基于串联式换热器布置设计的LNG船用BOG再液化循环系统技术方案

本申请尤指基于串联式换热器布置设计的LNG船用BOG再液化循环系统，包括交集于冷箱进行换热的主冷循环回路与再液化循环回路，主冷循环回路包括混合工质流动方向上依次布设的主冷压缩机、主冷冷却器、预冷换热器、混合冷剂分离器、中间换热器、低温换热器及主冷节流装置；再液化循环回路包括BOG流动方向上顺次布设的常温增压机、BOG冷却器、预冷换热器、中间换热器、低温换热器、第一节流阀及LNG储罐；中间换热器为串联布设的多级和/或低温换热器为串联布设的多级。通过串联式中间换热器布置设计，提升混合工质冷能利用率与液化效率；通过串联式低温换热器布置设计，削弱船舶流体振荡对换热流体的传热传质的影响，降低冷箱集成高度，利于装置紧凑化。利于装置紧凑化。利于装置紧凑化。

【技术实现步骤摘要】
基于串联式换热器布置设计的LNG船用BOG再液化循环系统


[0001]本技术属于BOG处理
，尤指一种基于串联式换热器布置设计的LNG船用BOG再液化循环系统。

技术介绍

[0002]近些年来，随着环保意识的逐渐增强，LNG因其清洁低碳等优势在包括我国以内的国家能源格局中越来越占有重要地位。相应地，随着LNG能源消耗的稳步增长及LNG运输业的兴起，LNG船建造技术也在近些年迅速发展起来。截止2021年，全球共有642艘活跃油轮船输送LNG，这其中容量在9万立方米以上的船只较多，40％的船只船龄在5年以下。因LNG运输的旺盛需求，预计2026年，全球LNG运输船的数量将在2021年的基础上翻一番。
[0003]而船舶运输过程中储罐内的LNG蒸发带来的成本损耗和安全隐患问题使得BOG再液化装置成为了LNG船、LNG加注船的关键核心设备之一，但目前国内BOG再液化装置主要依赖进口，关键技术处于“卡脖子”状态，技术难度大，附加价值高。因此，研究BOG再液化装置的系统设计十分重要，不同的系统设计，不仅会影响到再液化系统的冷能利用率和液化效率，而且会影响到系统内设备占有空间的合理利用，对优化系统能效、提高系统设备紧凑性具有重要意义。

技术实现思路

[0004]针对以上技术问题，本技术的目的在于提供一种基于串联式换热器布置设计的LNG船用BOG再液化循环系统，通过串联式中间换热器布置设计，可以提升混合工质的冷能利用率和再液化效率；通过串联式低温换热器布置设计，可以削弱船舶上流体振荡对换热流体产生的传热传质的影响，并可降低冷箱集成高度，实现系统再液化装置空间的有效利用和装置的紧凑化设计。
[0005]为了实现上述目的，本技术提供如下方案：
[0006]基于串联式换热器布置设计的LNG船用BOG再液化循环系统，包括交集于冷箱进行换热的主冷循环回路与再液化循环回路，
[0007]所述主冷循环回路包括混合工质流动方向上依次布设的主冷压缩机、主冷冷却器、混合冷剂分离器、换热机组及主冷节流装置，所述换热机组包括用于气液相冷剂共同换热的中间换热器及用于气相冷剂换热的低温换热器；
[0008]所述再液化循环回路包括BOG流动方向上顺次布设的常温增压机、BOG冷却器、中间换热器、低温换热器、第一节流阀及LNG储罐；
[0009]所述混合冷剂分离器、中间换热器、低温换热器、主冷节流装置及第一节流阀集成在所述冷箱内，且所述中间换热器为串联布设的多级和/或所述低温换热器为串联布设的多级。
[0010]一些技术方案中，所述中间换热器与低温换热器为板翅式、板式、缠绕管式及壳管式中的一种或多种多流股逆流式换热器。
[0011]一些技术方案中，所述中间换热器为双级中间换热器，所述双级中间换热器包括一级中间换热器与二级中间换热器，
[0012]所述二级中间换热器具有顺流设置的用于气液相冷剂分别流通的第一流股和第二流股，逆流设置的用于节流后混合冷剂流通的第三流股及顺流设置的用于BOG流通的第四流股；
[0013]所述一级中间换热器位于所述二级中间换热器下游，包括与第三流股混合冷剂出口端连通的第五流股，与第四流股BOG进口端连通的第六流股及串接至LNG储罐与常温增压机之间管路上的交换BOG回热量的第七流股。
[0014]一些技术方案中，所述低温换热器为双级低温换热器，所述双级低温换热器包括一级低温换热器与二级低温换热器，且均包括顺流设置的主冷循环中用于气相冷剂流通的第八流股及逆流设置的用于节流后气相冷剂流通的第九流股，和顺流设置的再液化循环中用于BOG降温液化的第十流股及逆流设置的用于BOG原料气回热的第十一流股。
[0015]一些技术方案中，所述主冷节流装置包括第三节流阀、第四节流阀和第一混合器，
[0016]所述混合冷剂分离器具有混合冷剂进口、气相出口及液相出口，所述第三节流阀布设在中间换热器顺流设置的液相冷剂出口端，所述第四节流阀布设于所述低温换热器顺流设置的气相冷剂出口端，所述第一混合器的进口一与节流后的液相冷剂连通，进口二与节流后经低温换热器的气相冷剂连通，所述第一混合器的出口端连接中间换热器并连通至主冷压缩机进口端。
[0017]一些技术方案中，所述再液化循环回路还包括串接至所述第一节流阀与LNG储罐之间管路上的气液分离器，所述气液分离器的液相出口与LNG储罐连通，所述气液分离器的气相出口与低温换热器连通。
[0018]一些技术方案中，所述LNG储罐的气体出口与气液分离器的气相出口连通，并经由第二混合器混合后连通至所述低温换热器。
[0019]一些技术方案中，该系统还包括预冷循环回路，
[0020]所述预冷循环回路包括预冷工质流动方向上顺次相接的预冷压缩机、预冷冷却器、第二节流阀及预冷换热器，
[0021]所述预冷换热器集成在冷箱中，具有顺流设置的第一流道及逆流设置的第二流道与第三流道，所述第一流道用于预冷工质流通，所述第二流道串接至主冷冷却器与混合冷剂分离器之间的管路上用于混合工质的预冷，所述第三流道串接至BOG冷却器与中间换热器之间的管路上用于BOG再液化的预冷。
[0022]一些技术方案中，所述冷箱为密闭钢质箱体，且内部设有保温层，用以减少热量交换过程中的热损失。
[0023]本技术采用以上技术方案至少具有如下的有益效果：
[0024]1.采用串联式多级低温换热器布置设计，可以降低单个换热器的高度，在一定程度上可以减少因晃动工况对换热器内部流体传热传质的影响，提升换热器的传热效率和降低系统能耗；
[0025]2.采用串联式中间换热器布置设计，使得混合工质进入主冷压缩机前，与BOG原料气进行多级换热，实现了低温混合工质冷能的进一步利用，提高系统冷能有效利用率；
[0026]3.换热器的多种布置设计需要将其进行拆分，可以缩小单个换热器的体积，不仅
有利于冷箱集成时换热器灵活布置，同时也可以降低冷箱集成的高度，最终可实现系统再液化装置空间的有效利用和装置的紧凑化设计。
附图说明
[0027]为了更清楚的说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图及其标记作简单的介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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它的附图。
[0028]图1为本技术实施例所述的串联式低温换热器布置设计的LNG船用BOG再液化循环系统的结构示意图；
[0029]图2为本技术实施例所述的串联式中间换热器布置设计的LNG船用BOG再液化循环系统的结构示意图。
[0030]图中标注符号的含义如下：
[0031]11
‑
预冷压缩机，12
‑
预冷冷却器，13
‑
第二节流阀；
[0032]21
‑
主冷压缩机，22
‑
主冷冷却器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于串联式换热器布置设计的LNG船用BOG再液化循环系统，其特征在于，包括交集于冷箱进行换热的主冷循环回路与再液化循环回路，所述主冷循环回路包括混合工质流动方向上依次布设的主冷压缩机、主冷冷却器、混合冷剂分离器、换热机组及主冷节流装置，所述换热机组包括用于气液相冷剂共同换热的中间换热器及用于气相冷剂换热的低温换热器；所述再液化循环回路包括BOG流动方向上顺次布设的常温增压机、BOG冷却器、中间换热器、低温换热器、第一节流阀及LNG储罐；所述混合冷剂分离器、中间换热器、低温换热器、主冷节流装置及第一节流阀集成在所述冷箱内，且所述中间换热器为串联布设的多级和/或所述低温换热器为串联布设的多级。2.根据权利要求1所述的基于串联式换热器布置设计的LNG船用BOG再液化循环系统，其特征在于，所述中间换热器与低温换热器为板翅式、板式、缠绕管式及壳管式中的一种或多种多流股逆流式换热器。3.根据权利要求2所述的基于串联式换热器布置设计的LNG船用BOG再液化循环系统，其特征在于，所述中间换热器为双级中间换热器，所述双级中间换热器包括一级中间换热器与二级中间换热器，所述二级中间换热器具有顺流设置的用于气液相冷剂分别流通的第一流股和第二流股，逆流设置的用于节流后混合冷剂流通的第三流股及顺流设置的用于BOG流通的第四流股；所述一级中间换热器位于所述二级中间换热器下游，包括与第三流股混合冷剂出口端连通的第五流股，与第四流股BOG进口端连通的第六流股及串接至LNG储罐与常温增压机之间管路上的交换BOG回热量的第七流股。4.根据权利要求1
‑
3任一所述的基于串联式换热器布置设计的LNG船用BOG再液化循环系统，其特征在于，所述低温换热器为双级低温换热器，所述双级低温换热器包括一级低温换热器与二级低温换热器，且均包括顺流设置的主冷循环中用于气相冷剂流通的第八流股及逆流设置的用于节流后气相冷剂流通的第九流股，和顺流设置的再液化循环中...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志强，郭浩，刘禹，夏梦寒，王灵，
申请(专利权)人：上海齐耀动力技术有限公司，
类型：新型
国别省市：