再冷凝器的控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种再冷凝器的控制系统。包括：通过两管道分别与外壳的顶部和底部相连以检测外壳内混合液的液面高度的液位传感器、在BOG输入管中部与其汇合的NG输入管、位于NG输入管上的NG开关阀、与液位传感器相连以接收其输出的液面高度的第二控制器、与第二控制器和BOG压缩机分别相连以在接收到第二控制器输出的液面高度低于液位最低值信息时控制减小BOG压缩机输出BOG的流量的第一控制器；第二控制器与NG开关阀相连，以在液面高度高于液位最高值的情况下控制开启NG开关阀。本实用新型专利技术能在保证再冷凝器下游设备(如LNG泵)的不被汽蚀并安全运行的前提下，保持再冷凝器外壳内的气压和液位均稳定在一定范围内。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及液化天然气储存与输送领域，特别是涉及一种再冷凝器的控制系统。
技术介绍
液化天然气(LNG，liquefied natural gas)是一种优质能源，具有热值高、燃烧污染小的特点。LNG接收站的主要功能是接收远洋运输来的LNG，并对其进行储存和汽化，以获得气态天然气(NG)产品，并通过天然气管网向电厂和城市燃气用户供气。在LNG接收站的生产过程中，由于环境热量的漏入、卸船过程中的体积置换、闪蒸、大气环境压力的急剧降低等多种因素，在LNG储罐、其他LNG设备以及LNG管线里会从 LNG中释放出一定量的蒸发气(B0G，Boil Off Gas)，这些BOG为可燃性气体，直接排放不仅会污染空气，还可能造成爆炸、火灾等事故，因此，如何安全有效地处理各种操作工况下所产生的B0G，是LNG接收站必须面对的非常重要的课题。通常情况下，LNG接收站处理BOG的方式为再冷凝法，即用BOG压缩机将BOG压缩到较低的压力(通常为0. 5MPa-l. OMPa)后，将其与LNG低压输送泵送出的LNG在再冷凝器中混合，利用LNG的冷量将BOG冷凝为液态，从而形成混合液输出。再冷凝法可以利用LNG 的冷量(现有的与“热量”相对应的概念)，减少了将BOG直接压缩达到外输压力要求所需要的部分功率消耗，因而能够在安全有效处理BOG的前提下进一步节省能源的使用。图1为现有技术提供的再冷凝器及其控制系统的结构图。如图1所示，该再冷凝器包括外壳101、与外壳101顶部相通的BOG输入管102、与外壳101上部相通且部分进入外壳101内部的LNG输入管103、与LNG输入管103位于外壳101内部的末端相连通以使LNG 从自身的两个出口输出的进液管104、位于外壳101内部且位于进液管104下方可使LNG分布均勻的液体分布器111、位于外壳101内部且位于液体分布器111下方的填充了填料的填料床层105、与外壳101的底部相通的混合液输出管106、设置在外壳101底部且位于混合液输出管106入口处的破涡器112。图1中，BOG输入管102的始端与BOG压缩机的输出管相连，可接收其压缩后输出的BOG ；LNG输入管103的始端与LNG低压输送泵的输出管相连，输送其输出的全部的LNG ； 这些LNG经进液管104的出口到达液体分布器111的上表面，然后沿液体分布器111中的细管流到填料床层105处，在此处，LNG与BOG充分混合，进而冷凝为混合液，该混合液经混合液输出管106输出。混合液输出管106的末端可与LNG泵相连，以将混合液输出给用户。 破涡器112可防止混合液进入混合液输出管106的入口时产生漩涡，进而产生气泡，造成对 LNG泵的汽蚀。LNG低压输送泵送入外壳101内的单位量LNG的冷量是确定的，因而其能冷凝BOG 的能力也是一定的，如果输入外壳101内的BOG量过多，将会造成LNG与BOG的量的比例不协调，这样，外壳101内将存在较多的BOG从而产生较大的气压，该气压又使外壳101内混合液的液面高度107降低到填料床层105的表面以下，进一步影响LNG与BOG的混合和冷凝速度。同时，这种情况下通过混合液输出管106输出的混合液呈饱和状态，一旦有外界因素的影响(如环境气温升高导致混合液输出管线温度较高等)将重新释放出B0G，这可能造成下游设备LNG泵的“汽蚀”。因此，再冷凝器外壳101内的气压和液面高度107都需要保持在一定的范围内，以确保混合液输出管106中的混合液压力是稳定的，并且LNG处于一定程度的过冷状态，从而防止下游设备(如图1中的LNG泵)发生“汽蚀”。图1所示的控制系统是对外壳101内的液位(即液面高度107)进行控制。如图1 所示，通过两条管道分别与外壳101的顶部和底部相通的液位传感器108可实时检测外壳 101内的混合液的液面高度107，其将该液面高度107送至控制器109后，控制器109判断此时的液面高度107是否与设定值(该设定值略高于填料床层105的高度)相等，如不相等，则控制加大或减小LNG输入管103上的调节阀110的开度，以增加或减小LNG输入外壳 101内的流量，从而使外壳101内的液面高度107逐渐地恢复为设定值。但是，现有技术这种仅控制外壳101内的液位107保持恒定的控制系统，仅采用调节LNG输入管103上的调节阀110开度的方式进行，没有综合考虑输入外壳内的BOG的流量和输出的混合液的过冷度，这样是无法保持混合液出口处的压力稳定并使混合液满足过冷度要求的，这是由于当外壳内气压较大造成液位下降时，现有技术这种控制系统将增加 LNG输入管103上的调节阀110的开度以增加LNG输入量，从而提高液位，但这也造成外壳内的气压在液位提高之后进一步加大，使外壳内的气体因超压排放而产生物料损失和环境污染，同时，由于外壳101内的压力升高，BOG的冷凝量增加，这可能导致输出的混合液处于饱和状态，这对再冷凝器的下游设备的安全(如图1中的LNG泵可能受到汽蚀)是一个考验。反之，当外壳内气压较小造成液位上升时，现有技术这种控制系统为了防止液位过高导致混合液回流至BOG压缩机，将减小调节阀110的开度以减小LNG的输入流量，从而降低液位，但这会造成外壳内气压在液位降低之后进一步减小，同时，输出的混合液的压力也由于外壳内液位的降低而进一步减小，这对再冷凝器的下游设备的安全(如LNG泵可能产生汽蚀)造成不良影响。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种再冷凝器的控制系统，能在保证混合液输出管道以及下游设备安全的前提下，保持再冷凝器外壳内的气压和液位均稳定在一定范围内。本技术解决上述技术问题的技术方案如下一种再冷凝器的控制系统，所述再冷凝器包括外壳、与所述外壳顶部相通的蒸发气BOG输入管、与所述外壳上部相通且部分进入所述外壳内部的液化天然气LNG输入管、与所述LNG输入管位于所述外壳内部的末端相连通的进液管、位于所述外壳内部且位于所述进液管下方使LNG分布均勻的液体分布器、位于所述外壳内部且位于所述液体分布器下方的填充了填料的填料床层、与所述外壳的底部相通的混合液输出管、设置在所述外壳底部且位于所述混合液输出管的入口处的破涡器、输送过冷LNG的过冷LNG输送管；所述混合液输出管在其末端与过冷LNG输送管汇合为总输出管；所述BOG输入管的始端与BOG压缩机的输出管相连，接收其输出的BOG ；所述 LNG输入管的始端与LNG低压输送泵的输出管相连，接收其输出的LNG;在所述填料床层处， 输入所述外壳内的LNG与输入所述外壳内的BOG混合冷凝为混合液，所述混合液经所述混合液输出管与所述过冷LNG输送管中的过冷LNG在所述总输出管中进一步混合为最终混合液；该控制系统包括通过两管道分别与所述外壳的顶部和底部相连以检测所述外壳内的混合液的液面高度的液位传感器、在所述BOG输入管的中部与其汇合的天然气NG输入管、 位于所述NG输入管上的NG开关阀、与所述液位传感器相连以接收其输出的液面高度的第二控制器、与所述第二控制器和所述BOG压缩机分别相连以在接收到所述第二控制器输出的液面高度低于液位最低值信息时控制减小所述BOG压缩机输出BOG的流量的第一控制器；所述第二控制器与所述NG开关阀相连，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种再冷凝器的控制系统，所述再冷凝器包括外壳、与所述外壳顶部相通的蒸发气ＢＯＧ输入管、与所述外壳上部相通且部分进入所述外壳内部的液化天然气ＬＮＧ输入管、与所述ＬＮＧ输入管位于所述外壳内部的末端相连通的进液管、位于所述外壳内部且位于所述进液管下方使ＬＮＧ分布均匀的液体分布器、位于所述外壳内部且位于所述液体分布器下方的填充了填料的填料床层、与所述外壳的底部相通的混合液输出管、设置在所述外壳底部且位于所述混合液输出管的入口处的破涡器、输送过冷ＬＮＧ的过冷ＬＮＧ输送管；所述混合液输出管在其末端与过冷ＬＮＧ输送管汇合为总输出管；所述ＢＯＧ输入管的始端与ＢＯＧ压缩机的输出管相连，接收其输出的ＢＯＧ；所述ＬＮＧ输入管的始端与ＬＮＧ低压输送泵的输出管相连，接收其输出的ＬＮＧ；在所述填料床层处，输入所述外壳内的ＬＮＧ与输入所述外壳内的ＢＯＧ混合冷凝为混合液，所述混合液经所述混合液输出管与所述过冷ＬＮＧ输送管中的过冷ＬＮＧ在所述总输出管中进一步混合为最终混合液；其特征在于，该控制系统包括：通过两管道分别与所述外壳的顶部和底部相连以检测所述外壳内的混合液的液面高度的液位传感器、在所述ＢＯＧ输入管的中部与其汇合的天然气ＮＧ输入管、位于所述ＮＧ输入管上的ＮＧ开关阀、与所述液位传感器相连以接收其输出的液面高度的第二控制器、与所述第二控制器和所述ＢＯＧ压缩机分别相连以在接收到所述第二控制器输出的液面高度低于液位最低值信息时控制减小所述ＢＯＧ压缩机输出ＢＯＧ的流量的第一控制器；所述第二控制器与所述ＮＧ开关阀相连，以在所述液面高度高于液位最高值的情况下控制开启所述ＮＧ开关阀。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白改玲，王红，安小霞，赵月峰，宋媛玲，李艳辉，
申请(专利权)人：中国寰球工程公司，
类型：实用新型
国别省市：11