一种LNG接收站氮气循环管道预冷系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种LNG接收站氮气循环管道预冷系统和方法。本发明专利技术系统包括液氮槽车、入口冷却罐、氮气鼓风机、气液混合器、待预冷的LNG管道和LNG储罐，液氮槽车与入口冷却罐的液氮入口连接，入口冷却罐的氮气入口与LNG储罐的氮气出口连接，入口冷却罐的氮气出口与氮气鼓风机的入口连接，氮气鼓风机的第一出口与气液混合器的氮气入口连接，入口冷却罐的液氮出口与气液混合器的液氮入口连接，气液混合器的氮气出口与待预冷的LNG管道的氮气入口连接，待预冷的LNG管道的氮气出口与LNG储罐的氮气入口连接。本发明专利技术采用氮气循环和液氮喷射混合的方式进行管道预冷，有效的利用管道预冷后的氮气，充分利用液氮的气化潜热，大大减少液氮的物资消耗。的物资消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种LNG接收站氮气循环管道预冷系统和方法


[0001]本专利技术涉及一种用于LNG储罐中的干燥氮气进行循环与液氮混合后预冷LNG管道的系统和方法，属于管道低温预冷领域。

技术介绍

[0002]目前，在LNG接收站工程项目中卸料管道和低压外输等管道在投产前需要进行预冷作业，预冷需要控制管道降温速度在10℃以内，管道顶部和底部温差不超过50℃。管道预冷作业为了检查管道在低温的冷缩，特别是较长的管道容易出现较大的管道位移，大管径的管道顶部和底部可能出现较大温差，造成管道弯曲变形。LNG接收站的投产前管道预冷多采用液氮预冷。预冷的方式主要通过液氮槽车给空温式气化器供应液氮，气化后的低温氮气注入LNG管道进行预冷，氮气通过导淋口放空，储罐和BOG管道放空。LNG管道预冷主要采用控制进入高温和低温气化器的流量，来控制进入LNG管道低温氮气的温度和流量，从而控制的管道的降温速度。目前LNG管道采用低温氮气预冷时，低温氮气的温度主要靠空温式气化器提供热量来调节，管道预冷产生的低温氮气排入大气造成了浪费。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种LNG接收站氮气循环管道预冷系统和方法，该系统和方法通过将管道预冷产生的氮气排入储罐和BOG管道，然后采用鼓风机将氮气增压和液氮混合，通过控制液氮量和鼓风机的流量来控制注入管道氮气的温度和流量，实现预冷的自动化控制；利用LNG储罐缓存的氮气对液氮进行温度调节，管道预冷时减少氮气的排放，节约液氮使用量约50％，大大降低液氮采购成本；本专利技术系统和方法可实现在多个项目中管道预冷调试的可重复使用。
[0004]第一方面，本专利技术提供一种LNG接收站氮气循环管道预冷系统，它包括液氮槽车、入口冷却罐、氮气鼓风机、气液混合器、待预冷的LNG管道和LNG储罐，所述液氮槽车与所述入口冷却罐的液氮入口连接，所述入口冷却罐的氮气入口与所述LNG储罐的氮气出口连接，所述入口冷却罐的氮气出口与所述氮气鼓风机的入口连接，所述氮气鼓风机的第一出口与所述气液混合器的氮气入口连接，所述入口冷却罐的液氮出口与所述气液混合器的液氮入口连接，所述气液混合器的氮气出口与所述待预冷的LNG管道的氮气入口连接，所述待预冷的LNG管道的氮气出口与所述LNG储罐的氮气入口连接。
[0005]上述的LNG接收站氮气循环管道预冷系统中，所述待预冷的LNG管道的氮气出口依次通过LNG码头的卸料管线和BOG总管与所述LNG储罐的氮气入口连接；
[0006]所述LNG储罐的顶部设有放空控制阀；
[0007]所述LNG储罐的氮气出口通过所述LNG储罐的BOG管线和罐下BOG总管与所述入口冷却罐的氮气入口连接。
[0008]上述的LNG接收站氮气循环管道预冷系统中，所述入口冷却罐内设有连接所述入口冷却罐的液氮入口和所述入口冷却罐的液氮出口的冷却盘管；
[0009]所述入口冷却罐内的氮气出口处设有丝网分离器，用于分离所述LNG储罐中的氮气中被冷凝的水分。
[0010]上述的LNG接收站氮气循环管道预冷系统中，所述气液混合器的液氮入口位于所述气液混合器的上端，且与设置于所述气液混合器内的盘管雾化喷射器连接；
[0011]所述气液混合器的氮气入口位于所述气液混合器的下端；
[0012]所述气液混合器的氮气出口位于所述气液混合器的顶部。
[0013]上述的LNG接收站氮气循环管道预冷系统中，所述LNG接收站氮气循环管道预冷系统还包括液氮流量控制系统，包括液氮流量控制阀和液氮流量控制器，所述液氮流量控制阀设置于所述液氮槽车和所述入口冷却罐的液氮入口之间的管路上；所述液氮流量控制系统被配置为：读取预冷氮气入口温度变送器、预冷氮气入口压力变送器和预冷氮气入口流量变送器的数值，计算出注入预冷管道的实时低温氮气的流量，此氮气流量作为液氮流量控制器的流量输入；同时，根据待预冷的LNG管道末端的温度，设定预冷氮气入口温度变送器的温度低于预冷管道末端温度15～30℃，根据注入的氮气温度、预冷管道的散热量和降温速度，计算出需要注入低温氮气的流量，来设定液氮流量控制器的流量的设定值；预冷氮气入口温度变送器、液氮流量控制器、液氮流量调节阀组成串级的PID控制系统，以调节液氮流量调节阀的开度。
[0014]上述的LNG接收站氮气循环管道预冷系统中，所述LNG接收站氮气循环管道预冷系统还包括鼓风机出口流量控制系统，包括鼓风机出口流量控制阀和鼓风机出口流量控制器，所述鼓风机出口流量控制阀设置于所述氮气鼓风机的第二出口与所述入口冷却罐的氮气入口之间的管路上；所述鼓风机出口流量控制系统被配置为：读取氮气鼓风机出口温度变送器、氮气鼓风机出口压力变送器、气液混合器气相入口流量变送器的数值，计算出鼓风机出口实时高温氮气的流量，此氮气流量作为鼓风机出口流量控制器的流量输入；根据注入预冷管道的低温氮气的流量和温度，计算出需要的液氮和氮气的流量及比例，来设定鼓风机出口流量控制器的设定值；液氮流量控制器、鼓风机出口流量控制器和鼓风机回流调节阀组成比率控制的PID控制回路，以调节鼓风机回流调节阀的开度。
[0015]上述的LNG接收站氮气循环管道预冷系统还包括冷却罐氮气出口温度控制系统，包括旁路温度控制阀和冷却罐氮气出口温度控制器，所述旁路温度控制阀设置于连接所述入口冷却罐的液氮出口和所述入口冷却罐的液氮入口之间的管路上；所述冷却罐氮气出口温度控制系统被配置为：读取冷却罐氮气出口温度变送器的数值并将其反馈给冷却罐氮气出口温度控制器，控制冷却罐的氮气出口的温度设定值为0～
‑
20℃；入口冷却罐罐顶出口温度变送器、冷却罐氮气出口温度控制器和旁路控制阀组成PID控制回路，以调节旁路控制阀的开度。
[0016]第二方面，本专利技术提供利用上述任一项所述的LNG接收站氮气循环管道预冷系统对LNG管道预冷的方法，包括如下步骤：
[0017]S1、来自所述LNG储罐的氮气和来自所述液氮槽车的液氮在所述入口冷却罐中进行热交换；
[0018]S2、从所述入口冷却罐输出的氮气通入鼓风机中进行增压，增压后的氮气进入所述气液混合器；同时，从所述入口冷却罐输出的液氮进入所述气液混合器；
[0019]S3、所述气液混合器中的氮气和液氮混合后进入所述待预冷后的LNG管道中进行
预冷，预冷之后的氮气进入所述LNG储罐中。
[0020]上述的方法，步骤S1中，来自所述LNG储罐的氮气在所述入口冷却罐中被液氮冷却至0～
‑
20℃；
[0021]步骤S2中，从所述气液混合器输出的氮气的压力被所述鼓风机由5～10kPaG增压至100～150kPaG，鼓风机输出流量为500～2000Nm3/h；
[0022]步骤S2中，所述鼓风机出口的温度不超过100℃。
[0023]上述的方法，管道预冷过程中，所述LNG储罐的压力保持在10～20kPaG。
[0024]本专利技术与现有技术相比，具有以下有优点：
[0025]1、本LNG管道预冷工艺系统，采用氮气循环和液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LNG接收站氮气循环管道预冷系统，其特征在于，它包括液氮槽车、入口冷却罐、氮气鼓风机、气液混合器、待预冷的LNG管道和LNG储罐，所述液氮槽车与所述入口冷却罐的液氮入口连接，所述入口冷却罐的氮气入口与所述LNG储罐的氮气出口连接，所述入口冷却罐的氮气出口与所述氮气鼓风机的入口连接，所述氮气鼓风机的第一出口与所述气液混合器的氮气入口连接，所述入口冷却罐的液氮出口与所述气液混合器的液氮入口连接，所述气液混合器的氮气出口与所述待预冷的LNG管道的氮气入口连接，所述待预冷的LNG管道的氮气出口与所述LNG储罐的氮气入口连接。2.根据权利要求1所述的LNG接收站氮气循环管道预冷系统，其特征在于：所述待预冷的LNG管道的氮气出口依次通过LNG码头的卸料管线和BOG总管与所述LNG储罐的氮气入口连接；所述LNG储罐的顶部设有放空控制阀；所述LNG储罐的氮气出口通过所述LNG储罐的BOG管线和罐下BOG总管与所述入口冷却罐的氮气入口连接。3.根据权利要求1或2所述的LNG接收站氮气循环管道预冷系统，其特征在于：所述入口冷却罐内设有连接所述入口冷却罐的液氮入口和所述入口冷却罐的液氮出口的冷却盘管；所述入口冷却罐内的氮气出口处设有丝网分离器，用于分离所述LNG储罐中的氮气中被冷凝的水分。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的LNG接收站氮气循环管道预冷系统，其特征在于：所述气液混合器的液氮入口位于所述气液混合器的上端，且与设置于所述气液混合器内的盘管雾化喷射器连接；所述气液混合器的氮气入口位于所述气液混合器的下端；所述气液混合器的氮气出口位于所述气液混合器的顶部。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的LNG接收站氮气循环管道预冷系统，其特征在于：所述LNG接收站氮气循环管道预冷系统还包括液氮流量控制系统，包括液氮流量控制阀和液氮流量控制器，所述液氮流量控制阀设置于所述液氮槽车和所述入口冷却罐的液氮入口之间的管路上；所述液氮流量控制系统被配置为：读取预冷氮气入口温度变送器、预冷氮气入口压力变送器和预冷氮气入口流量变送器的数值，计算出注入预冷管道的实时低温氮气的流量，此氮气流量作为液氮流量控制器的流量输入；同时，根据待预冷的LNG管道末端的温度，设定预冷氮气入口温度变送器的温度低于预冷管道末端温度15～30℃，根据注入的氮气温度、预冷管道的散热量和降温速度，计算出需要注入低温氮气的流量，来设定液氮流量控制器的流量的设定值；预冷氮气入口温度变送器、液氮流量控制器、液氮流量调节阀组成串级的PID控制系统，以调节液氮流量调节阀的开度。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文刚，张超，高玮，程昊，李恩道，李方遒，张树勋，盖小刚，李玥，李秋英，张晓慧，
申请(专利权)人：中海石油气电集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：