CN104048161B

CN104048161B - 一种液态天然气（lng）的联合气化装置

Info

Publication number: CN104048161B
Application number: CN201410287254.6A
Authority: CN
Inventors: 郭宏新; 李奇; 刘丰; 刘世平; 田朝阳; 李晖; 何松
Original assignee: Jiangsu Sunpower Technology Co Ltd
Current assignee: JIANGSU SUNPOWER PRESSURE VESSEL AND EQUIPMENT MANUFACTURING CO., LTD.
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2034-06-25
Also published as: CN104048161A

Abstract

本发明公开了一种液态天然气（LNG）的联合气化装置，包括带中间流体的蒸发器和浸没燃烧式热水器，带中间流体的蒸发器具有海水入口和海水出口，浸没燃烧式热水器包括燃烧器和具有排气口的水槽，水槽内设有与燃烧器连通的烟气分布器，烟气分布器上开设有排气孔，海水入口和海水出口处分别设有海水进入控制阀和海水排出控制阀，水槽上设有进水管道和出水管道，进水管道的进入端连通在海水排出控制阀和海水出口之间，出水管道的排出端连通在海水进入控制阀和海水入口之间。本发明通过可燃气体燃烧产生的热量来加热水槽中的水，水槽中的温水为蒸发器提供热量使LNG加热气化成NG。本发明使现有的气化装置得以简化，能降低LNG接收站的投资和运行成本。

Description

一种液态天然气（ LNG ）的联合气化装置

技术领域

本发明涉及一种液态天然气（LNG）的联合气化装置，特别是可应用于大型LNG接收站的LNG气化装置，属于LNG气化技术领域。

背景技术

LNG接收站一般配备基本负荷气化器和应急调峰用气化器，气化器的作用是把接收站的低温LNG加热气化并过热到0℃以上天然气（NG），然后送入管道进行外输。现有技术中有的LNG接收站中的LNG气化装置的系统结构如图1所示，其包括以海水为热源的基本负荷气化器为带中间流体型气化器（IFV）和天然气（NG）为燃料供热的浸没燃烧式气化器（SCV）。

带中间流体的气化器（IFV）的热源介质一般为海水，中间流体一般为丙烷或丁烷等，IFV的结构如图2所示，其包括LNG气化段和NG过热段。LNG气化段是一种管壳式换热器，该管壳式换热器包括一个密封的第一壳体1，第一壳体1内密闭封存一定液位高度的中间流体3，第一壳体1内位于中间流体3液面下方的位置具有下管束11，下管束11内走海水，下管束11浸没在中间流体中；第一壳体1内位于中间流体3液面上方的位置具有上管束12，上管束12内走LNG。NG过热段包括第二壳体2，第二壳体2通过进气管道与第一壳体1内的上管束12连通，第二壳体2内设有与下管束连通的过热管束21。IFV在运行时，LNG通入到第一壳体的上管束中，海水从NG过热段的过热管束中流入到LNG气化段的下管束中，下管束内的海水加热中间流体使中间流体蒸发气化，气体溢出液面到达上部气相空间遇到上管束，在上管束表面冷凝释放出热量加热LNG，中间流体冷凝液在重力作用下回到下部液池再次被下管束内的海水加热蒸发，从而形成中间流体的蒸发、冷凝的内部循环；吸收了中间流体热量的LNG气化升温，然后通过进气管道进入NG过热段的第二壳体内，海水继续对已气化的LNG加热升温，直至温度达到工艺设计要求。

浸没燃烧式气化器（SCV）的结构如图3所示，其包括燃烧器4和上部具有排气口5的水槽6，水槽6内具有水浴液，水浴液的液面下方设有液化天然气蛇形管束9，该蛇形管束9的入口和出口设置在水槽外部，水槽6内设有与燃烧器4连通的烟气分布器8，该烟气分布器8位于蛇形管束9下方的位置，烟气分布器8上开设有排气孔7。SCV在运行时，可燃气体与空气混合后经燃烧器燃烧产生高温烟气，高温烟气经过烟气分布器的排气孔直接排入水槽中，高温烟气与水槽中的水浴液直接接触换热，再将LNG由蛇形管束的入口通入到蛇形管束内，加热后的水浴液通过蛇形管束与通入到蛇形管束内的LNG换热，蛇形管束内的LNG被加热气化成NG，NG过热到要求的外输温度后从蛇形管束的出口排出，最终高温烟气与水浴液换热后的温度接近水浴温度，最后废气通过排气口排放到外界。

如图1所示，现有技术的LNG气化装置通过管路系统将IFV和SCV的LNG进口并联起来，并分别在IFV和SCV的LNG进口管道上分别设置阀门10。当海水温度在6~8℃以上时，打开IFV进口管道上的阀门，关闭SCV进口管道上的阀门，使IFV作为基本负荷气化器，利用海水来加热气化LNG；当冬季海水温度过低时，为了防止海水结冰冻坏设备，关闭IFV阀门使IFV停止使用，打开SCV阀门，这时启动SCV作为基本负荷气化器，通过燃烧可燃气体产生的高温烟气来加热气化LNG。

由于现有技术的LNG气化装置的IFV和SCV各自拥有一套独立操作控制的LNG管束，为了气化后的天然气进入外输管道的目的，LNG管束的操作压力很高、操作温度很低，连接在LNG管路上的阀门10需要采用价格昂贵的高压低温阀门，这导致LNG接收站投资和造价成本非常高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够降低成本的液态天然气（LNG）的联合气化装置，以解决现有技术的LNG接收站投资和造价成本高的技术问题。

本发明采用如下技术方案：一种液态天然气（LNG）的联合气化装置，包括带中间流体的蒸发器，该带中间流体的蒸发器具有海水入口、海水出口、LNG入口以及NG出口，所述液态天然气（LNG）的联合气化装置还包括浸没燃烧式热水器，所述的浸没燃烧式热水器包括燃烧器和具有排气口的水槽，水槽内设有与燃烧器连通的烟气分布器，烟气分布器上开设有排气孔，所述的海水入口所连通的第一管道和海水出口所连通的第二管道上分别设有海水进入控制阀和海水排出控制阀，所述水槽上设有进水管道和出水管道，所述进水管道的进入端与海水排出控制阀和海水出口之间的第二管道连通，所述出水管道的排出端与海水进入控制阀和海水入口之间的第一管道连通。

所述带中间流体的蒸发器包括下管束、U型结构的上管束和换热管束，在上管束和下管束之间中安装有将其内腔分为上下两个换热区的水汽分离器，水汽分离器结构为波形板或丝网膜或波形板加丝网组合结构形式。

所述下管束、上管束和换热管束为带有双面强化传热结构的波纹管或槽道管或缠绕管或螺纹管或翅片管或直翅片管。

所述海水入口和海水出口之间设有旁路管道。

所述旁路管道的一端连通在第一管道上、另一端连通在进水管道上。

旁路管道上靠近第一管道的一端上设有入口控制阀，所述旁路管道上靠近第进水管道的一端上设有出口控制阀。

所述出水管道上设有循环水泵。

所述进水管道上设有进水控制阀，所述出水管道上设有出水控制阀。

所述第二管道上位于海水出口和海水排出控制阀之间的位置上设有海水出水控制阀。

本发明通过可燃气体燃烧产生的热量来加热水槽中的水，当冬季海水温度过低时，可将海水进入控制阀和海水排出控制阀关闭，此时带中间流体的蒸发器停用海水，其热源由浸没燃烧式热水器中的温水提供，该温水经过进水管道流入到带中间流体的蒸发器中，温水被LNG吸热降温后通过进水管道又流入到水槽中，温水再加热后又重新进入到带中间流体的蒸发器中加热气化LNG。本发明与现有技术相比，不仅省去了LNG蛇形管束及LNG管路控制系统，就不需要使用价格昂贵的高压低温阀门，本发明一年四季均使用带中间流体的蒸发器进行LNG气化，使现有的气化装置得以简化，因此本发明降低了LNG接收站的投资和造价成本。

进一步的，在同一壳体内，下面管束加热使壳体内液相变气相，上面管束被气相加热而冷凝变液相，在二者之间设置气液分离器有效提高换热效率。

进一步的，当排水系统或紧急事故时可启动旁通管道，使本发明液态天然气气化装置中的水排空，从而可提高装置运行的安全可靠性。

进一步的，可利用循环水泵将水槽中的温水输送带中间流体的蒸发器中，循环水泵使本发明的浸没燃烧式热水器中的海水循环更容易。

进一步的，进水控制阀和出水控制阀可分别控制进水管道和出水管道的通断，在海水温度达到6~8℃以上时，可将进水控制阀、出水控制阀关闭，停止运行浸没燃烧式热水器，仅将海水作为热源来加热气化LNG，从而可达到节约能源的效果。

附图说明

图1是现有技术的LNG气化装置的系统结构图；

图2是图1中带中间流体的气化器的结构示意图；

图3是图1中浸没燃烧式气化器的结构示意图；

图4是本发明一种实施例的系统结构图；

图5是图4的A-A剖视图；

图6是图5中汽液分离器的结构示意图；

图7是本发明其它实施例中汽液分离器的结构示意图；

图8是本发明其它实施例中汽液分离器的结构示意图；

图9是本发明其它实施例中汽液分离器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明一种实施例的系统结构如图4~图5所示，本实施例的液态天然气气化装置包括带中间流体的蒸发器a1和浸没燃烧式热水器a2。带中间流体的蒸发器a1包括LNG气化段和NG过热段。其中，LNG气化段是一种具有双换热管束的管壳式换热器，该管壳式换热器包括一个密封的第一壳体1，第一壳体1内密闭封存一定液位高度的中间流体3，中间流体可以是丙烷或者丁烷等制冷剂，第一壳体1内位于中间流体3液面下方的位置具有下管束11，下管束11的一端具有海水入口101，下管束11内走海水，下管束11浸没在中间流体3中；第一壳体1内位于中间流体3液面上方的位置具有上管束12，上管束12内走LNG。NG过热段包括第二壳体2，第二壳体2通过进气管道与第一壳体内的上管束12出口连通，第二壳体内2设有一端与下管束11的另一端连通的过热管束21，过热管束21的另一端具有海水出口102。在海水入口101和海水出口102处分别连通有第一管道91和第二管道92，第一管道91和第二管道92上分别设有海水进入控制阀103和海水排出控制阀104，第二管道92上位于海水出口102和海水排出控制阀104之间的位置上设有海水出水控制阀110。所述带中间流体的蒸发器包括下管束、U型结构的上管束和换热管束，在上管束和下管束之间中安装有将其内腔分为上下两个换热区的水汽分离器33，本实施例的水汽分离器采用如图6所示的压制有凸凹槽的蝶形板，使用时，可以在凸凹槽上开设小孔，从而有利于提高换热效率。

浸没燃烧式热水器a2包括燃烧器41和具有排气口51的水槽61，水槽61内设有与燃烧器41的燃烧室连通的烟气分布器81，烟气分布器81上开设有排气孔71，水槽61上设有进水管道105和出水管道106，所述进水管道105的进入端连通在海水排出控制阀104和海水出口之间102的第二管路92上，所述出水管道106的排出端连通在海水进入控制阀103和海水入口101之间的第一管路91上。出水管道106上设有循环水泵100，进水管道105上设有进水控制阀107，出水管道106上设有出水控制阀108。

本实施例在海水入口101和海水出口102之间设有旁路管道13，该旁路管道13的一端连通在第一管道91上、另一端连通在进水管道105上，旁路管道13上靠近第一管道91的一端上设有入口控制阀109，旁路管道13靠近进水管道105的一端上设有出口控制阀111。当排水系统或紧急事故时可打开入口控制阀109和出口控制阀111启动旁通管道13，从而可提高装置运行的安全可靠性。

本发明在海水温度大于6~8℃的条件下使用时，将海水进入控制阀和海水排出控制阀打开，将进水控制阀和出水控制阀关闭，此时就不使用浸没燃烧式热水器，仅使用带中间流体的蒸发器进行加热气化LNG。在运行时，LNG通入到第一壳体的上管束中，海水从NG过热段的过热管束中通过联箱流入到LNG气化段的下管束中，下管束内的海水加热中间流体使中间流体蒸发气化，中间流体的蒸气溢出液面到达上部气相空间遇到上管束，在上管束表面冷凝释放出热量加热LNG，中间流体冷凝液在重力作用下回到下部液池再次被下管束内的海水加热蒸发，从而形成中间流体的蒸发、冷凝的内部循环；吸收了中间流体热量的LNG气化升温，然后通过进气管道进入NG过热段的第二壳体内，过热管束中的海水继续对已气化的LNG加热升温，最终得到温度达到工艺设计要求的NG。

本发明在冬季海水温度过低的条件下使用时，例如海水温度低于7℃时，关闭海水进入控制阀和海水排出控制阀，此时带中间流体的蒸发器停用海水热源，然后启动浸没燃烧式热水器使其开始工作，可燃气体与空气混合后经燃烧器燃烧产生高温烟气，高温烟气经过烟气分布器的排气孔直接排入水槽中，高温烟气与水槽中的水直接接触换热，当水槽中的水被加热到7~35℃时，打开进水控制阀和出水控制阀，启动循环水泵向蒸发器提供7~35℃的循环水，此时带中间流体的蒸发器的热源由浸没燃烧式热水器中的温水提供，蒸发器利用水槽中的温水加热气化LNG，温水被LNG吸热降温后通过进水管道又流入到水槽中，温水再加热后又重新进入到带中间流体的蒸发器中加热气化LNG，最终的废气由水槽上的排气口排出。

本发明与现有技术相比，不仅省去了LNG蛇形管束及LNG管路控制系统，而且一年四季均能使用带中间流体的蒸发器进行LNG气化，使现有的气化装置得以简化，因此本发明降低了LNG接收站的投资和造价成本。

本发明在具体实施时，下管束、上管束和换热管束可以采用带有双面强化传热结构的波纹管或槽道管或缠绕管或螺纹管或翅片管或直翅片管。

上述实施例为本发明一种优选的实施例，旁通管道对于本发明并不是必要的，因此在本发明的其它实施例中，可以省去旁通管道。

在本发明的其它实施例中，水汽分离器也可以采用如图7所示的平板结构，该平板上均匀开设有小孔；水气分离器还可以采用如图8所示的波纹板结构或者是如图9所示的丝网结构。

虽然上面已经对本发明的实施方式进行了详细描述，但本发明不限于上述的实施方式，所附的权利要求限定的本发明的范围包含所有等同的替代和变化。

Claims

1.一种液态天然气（LNG）的联合气化装置，包括带中间流体的蒸发器（a1），该带中间流体的蒸发器具有海水入口（101）、海水出口（102）、LNG入口以及NG出口，其特征在于：所述液态天然气（LNG）的联合气化装置还包括浸没燃烧式热水器（a2），所述的浸没燃烧式热水器（a2）包括燃烧器（41）和具有排气口（51）的水槽（61），水槽（61）内设有与燃烧器（41）连通的烟气分布器（81），烟气分布器（81）上开设有排气孔（71），所述的海水入口（101）所连通的第一管道（91）和海水出口（102）所连通的第二管道（92）上分别设有海水进入控制阀（103）和海水排出控制阀（104），所述水槽（61）上设有进水管道（105）和出水管道（106），所述进水管道（105）的进入端与海水排出控制阀（104）和海水出口（102）之间的第二管道（92）连通，所述出水管道（106）的排出端与海水进入控制阀（103）和海水入口（101）之间的第一管道（91）连通。

2.根据权利要求1所述的一种液态天然气（LNG）的联合气化装置，其特征在于：所述带中间流体的蒸发器（a1）包括下管束（11）、U型结构的上管束（12）和换热管束（21），在上管束（12）和下管束（11）之间安装有将其内腔分为上下两个换热区的水汽分离器（33），水汽分离器（33）结构为波形板或丝网膜或波形板加丝网组合结构形式。

3.根据权利要求2所述的一种液态天然气（LNG）的联合气化装置，其特征在于：所述下管束（11）、上管束（12）和换热管束（21）为带有双面强化传热结构的波纹管或槽道管或缠绕管或螺纹管或翅片管。

4.根据权利要求1所述的一种液态天然气（LNG）的联合气化装置，其特征在于：所述海水入口（101）和海水出口（102）之间设有旁路管道（13）。

5.根据权利要求4所述的一种液态天然气（LNG）的联合气化装置，其特征在于：所述旁路管道（13）的一端连通在第一管道（91）上、另一端连通在进水管道（105）上。

6.根据权利要求5所述的一种液态天然气（LNG）的联合气化装置，其特征在于：旁路管道（13）上靠近第一管道（91）的一端上设有入口控制阀（109），所述旁路管道（13）上靠近进水管道（105）的一端上设有出口控制阀（111）。

7.根据权利要求1~6任意一项所述的一种液态天然气（LNG）的联合气化装置，其特征在于：所述出水管道（106）上设有循环水泵（100）。

8.根据权利要求1~6任意一项所述的一种液态天然气（LNG）的联合气化装置，其特征在于：所述进水管道（105）上设有进水控制阀（107），所述出水管道（106）上设有出水控制阀（108）。

9.根据权利要求1~6任意一项所述的一种液态天然气（LNG）的联合气化装置，其特征在于：所述第二管道（92）上位于海水出口（102）和海水排出控制阀（104）之间的位置上设有海水出水控制阀（110）。