【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及液化天然气储罐，具体涉及液化天然气储罐再液化与汽化冷能利用的装置以及方法。
技术介绍
1、节能、减排是当今世界人们最为关注的问题。作为绿色能源的天然气，由于其液化成lng( 液化天然气的简称，-162℃的低温液体) 后体积可以缩小到1 /620，因此lng 储运装备（如lng 储罐，lng 槽车，lng 船舶等）获得迅猛的发展。
2、在lng 槽车、lng 船舶运输过程中，以及lng 加注、卸载过程中，虽然储存lng 的低温容器为双层绝热容器，但仍然无法阻挡外界环境热量进入内罐中，导致lng 吸热产生bog( lng 蒸发气的简称) ，通常蒸发率在0.1% ～ 0.5%，bog气体具有如下特点: ①低温，②密度比常温空气重。lng 储运装置（包括储罐，加气站，槽车，加注趸船等）的每年bog 排放估算，损失可达10 亿元以上，因此，研究者们致力于对这部分bog 进行回收再利用的研究。目前处理的方法有并入天然气管网，也有将bog 加压成cng（压缩天然气的简称），更受欢迎的是采用回收bog 再液化成lng 的方式。
3、同时，lng在气化过程中会释放大量冷能。目前低温冷能基本上很难利用，造成巨大浪费。比如，一吨-160℃lng的冷能价值约为240kwh。因此如果能将这部分冷能回收利用，将会产生可观的经济价值，同时也能节约大量能源。
4、现有技术主要是利用低温制冷系统将bog实现再液化，或者利用大型低温朗肯循环发电将冷能用于发电。然而往往对于lng罐，由于围护结构限制，设备安装空间通常
5、因此，bog再液化和气化冷能如何得到有效利用已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术需要解决的技术问题是：提供一种lng罐再液化与汽化冷能利用的装置及方法，能将bog进行再液化、同时又回收lng汽化冷能再利用，从而充分利用能源。
2、为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：一种lng罐再液化与汽化冷能利用的装置，其中，lng储罐顶端气相出口1a通过第一截止阀与第一压气机连接， lng储罐底部液相出口1b通过第二截止阀与潜液泵连接，第一压气机与潜液泵通过第一三通阀与主换热器入口5a连接，主换热器中间出口5b分两路，5b出口一路经第五截止阀与气液分离器相连，气液分离器底部液相出口通过第三截止阀与重烃储液罐连接，气液分离器顶部气相出口经第六截止阀与主换热器中间入口5c连接，5b出口另一路通过第四截止阀与主换热器中间入口5c连接，主换热器出口5d与第二三通阀相连，出口分两路，分别与节流阀和第一余热换热器入口连接，节流阀出口与所述lng储罐顶端入口1c连接，lng储罐内顶部气相空间内内置多孔喷嘴，第一余热换热器出口与第一透平膨胀机入口相连，第一透平膨胀机的制动端与第一发电机的驱动轴共轴相连，第一透平膨胀机出口依次与气调模块连接供给用户，主换热器出口5f与第三三通阀相连，第三三通阀出口分两路，其中一路与回热器入口20c连接，另一路和回热器出口20d与第四三通阀连接，第四三通阀与第二压气机连接，第二压气机与第二余热换热器连接，第二余热换热器连接与回热器入口20a连接，回热器出口20b与第二透平膨胀机连接，第二透平膨胀机的制动端与第二发电机的驱动轴共轴相连，第二透平膨胀机与主换热器入口5e连接；流经第二压气机的低温工质为氮气。
3、进一步地，前述的一种lng罐再液化与汽化冷能利用的装置，其中，第一三通阀、主换热器、第四截止阀和第二三通阀的设计选型压力根据所述潜液泵的极限出口压力确定。
4、进一步地，前述的一种lng罐再液化与汽化冷能利用的装置，其中，第一三通阀、主换热器、第四截止阀和第二三通阀的设计选型压力为6~12.5mpa。
5、进一步地，前述的一种lng罐再液化与汽化冷能利用的装置，其中，所述第一透平膨胀机和第二透平膨胀机为多级膨胀机串联结构，串联级数根据系统高低侧气体路压比及膨胀端叶轮膨胀比确定。
6、进一步地，前述的一种lng罐再液化与汽化冷能利用的装置，其中，所述第一三通阀、主换热器、第四截止阀、气液分离器、第五截止阀、第六截止阀、第二三通阀、回热器、第三三通阀、第四三通阀和第二透平膨胀机集成在低温绝热冷箱中。
7、一种lng罐再液化与汽化冷能利用的方法，采用上述的一种lng罐再液化与汽化冷能利用装置，包括再液化模式和汽化冷能利用模式；
8、再液化模式：当lng储罐处于挥发气bog再液化模式下，关闭第二截止阀和第四截止阀，挥发气bog经lng储罐顶端气相出口1a通过第一截止阀进入第一压气机，增压后经第一三通阀流入所述主换热器入口5a，此时挥发气bog作为主换热器热流体，经主换热器部分流道冷却后从中间出口5b经第五截止阀流出进入气液分离器，其中重烃冷凝液经第三截止阀流入重烃储液罐储存，轻烃气从气液分离器顶部气相出口经第六截止阀流入主换热器中间入口5c再次得到冷凝，随后轻烃冷凝液经第二三通阀流入节流阀节流降温，轻烃冷凝液经内置多孔喷嘴在lng储罐顶端气相空间内喷淋，使得lng储罐降温冷却，挥发气bog得到再液化；此时，氮气经第二压气机压缩后经第二余热换热器冷却，冷却后氮气进入回热器冷却后进入第二透平膨胀机膨胀冷却至约-180℃，随后进入主换热器依次与轻烃气和挥发气bog换热提供冷量，升温后氮气经第三三通阀进入回热器回收部分冷量后，经第四三通阀流入第二压气机。
9、汽化冷能利用模式：当lng储罐处于lng气化供用户模式下，关闭第一截止阀、第五截止阀和第六截止阀，lng经lng储罐底部液相出口1b通过所述第二截止阀进入潜液泵增压，将lng增压至6mpa以上的超临界压力状态，增压后lng经所述第一三通阀流入所述主换热器入口5a，此时lng作为主换热器冷流体，经主换热器部分流道冷却后从中间出口5b经第四截止阀流出进入主换热器中间入口5c，升温后天然气经第二三通阀流入所述第一余热换热器再次升温,随后进入第一透平膨胀机通过第一发电机膨胀发电，减压后的天然气经气调模块调压后供给用户；此时，冷氮气经第二压气机压缩后经第二余热换热器加热，高温氮气进入回热器流道不发生热交换，高温氮气进入第二透平膨胀机通过第二发电机膨胀发电，随后进入主换热器与lng换热吸收冷量降温至-130℃，低温氮气经第四三通阀流入第二压气机。
10、进一步地，前述的一种lng罐再液化与汽化冷能利用的方法，其中，所述第一余热换热器的热侧流体选用高温余热蒸汽、海水或高温导热油。
11、进一步地，前述的一种lng罐再液化与汽化冷能利用的方法，其中，再液化模式下第二余热换热器的非氮气侧流体为冷侧流体，优选为空气和海水；汽化冷能利用模式下所述第二余热换热器的非氮气侧流体为热侧流体，热侧流体选用高温余热蒸汽、海水或高温导热油。
12、进一步地，前述的一种lng罐再液化与汽化冷能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种LNG罐再液化与汽化冷能利用的装置，其特征在于：LNG储罐（1）顶端气相出口1a通过第一截止阀（2）与第一压气机（3）连接， LNG储罐（1）底部液相出口1b通过第二截止阀（11）与潜液泵（12）连接，第一压气机（3）与潜液泵（12）通过第一三通阀（4）与主换热器（5）入口5a连接，主换热器（5）中间出口5b分两路，5b出口一路经第五截止阀（25）与气液分离器（6）相连，气液分离器（6）底部液相出口通过第三截止阀（7）与重烃储液罐（8）连接，气液分离器（6）顶部气相出口经第六截止阀（26）与主换热器（5）中间入口5c连接，5b出口另一路通过第四截止阀（13）与主换热器（5）中间入口5c连接，主换热器（5）出口5d与第二三通阀（14）相连，出口分两路，分别与节流阀（9）和第一余热换热器（15）入口连接，节流阀（9）出口与所述LNG储罐（1）顶端入口1c连接，所述LNG储罐（1）内顶部气相空间内内置多孔喷嘴（10），第一余热换热器（15）出口与第一透平膨胀机（16）入口相连，第一透平膨胀机（16）的制动端与第一发电机（17）的驱动轴共轴相连，第一透平膨胀机（16）出口依次与气
2.根据权利要求1所述的一种LNG罐再液化与汽化冷能利用的装置，其特征在于：第一三通阀（4）、主换热器（5）、第四截止阀（13）和第二三通阀（14）的设计选型压力根据所述潜液泵（12）的极限出口压力确定，优选为6~12.5MPa。
3.根据权利要求2所述的一种LNG罐再液化与汽化冷能利用的装置，其特征在于：设计选型压力为6~12.5MPa。
4.根据权利要求1所述的一种LNG罐再液化与汽化冷能利用的装置，其特征在于：所述第一透平膨胀机（16）和第二透平膨胀机（21）为多级膨胀机串联结构，串联级数根据系统高低侧气体路压比及膨胀端叶轮膨胀比确定。
5.根据权利要求1所述的一种LNG罐再液化与汽化冷能利用的装置，其特征在于：所述第一三通阀（4）、主换热器（5）、第四截止阀（13）、气液分离器（6）、第五截止阀（25）、第六截止阀（26）、第二三通阀（14）、回热器（20）、第三三通阀（23）、第四三通阀（24）和第二透平膨胀机（21）集成在低温绝热冷箱中。
6.一种LNG罐再液化与汽化冷能利用的方法，其特征在于：采用权利要求1至5任意一项所述的一种LNG罐再液化与汽化冷能利用装置，包括再液化模式和汽化冷能利用模式；
7.根据权利要求6所述的一种LNG罐再液化与汽化冷能利用的方法，其特征在于：所述第一余热换热器（15）的热侧流体选用高温余热蒸汽、海水或高温导热油。
8.根据权利要求6所述的一种LNG罐再液化与汽化冷能利用的方法，其特征在于：再液化模式下第二余热换热器（19）的非氮气侧流体为冷侧流体，选用空气或海水；汽化冷能利用模式下所述第二余热换热器（19）的非氮气侧流体为热侧流体，热侧流体选用高温余热蒸汽、海水或高温导热油。
9.根据权利要求6所述的一种LNG罐再液化与汽化冷能利用的方法，其特征在于：第二压气机（18）为变频高速气体压缩机，可分别根据第一压气机（3）排气流量产生的热负荷和潜液泵（12）泵液流量产生的冷负荷，调节高速电机运作频率。
...【技术特征摘要】
1.一种lng罐再液化与汽化冷能利用的装置，其特征在于：lng储罐（1）顶端气相出口1a通过第一截止阀（2）与第一压气机（3）连接， lng储罐（1）底部液相出口1b通过第二截止阀（11）与潜液泵（12）连接，第一压气机（3）与潜液泵（12）通过第一三通阀（4）与主换热器（5）入口5a连接，主换热器（5）中间出口5b分两路，5b出口一路经第五截止阀（25）与气液分离器（6）相连，气液分离器（6）底部液相出口通过第三截止阀（7）与重烃储液罐（8）连接，气液分离器（6）顶部气相出口经第六截止阀（26）与主换热器（5）中间入口5c连接，5b出口另一路通过第四截止阀（13）与主换热器（5）中间入口5c连接，主换热器（5）出口5d与第二三通阀（14）相连，出口分两路，分别与节流阀（9）和第一余热换热器（15）入口连接，节流阀（9）出口与所述lng储罐（1）顶端入口1c连接，所述lng储罐（1）内顶部气相空间内内置多孔喷嘴（10），第一余热换热器（15）出口与第一透平膨胀机（16）入口相连，第一透平膨胀机（16）的制动端与第一发电机（17）的驱动轴共轴相连，第一透平膨胀机（16）出口依次与气调模块连接供给用户，主换热器（5）出口5f与第三三通阀（23）相连，第三三通阀（23）出口分两路，其中一路与回热器（20）入口20c连接，另一路和回热器（20）出口20d与第四三通阀（24）连接，第四三通阀（24）与第二压气机（18）连接，第二压气机（18）与第二余热换热器（19）连接，第二余热换热器（19）连接与回热器（20）入口20a连接，回热器（20）出口20b与第二透平膨胀机（21）连接，第二透平膨胀机（21）的制动端与第二发电机（22）的驱动轴共轴相连，第二透平膨胀机（21）与主换热器（5）入口5e连接；流经第二压气机（18）的低温工质为氮气。
2.根据权利要求1所述的一种lng罐再液化与汽化冷能利用的装置，其特征在于：第一三通阀（4）...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢亮，李怀兵，丁铁强，范雅琦，包瑜涛，黄雄虎，
申请(专利权)人：江苏富瑞能源服务有限公司，
类型：发明
国别省市：
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