸的LNG。液化天然氣(LNG)是天然氣經(jīng)過(guò)脫酸、脫水處理，通過(guò)低溫工藝?yán)鋬鲆夯傻?162℃的低溫液體。生產(chǎn)1噸的LNG大約需耗電850kWh，而在接收站汽化時(shí)又會(huì)放出大量的冷量，約為830～860kJ/kg。這一部分冷量如不加以利用，就會(huì)造成嚴(yán)重的能源浪費(fèi)，而且對(duì)LNG接收站周邊的環(huán)境造成冷污染。通過(guò)特定的工藝技術(shù)利用LNG的冷量，可以達(dá)到節(jié)約能源、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。
目前，國(guó)內(nèi)外在LNG冷量利用方面做了大量的研究工作，現(xiàn)有的LNG冷量利用方式大多是直接利用LNG同空氣分離、低溫破碎、冷庫(kù)等裝置進(jìn)行熱交換，主要的專利技術(shù)包括(1)中國(guó)發(fā)明專利“00128935.7”的“液化天然氣氣化時(shí)冷量的利用方法”，其采用循環(huán)水作為冷媒達(dá)到空調(diào)降溫的目的。由于水到0℃就會(huì)凝固成冰，用水同-162℃的LNG換熱，傳熱過(guò)程中冷火用損失很大，而且極易造成水分凍結(jié)成冰，堵塞管道。
(2)中國(guó)發(fā)明專利“01127133.7”，“200510022599.X”(申請(qǐng)?zhí)?，實(shí)用新型專利“2005202000306.8”，和美國(guó)專利“US5137558”中介紹了幾種利用LNG的冷量進(jìn)行空氣分離的裝置，這些空氣分離裝置都是直接利用外輸?shù)母邏篖NG同循環(huán)氮?dú)鈸Q熱，利用LNG的冷量來(lái)冷卻低溫壓縮的循環(huán)氮?dú)夂统貕嚎s的空氣，使空氣分離裝置的能耗大幅度的降低。
(3)中國(guó)實(shí)用新型專利“200420114636.0”中介紹了一種利用LNG冷量用于冷庫(kù)的制冷裝置，其中直接利用LNG同冷庫(kù)的制冷劑換熱使之液化，然后再將液體制冷劑輸送到冷庫(kù)蒸發(fā)，給冷庫(kù)提供冷量。這種方法大大的簡(jiǎn)化了冷庫(kù)的制冷流程，能夠節(jié)省冷庫(kù)的初始投資，大大降低運(yùn)行費(fèi)用。
(4)中國(guó)實(shí)用新型專利“02264657.4”介紹了一種利用液化天然氣冷量半導(dǎo)體溫差發(fā)電及制氫的裝置，其特征是半導(dǎo)體溫差發(fā)電器由熱電堆片的冷熱端面分別緊貼在有LNG流過(guò)的冷源換熱器和有海水流過(guò)的熱源換熱器上制成，海水加熱LNG的同時(shí)半導(dǎo)體溫差發(fā)電器發(fā)出直流電；將該電源接至電解槽的正負(fù)極，電解水生成氫氣和氧氣；部分海水先去冷卻電解水的堿液后再送去海水為熱源的換熱器。其中海水既是制氫時(shí)的冷卻水，又是LNG的加熱源，提高了半導(dǎo)體發(fā)電效率；將回收LNG冷量發(fā)的電用來(lái)制氫，節(jié)省了換熱器面積和制氫消耗的冷卻水，還節(jié)省了發(fā)電與制氫所需的交直流互變器，使電解水制氫成本大為降低。
上述專利技術(shù)都是直接利用LNG同用冷裝置直接進(jìn)行熱交換，由于LNG接收站一般都設(shè)在港口附近，通常土地資源有限，土地的使用價(jià)格昂貴，很難將大型的冷量利用項(xiàng)目布局在接收站之內(nèi)；并且接收站的LNG冷量巨大，單一項(xiàng)目的冷量需求相對(duì)較小，而接收站又無(wú)法容納多個(gè)冷量利用項(xiàng)目，從而導(dǎo)致LNG的冷量不能充分回收利用。如果將LNG通過(guò)保溫管線輸送到接收站外的冷量用戶，則由于LNG汽化過(guò)程不在接收站直接控制之下，故無(wú)法按照天然氣下游用戶的用氣需求波動(dòng)進(jìn)行安全供氣。由于受場(chǎng)地限制，而且又不能將所有的LNG都輸送到接收站外進(jìn)行汽化，所以現(xiàn)有的LNG冷量利用項(xiàng)目都比較單一，而且規(guī)模有限，LNG的冷量利用率不高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種以冷媒為介質(zhì)的液化天然氣(LNG)冷量利用方法。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，控制方便，可以設(shè)置多個(gè)大型的冷量利用項(xiàng)目，使得液化天然氣的冷量得到充分利用。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)上述方法的以冷媒為介質(zhì)的液化天然氣冷量利用裝置。
本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種以冷媒為介質(zhì)的液化天然氣冷量利用方法，包括如下步驟和工藝條件(1)冷量回收LNG泵從儲(chǔ)罐中抽出-162℃的液化天然氣，將液化天然氣壓力增至7.0～10.0MPa，溫度升高到-158.0～-151.6℃；將上述高壓液化天然氣分成兩股，其中一股進(jìn)入低溫?fù)Q熱器同冷媒換熱而汽化；另一股進(jìn)入海水汽化器同海水換熱而汽化；汽化后的高壓天然氣進(jìn)入天然氣高壓管網(wǎng)；當(dāng)液化天然氣的總汽化量變化時(shí)，控制進(jìn)入海水汽化器和低溫?fù)Q熱器的高壓液化天然氣的量來(lái)滿足汽化需求；當(dāng)冷媒換熱系統(tǒng)(包括低溫?fù)Q熱器，冷媒輸送管線及其儲(chǔ)罐等)發(fā)生故障時(shí)，使全部的高壓液化天然氣都經(jīng)海水汽化器汽化，保證供氣安全。
(2)冷量利用將在低溫?fù)Q熱器中同液化天然氣換熱獲得冷量的冷媒輸送到接收站外的冷量利用區(qū)，冷媒經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降至常壓，并將其儲(chǔ)存于冷媒低溫儲(chǔ)罐中，由于此時(shí)冷媒處于高度過(guò)冷狀態(tài)，故冷媒經(jīng)節(jié)流降壓后仍能保持為液相；然后按照冷量用戶需要的冷量大小，低溫冷媒泵輸送冷媒給冷量用戶；冷媒經(jīng)用戶利用冷量，溫度升高后將其輸送并儲(chǔ)存于冷媒常溫儲(chǔ)罐中；再由常溫冷媒泵將冷媒輸送回低溫?fù)Q熱器，形成冷量回收、利用循環(huán)。
為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，步驟(1)中，所述液化天然氣的總汽化量變化時(shí)，首先通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)入海水汽化器汽化的高壓液化天然氣的量，而保持進(jìn)入低溫?fù)Q熱器中的液化天然氣量不變；當(dāng)僅通過(guò)調(diào)節(jié)海水汽化器的汽化量無(wú)法滿足要求時(shí)，則調(diào)節(jié)進(jìn)入低溫?fù)Q熱器中換熱汽化的高壓液化天然氣的量，同時(shí)相應(yīng)調(diào)節(jié)同高壓液化天然氣換熱的冷媒量，以滿足所需要的液化天然氣汽化量。
步驟(1)中，所述控制進(jìn)入海水汽化器和低溫?fù)Q熱器的高壓液化天然氣的量是通過(guò)帶分流的液化天然氣流量控制角閥和液化天然氣流量閥控制的。
步驟(2)中，所述低溫冷媒泵輸送冷媒給冷量用戶，是通過(guò)調(diào)節(jié)低溫冷媒流量閥控制供應(yīng)給冷量用戶的冷媒的輸送量。
步驟(2)中，所述常溫冷媒泵將冷媒輸送回低溫?fù)Q熱器，是通過(guò)常溫冷媒流量閥調(diào)節(jié)輸送回低溫?fù)Q熱器的常溫冷媒量。
所述低溫?fù)Q熱器內(nèi)充有冷媒。冷媒的主要功能就是作為介質(zhì)同液化天然氣換熱來(lái)回收其中的冷量并輸送給位于接收站外的冷量用戶使用。冷媒攜帶的冷量可以用于空氣分離、深冷粉碎、制干冰、冷庫(kù)制冷，還可以用于冷量發(fā)電和燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣冷卻。由于不受接收站的用地限制，所以可以設(shè)置多個(gè)大型的冷量利用項(xiàng)目，使得液化天然氣的冷量得到充分利用。
為了防止在同液化天然氣換熱的過(guò)程中冷媒凝固，一般要求冷媒的凝固點(diǎn)低于-160℃。所述冷媒可以是碳?xì)浠衔锘蚵确鸁N。所述碳?xì)浠衔锟梢允且彝?、丙烷、乙烯或丙烯等。所述氟氯烴是二氟二氯甲烷。
實(shí)現(xiàn)上述方法的以冷媒為介質(zhì)的液化天然氣冷量利用裝置，包括液化天然氣泵、海水汽化器、低溫?fù)Q熱器、冷媒低溫儲(chǔ)罐、低溫冷媒泵、冷媒常溫儲(chǔ)罐和常溫冷媒泵等；所述液化天然氣泵依次通過(guò)帶分流的液化天然氣流量控制角閥、液化天然氣流量閥分別與海水汽化器和低溫?fù)Q熱器連接，海水汽化器、低溫?fù)Q熱器分別通過(guò)天然氣流量閥與天然氣高壓管網(wǎng)連接；低溫?fù)Q熱器依次通過(guò)冷媒保溫輸送管線和節(jié)流閥與冷媒低溫儲(chǔ)罐連接，冷媒低溫儲(chǔ)罐與低溫冷媒泵連接，低溫冷媒泵通過(guò)低溫冷媒流量閥與冷媒常溫儲(chǔ)罐連接；冷媒常溫儲(chǔ)罐與常溫冷媒泵連接，常溫冷媒泵依次通過(guò)常溫冷媒流量閥和常溫冷媒輸送管線與低溫?fù)Q熱器連接，形成冷量回收、利用循環(huán)。
由于天然氣下游用戶的用氣負(fù)荷隨時(shí)間、季節(jié)波動(dòng)較大，用氣的不均勻系數(shù)較大，因而接收站必須具有一定的供氣調(diào)峰能力，即在下游用氣高峰時(shí)通過(guò)增加液化天然氣的汽化量，來(lái)滿足下游用戶的用氣需求，而在用氣低谷時(shí)則減少液化天然氣的汽化量。當(dāng)LNG的汽化量大幅度波動(dòng)時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)帶分流的液化天然氣流量控制角閥和液化天然氣流量閥來(lái)改變海水汽化器的汽化量。當(dāng)調(diào)節(jié)范圍超過(guò)海水汽化器的調(diào)節(jié)能力時(shí)，則通過(guò)改變低溫?fù)Q熱器的LNG汽化量來(lái)調(diào)節(jié)。液化天然氣與冷媒換熱的汽化量隨時(shí)間變化，從而導(dǎo)致供應(yīng)給冷量用戶的冷量不穩(wěn)定。另一方面，冷量用戶對(duì)冷量的需求也可能因市場(chǎng)變化、氣候條件變化等因素而有所波動(dòng)，不可能保持絕對(duì)恒量。為此，本發(fā)明流程中的兩個(gè)冷媒儲(chǔ)罐，將起到解決汽化和冷量利用負(fù)荷時(shí)間特性不同步的問(wèn)題的作用。低溫冷媒泵從冷媒低溫儲(chǔ)罐中抽出送到冷量用戶的冷媒量，是按照冷量用戶的需求來(lái)控制的(通過(guò)低溫冷媒流量閥)。冷媒經(jīng)利用冷量后溫度升高至接近常溫，其返回到冷媒常溫儲(chǔ)罐的流量保持不變。而由常溫冷媒泵將常溫冷媒通過(guò)冷媒常溫輸送管線輸送回低溫?fù)Q熱器的流量，是按照液化天然氣的汽化量的需求來(lái)控制的(通過(guò)常溫冷媒流量閥)。由于上述負(fù)荷時(shí)間特性不同，同一時(shí)刻冷媒泵的輸送流量是不同的。通過(guò)冷媒低溫儲(chǔ)罐和冷媒常溫儲(chǔ)罐液位的升降，在一定范圍內(nèi)就可以保證同時(shí)滿足不同步的汽化和冷量利用負(fù)荷需求。具體操作為在用氣高峰需要增加液化天然氣汽化量時(shí)，通過(guò)增大常溫冷媒流量閥的開(kāi)度提高常溫冷媒的輸送量；由于低溫冷媒流量閥的流量沒(méi)有改變，所以冷媒低溫儲(chǔ)罐中的液位漸漸升高，而冷媒常溫儲(chǔ)罐的液位相應(yīng)降低；在用氣低谷時(shí)需減少液化天然氣的汽化量，則通過(guò)減少冷媒流量閥的開(kāi)度降低常溫冷媒的輸送量，同樣由于低溫冷媒流量閥的流量沒(méi)有改變，所以冷媒常溫儲(chǔ)罐中冷媒的液位升高，冷媒低溫儲(chǔ)罐中的液位降低；通過(guò)利用這兩個(gè)冷媒儲(chǔ)罐的調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)在液化天然氣汽化量波動(dòng)的情況下盡量多的回收冷量，同時(shí)滿足不同時(shí)期下游的用氣需求。
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)通過(guò)利用冷媒作為介質(zhì)，將冷量回收和冷量利用分開(kāi)成為兩個(gè)過(guò)程，只將占地面積很小低溫?fù)Q熱器安置在液化天然氣接收站內(nèi)，而將占地面積大的冷量用戶布置在液化天然氣接收站外，只通過(guò)冷媒輸送管線由接收站向各冷量用戶供應(yīng)冷量。液化天然氣的汽化過(guò)程全部在液化天然氣接收站的直接控制下，這樣可以根據(jù)天然氣下游用戶的用氣負(fù)荷變化規(guī)律來(lái)調(diào)節(jié)液化天然氣的汽化量，保障下游的用氣需求，完全不受冷量利用的影響。
(2)通過(guò)冷媒低溫儲(chǔ)罐和冷媒常溫儲(chǔ)罐的調(diào)節(jié)，可以滿足在液化天然氣汽化量波動(dòng)的情況下，盡量多的回收液化天然氣的冷量，提高了冷量的回收利用率，而且可以比較平穩(wěn)的向用戶提供冷量，當(dāng)冷量用戶的負(fù)荷波動(dòng)時(shí)也有一定的調(diào)節(jié)能力。
(3)現(xiàn)有液化天然氣冷量利用技術(shù)中都是采用高壓液化天然氣直接和冷量利用裝置進(jìn)行熱交換，冷量用戶必須使用耐高壓的換熱器(7.0MPa以上)來(lái)利用液化天然氣的冷量，并具備相應(yīng)的應(yīng)急設(shè)施，這樣使得冷量利用項(xiàng)目的投資增大。而本發(fā)明利用冷媒作為介質(zhì)，將低溫冷媒輸送到冷量用戶，冷媒壓力遠(yuǎn)低于液化天然氣的汽化壓力，冷量利用項(xiàng)目中換熱器的投資可以大為降低，提高冷量利用項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。
(4)冷媒攜帶的冷量可以用于空氣分離、深冷粉碎、制干冰、冷庫(kù)制冷，還可以用于冷量發(fā)電和燃?xì)廨啓C(jī)的進(jìn)氣冷卻。由于不受接收站的用地限制，所以可以設(shè)置多個(gè)大型的冷量利用項(xiàng)目，還可以使得液化天然氣的冷量能夠按照“溫度對(duì)口，梯級(jí)利用”的原則得到充分利用。


圖1為本發(fā)明液化天然氣冷量利用方法的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例1如圖1所示，本發(fā)明以冷媒為介質(zhì)的液化天然氣冷量利用裝置，包括液化天然氣泵1，帶分流的液化天然氣流量控制角閥2，液化天然氣流量閥3，海水汽化器5，低溫?fù)Q熱器6，天然氣流量閥7，天然氣流量閥8，低溫冷媒輸送管線，節(jié)流閥11，冷媒低溫儲(chǔ)罐12，低溫冷媒泵13，低溫冷媒流量閥14，冷媒常溫儲(chǔ)罐16，常溫冷媒泵17，常溫冷媒流量閥18和常溫冷媒輸送管線19。液化天然氣泵1依次通過(guò)帶分流的液化天然氣流量控制角閥2和液化天然氣流量閥3與海水汽化器5連接，液化天然氣泵1依次通過(guò)帶分流的液化天然氣流量控制角閥2和液化天然氣流量閥4與低溫?fù)Q熱器6連接，海水汽化器5通過(guò)天然氣流量閥7與天然氣高壓管網(wǎng)9連接；低溫?fù)Q熱器6通過(guò)天然氣流量閥8與天然氣高壓管網(wǎng)9連接；低溫?fù)Q熱器6依次通過(guò)冷媒保溫輸送管線10和節(jié)流閥11與冷媒低溫儲(chǔ)罐12連接，冷媒低溫儲(chǔ)罐12與低溫冷媒泵13連接，低溫冷媒泵13通過(guò)低溫冷媒流量閥14與冷媒常溫儲(chǔ)罐16連接；冷媒常溫儲(chǔ)罐16與常溫冷媒泵17連接，常溫冷媒泵17依次通過(guò)常溫冷媒流量閥18和常溫冷媒輸送管線19與低溫?fù)Q熱器6連接，形成冷量回收、利用循環(huán)。
某一大型LNG接收站，年進(jìn)口液化天然氣(LNG)300萬(wàn)噸，其中100萬(wàn)噸/年用于零售，余下200萬(wàn)噸/年的液化天然氣汽化進(jìn)入管網(wǎng)輸送給下游用戶使用，年平均的汽化量約為228噸/小時(shí)。液化天然氣的摩爾組成為甲烷96.62％，乙烷2.77％，丙烷0.34％，異丁烷0.07％，丁烷0.08％，氮0.10％。冷量用戶12主要有三座1萬(wàn)噸的大型冷庫(kù)和一座年產(chǎn)3萬(wàn)噸精細(xì)膠粉的廢舊輪胎低溫粉碎廠，總的冷量負(fù)荷約為18.9MW。
液化天然氣泵1每小時(shí)從儲(chǔ)罐中抽出-162℃、228噸的液化天然氣，并將其壓力增至外輸要求的壓力范圍，約8.0MPa(高壓LNG)，LNG溫度升高至約-158.0℃左右。在帶分流的液化天然氣流量控制角閥2中，將高壓的液化天然氣分成兩股，通過(guò)調(diào)節(jié)液化天然氣流量閥3和液化天然氣流量閥4，將一股128噸/小時(shí)的LNG經(jīng)液化天然氣流量閥3進(jìn)入海水汽化器5同海水換熱而汽化，另一股100噸/小時(shí)的LNG經(jīng)液化天然氣流量閥4進(jìn)入低溫?fù)Q熱器6同冷媒換熱而汽化。冷媒選擇丙烷，流量為210噸/小時(shí)，溫度為15℃，壓力為1.0MPa。通過(guò)同液化天然氣換熱，丙烷獲得冷量，溫度降低至約-150℃，壓力為0.95MPa，同時(shí)液化天然氣獲得熱量全部汽化，并被加熱至約5.0℃。高壓液化天然氣經(jīng)海水汽化器5和低溫?fù)Q熱器6汽化后，分別經(jīng)天然氣流量閥7和天然氣流量閥8進(jìn)入天然氣高壓管網(wǎng)9輸送給天然氣下游用戶使用。
約-150℃的丙烷，通過(guò)冷媒保溫管線10輸送到液化天然氣接收站外的冷量利用區(qū)，由于輸送過(guò)程有冷量損失，溫度上升至約-148.0℃，同時(shí)壓力降低為0.90MPa。丙烷再通過(guò)節(jié)流閥11降壓至0.10MPa，并將此常壓的低溫丙烷儲(chǔ)存在冷媒低溫儲(chǔ)罐12中。利用低溫冷媒泵13將常壓丙烷升壓至1.20MPa，溫度升至-147.1℃，然后經(jīng)低溫冷媒流量閥14輸送到冷量用戶15供給用戶使用。丙烷攜帶的冷量經(jīng)冷量用戶15使用后，溫度升高至12.0℃左右，將其輸送回并儲(chǔ)存在冷媒常溫儲(chǔ)罐16中，并由常溫冷媒泵17經(jīng)常溫冷媒流量閥18和常溫冷媒輸送管線19將常溫的丙烷輸送回低溫?fù)Q熱器6，形成一個(gè)冷量回收和利用循環(huán)。
液化天然氣的汽化量受天然氣下游用戶用氣量的影響，因此也具有明顯的不均勻性，液化天然氣的汽化量一般在平均量的±20％范圍內(nèi)波動(dòng)，即液化天然氣的汽化量在182.4～273.6噸/小時(shí)之間波動(dòng)。在保持低溫?fù)Q熱器6的汽化量100噸/小時(shí)不變的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)海水汽化器5的汽化量來(lái)滿足不同時(shí)間段的液化天然氣汽化需求，即海水汽化器5的汽化量在82.4～173.6噸/小時(shí)之間波動(dòng)。在操作過(guò)程中通過(guò)調(diào)節(jié)帶分流的液化天然氣流量控制角閥2，液化天然氣流量閥3和液化天然氣流量閥4來(lái)控制海水汽化器5和低溫?fù)Q熱器6的處理量，即在用氣低谷時(shí)，液化天然氣的汽化量為182.4噸/小時(shí)，其中100噸/小時(shí)的液化天然氣進(jìn)低溫?fù)Q熱器6汽化并回收冷量，余下的82.4噸/小時(shí)液化天然氣進(jìn)海水汽化器中汽化；在用氣高峰時(shí)，液化天然氣的汽化量達(dá)到273.6噸/小時(shí)，則調(diào)節(jié)帶分流的液化天然氣流量控制角閥2，液化天然氣流量閥3和液化天然氣流量閥4，保持低溫?fù)Q熱器6的處理量100噸/小時(shí)不變，而將海水汽化器5的汽化量從82.4噸/小時(shí)增加至173.6噸/小時(shí)。通過(guò)這種方式，可以有效的應(yīng)對(duì)液化天然氣汽化量的波動(dòng)，保證向天然氣下游用戶的供氣安全。
實(shí)施例2在實(shí)施例1所述的液化天然氣(LNG)接收站，隨著冷量利用市場(chǎng)的開(kāi)拓，冷量用戶15在原有的大型冷庫(kù)和廢舊輪胎低溫粉碎廠的基礎(chǔ)上增加一個(gè)年產(chǎn)20萬(wàn)噸液體空氣產(chǎn)品(液氧9萬(wàn)噸/年，液氮12.5萬(wàn)噸/年，液氬0.4萬(wàn)噸/年)的空氣分離工廠，其冷負(fù)荷約為16.5MW，冷量用戶15的總負(fù)荷達(dá)到35.4MW。為了滿足冷量用戶15增加的冷量需求，通過(guò)調(diào)節(jié)帶分流的液化天然氣流量控制角閥2，液化天然氣流量閥3和液化天然氣流量閥4，將170噸/小時(shí)的液化天然氣通過(guò)低溫?fù)Q熱器6同丙烷換熱，增加向冷量用戶15供應(yīng)的冷量，同時(shí)海水汽化器5的汽化量降至58噸/小時(shí)的液化天然氣。由于通過(guò)低溫?fù)Q熱器6汽化的液化天然氣(LNG)量增加，同液化天然氣換熱的丙烷量也由210噸/小時(shí)增加至355噸/小時(shí)。通過(guò)換熱，丙烷溫度降低至-151.6℃，并通過(guò)冷媒保溫管線10輸送到液化天然氣接收站外的冷量利用區(qū)，由于輸送過(guò)程有冷量損失，丙烷溫度上升至-148.0℃左右，壓力降低為0.90MPa。丙烷再通過(guò)節(jié)流閥11降壓至0.10MPa，并將此常壓低溫丙烷儲(chǔ)存在冷媒低溫儲(chǔ)罐12中。利用低溫冷媒泵13將常壓丙烷升壓至1.20MPa，溫度升至-147.1℃，然后經(jīng)低溫冷媒流量閥14將其輸送到冷量用戶15供給用戶使用。丙烷攜帶的冷量經(jīng)冷量用戶15使用后，溫度升高至12℃左右，將其儲(chǔ)存在冷媒常溫儲(chǔ)罐16中，并由常溫冷媒泵17經(jīng)常溫冷媒流量閥18和常溫冷媒輸送管線19將常溫的丙烷輸送回低溫?fù)Q熱器6，形成一個(gè)冷量回收和利用循環(huán)。
由于天然氣下游用戶用氣負(fù)荷的不均勻性，所以液化天然氣的汽化量也隨時(shí)間波動(dòng)，一般在平均量的±20％范圍內(nèi)波動(dòng)，即液化天然氣的汽化量在182.4～273.6噸/小時(shí)之間波動(dòng)。保持海水汽化器5的汽化量58噸/小時(shí)不變，則低溫?fù)Q熱器6的汽化負(fù)荷為124.4～215.6噸/小時(shí)的液化天然氣。因此在低溫?fù)Q熱器6中同液化天然氣換熱的丙烷量也是隨時(shí)間波動(dòng)的，波動(dòng)范圍為260～450噸/小時(shí)，這主要通過(guò)調(diào)節(jié)常溫冷媒流量閥18改變丙烷輸送量來(lái)調(diào)節(jié)，即低溫?fù)Q熱器6的汽化量為124.4噸/小時(shí)的液化天然氣時(shí)，經(jīng)常溫冷媒泵17輸送回低溫?fù)Q熱6的丙烷量為260噸/小時(shí)，當(dāng)?shù)蜏負(fù)Q熱器6的汽化負(fù)荷達(dá)到215.6噸/小時(shí)液化天然氣時(shí)，調(diào)節(jié)常溫冷媒泵18，使經(jīng)常溫冷媒泵17輸送回低溫?fù)Q熱6的丙烷量也相應(yīng)的增加到450噸/小時(shí)。如果冷量用戶15的冷量需求保持穩(wěn)定，則調(diào)節(jié)低溫冷媒閥14使低溫冷媒泵13每小時(shí)向冷量用戶15提供350噸/小時(shí)、約-150℃的丙烷。通過(guò)這種方式，可以有效的應(yīng)對(duì)液化天然氣汽化量的波動(dòng)，保證向天然氣下游用戶的供氣安全。
權(quán)利要求
1.一種以冷媒為介質(zhì)的液化天然氣冷量利用方法，其特征在于包括如下步驟和工藝條件(1)冷量回收LNG泵從儲(chǔ)罐中抽出-162℃的液化天然氣，將液化天然氣壓力增至7.0～10.0MPa，溫度升高到-158.0～-151.6℃；將上述高壓液化天然氣分成兩股，其中一股進(jìn)入低溫?fù)Q熱器同冷媒換熱而汽化；另一股進(jìn)入海水汽化器同海水換熱而汽化；汽化后的高壓天然氣進(jìn)入天然氣高壓管網(wǎng)；當(dāng)液化天然氣的總汽化量變化時(shí)，控制進(jìn)入海水汽化器和低溫?fù)Q熱器的高壓液化天然氣的量滿足汽化需求；(2)冷量利用將在低溫?fù)Q熱器中同液化天然氣換熱獲得冷量的冷媒輸送到接收站外的冷量利用區(qū)，冷媒經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流降至常壓，并將其儲(chǔ)存于冷媒低溫儲(chǔ)罐中，然后按照冷量用戶需要的冷量大小，由低溫冷媒泵輸送冷媒給冷量用戶；冷媒經(jīng)冷量用戶利用冷量，溫度升高后將其輸送并儲(chǔ)存于冷媒常溫儲(chǔ)罐中；再由常溫冷媒泵將冷媒輸送回低溫?fù)Q熱器，形成冷量回收、利用循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以冷媒為介質(zhì)的液化天然氣冷量利用方法，其特征在于所述步驟(1)中，所述液化天然氣的總汽化量變化時(shí)，首先通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)入海水汽化器汽化的高壓液化天然氣的量，而保持進(jìn)入低溫?fù)Q熱器中的液化天然氣量不變；當(dāng)僅通過(guò)調(diào)節(jié)海水汽化器的汽化量無(wú)法滿足要求時(shí)，則調(diào)節(jié)進(jìn)入低溫?fù)Q熱器中換熱汽化的高壓液化天然氣的量，同時(shí)相應(yīng)調(diào)節(jié)同高壓液化天然氣換熱的冷媒量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以冷媒為介質(zhì)的液化天然氣冷量利用方法，其特征在于所述步驟(1)中，所述控制進(jìn)入海水汽化器和低溫?fù)Q熱器的高壓液化天然氣的量，是通過(guò)帶分流的液化天然氣流量控制角閥和液化天然氣流量閥控制的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以冷媒為介質(zhì)的液化天然氣冷量利用方法，其特征在于步驟(2)中，所述低溫冷媒泵輸送冷媒給冷量用戶，是通過(guò)調(diào)節(jié)低溫冷媒流量閥控制供應(yīng)給冷量用戶的冷媒的輸送量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以冷媒為介質(zhì)的液化天然氣冷量利用方法，其特征在于步驟(2)中，所述常溫冷媒泵將冷媒輸送回低溫?fù)Q熱器，是通過(guò)常溫冷媒流量閥調(diào)節(jié)輸送回低溫?fù)Q熱器的常溫冷媒量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以冷媒為介質(zhì)的液化天然氣冷量利用方法，其特征在于所述低溫?fù)Q熱器內(nèi)充有冷媒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以冷媒為介質(zhì)的液化天然氣冷量利用方法，其特征在于所述冷媒為碳?xì)浠衔锘蚵确鸁N。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種以冷媒為介質(zhì)的液化天然氣冷量利用方法，其特征在于所述碳?xì)浠衔锸且彝?、丙烷、乙烯或丙烯；所述氟氯烴是二氟二氯甲烷。
9.一種以冷媒為介質(zhì)的液化天然氣冷量利用裝置，包括液化天然氣泵、海水汽化器、低溫?fù)Q熱器、冷媒低溫儲(chǔ)罐、低溫冷媒泵、冷媒常溫儲(chǔ)罐和常溫冷媒泵；其特征在于所述液化天然氣泵依次通過(guò)帶分流的液化天然氣流量控制角閥、液化天然氣流量閥分別與海水汽化器和低溫?fù)Q熱器連接，海水汽化器、低溫?fù)Q熱器分別通過(guò)天然氣流量閥與天然氣高壓管網(wǎng)連接；低溫?fù)Q熱器依次通過(guò)冷媒保溫輸送管線和節(jié)流閥與冷媒低溫儲(chǔ)罐連接，冷媒低溫儲(chǔ)罐與低溫冷媒泵連接，低溫冷媒泵通過(guò)低溫冷媒流量閥與冷媒常溫儲(chǔ)罐連接；冷媒常溫儲(chǔ)罐與常溫冷媒泵連接，常溫冷媒泵依次通過(guò)常溫冷媒流量閥和常溫冷媒輸送管線與低溫?fù)Q熱器連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種以冷媒為介質(zhì)的液化天然氣冷量利用方法，主要通過(guò)利用一種冷媒作為介質(zhì)在接收站內(nèi)同液化天然氣換熱，再將攜帶冷量的冷媒利用冷媒保溫管線輸送到接收站外的冷量利用區(qū)供給冷量用戶使用。本發(fā)明還提供了一種以冷媒為介質(zhì)的液化天然氣冷量利用裝置，包括液化天然氣泵、海水汽化器、低溫?fù)Q熱器、冷媒低溫儲(chǔ)罐、低溫冷媒泵、冷媒常溫儲(chǔ)罐和常溫冷媒泵。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，控制方便，可以設(shè)置多個(gè)大型的冷量利用項(xiàng)目，使得液化天然氣的冷量得到充分利用。
文檔編號(hào)F17C5/00GK1963347SQ20061012366
公開(kāi)日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月21日
發(fā)明者華賁, 熊永強(qiáng), 徐文東 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)