一種應用於海上浮式lng再氣化裝置的lng階梯式再氣化系統的製作方法
2023-06-07 12:39:31 3
專利名稱:一種應用於海上浮式lng再氣化裝置的lng階梯式再氣化系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種應用於海上浮式LNG再氣化裝置的LNG階梯式再氣化系統。它包括液化天然氣/天然氣循環結構、中間介質迴路結構和海水循環結構；液化天然氣/天然氣循環結構包括依次連通的液化天然氣高壓泵、第一級液化天然氣換熱器和第二級天然氣加熱器，第二級天然氣加熱器的氣體出口與天然氣外輸計量裝置相連通；中間介質迴路包括依次連通的中間介質緩衝罐、中間介質循環泵、中間介質加熱器和第一級液化天然氣換熱器；海水循環結構包括2條循環管路，一條循環管路進行海水與第二級天然氣加熱器之間的熱交換，另一條循環管路進行海水與中間介質加熱器之間的熱交換。本實用新型對海域運動的敏感度低，操作性能好，維護少，中間介質的可控性高，實現中國南方水域進行連續安全供氣。
【專利說明】一種應用於海上浮式LNG再氣化裝置的LNG階梯式再氣化系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種應用於海上浮式LNG再氣化裝置的LNG階梯式再氣化系統，屬於海上油氣工業領域。
【背景技術】
[0002]隨著國家對能源需求的不斷增長，引進LNG對優化中國的能源結構發揮重要作用，有效解決能源供應安全、生態環境保護的雙重問題，實現經濟和社會的可持續發展。接收LNG的方式一般分為陸上和海上。
[0003]如今中國的經濟發展對天然氣的需求日益增長，沿海區域遍布陸上LNG接收站，同時，中國海洋油氣資源豐富，初始勘探開發程度較低、發展潛力大，應用於海上LNG接收與處理、陸上LNG接收站資源調配、海洋開採天然氣處理與運輸的海上浮式再氣化裝置變得越發重要，前景十分廣闊。
[0004]海上浮式LNG再氣化裝置較常規陸上終端具有多種優點，特別是對環境敏感地區或人口稠密地區，具有建設周期短、相對成本低等優點。但也存在其局限性，當環境惡劣時，其不能正常運行，面臨中斷對外供氣的危險。
[0005]但到目前為止，大多數使用的海上LNG再氣化系統都是IFV (中間介質氣化器)形式，無論採用的何種中間介質，何種熱源，是否開環，最終都會是IFV幾種形式中的一種。現有的氣化系統受環境的影響較大，對於不同海水溫度形式不同，也存在著能耗高、操作性差、日常維護成本高的問題。
[0006]結合中國南方海域的情況，因地制宜的設計海上浮式LNG再氣化裝置的LNG階梯式再氣化系統，對以後中國海上LNG產業規劃與技術布局有重要作用。
實用新型內容
[0007]本實用新型的目的是提供一種應用於海上浮式LNG再氣化裝置的LNG階梯式再氣化系統，本實用新型能夠解決了中國南方水域，全年大部分時間可以使用海水作為唯一的熱源，但冬季部分時間海水溫度過低不能滿足再氣化熱量要求的問題。
[0008]本實用新型所提供的應用於海上浮式LNG再氣化裝置的LNG階梯式再氣化系統，包括液化天然氣/天然氣循環結構、中間介質迴路結構和海水循環結構；
[0009]所述液化天然氣/天然氣循環結構包括依次連通的液化天然氣高壓泵、第一級液化天然氣換熱器和第二級天然氣加熱器，所述第二級天然氣加熱器的氣體出口與天然氣外輸計量裝置相連通；
[0010]所述中間介質迴路包括依次連通的中間介質緩衝罐、中間介質循環泵、中間介質加熱器和所述第一級液化天然氣換熱器；
[0011 ] 所述海水循環結構包括2條循環管路，一條循環管路進行海水與所述第二級天然氣加熱器之間的熱交換，另一條循環管路進行海水與所述中間介質加熱器之間的熱交換。
[0012]所述的LNG階梯式再氣化系統中，所述第一級液化天然氣換熱器為印刷電路板式換熱器(PCHE換熱器)，所述PCHE換熱器非常緊湊，具有高的傳熱效率，只要其中的換熱介質潔淨且無腐蝕，那麼它將具有優秀的耐用性。
[0013]所述的LNG階梯式再氣化系統中，所述第二級天然氣加熱器和所述中間介質加熱器均為管殼式加熱器。
[0014]所述的LNG階梯式再氣化系統中，所述海水循環結構中的2條循環管路均由海水泵進行驅動。
[0015]所述的LNG階梯式再氣化系統中，所述海水循環結構中，與所述第二級天然氣加熱器和所述中間介質加熱器換熱後的海水輸入至海水處理系統，進行海水利用或者排出。
[0016]利用本實用新型LNG階梯式再氣化系統進行LNG階梯式再氣化方法，具體包括如下步驟:
[0017](I)待氣化的液態天然氣經所述液化天然氣高壓泵增壓後，輸入至所述第一級液化天然氣換熱器中進行換熱；液態天然氣經換熱後發生相變為天然氣；
[0018]同時，控制中間介質在所述中間介質迴路中進行循環，所述中間介質在所述第一級液化天然氣換熱器中與待氣化的液態天然氣進行熱交換，所述中間介質在所述中間介質加熱器中與海水進行熱交換，所述海水由所述海水循環結構進行控制循環；
[0019](2)經步驟(I)得到的天然氣繼續輸入至第二級天然氣加熱器中與海水進行換熱，所述海水由所述海水循環結構進行控制循環；經換熱後的天然氣經所述天然氣外輸計量裝置進行外輸。
[0020]上述的LNG階梯式再氣化方法中，步驟(I)中，將所述液態天然氣增壓至6.5?
7.5Mpag ;所述液態天然氣的溫度為-140?_165°C ；
[0021]經所述換熱後得到的所述天然氣的溫度為-5?-15°C，壓力為6.4?7.4Mpag。
[0022]上述的LNG階梯式再氣化方法中，步驟(I)中，所述中間介質可為丙烷；
[0023]經與液態天然氣換熱後，所述中間介質的壓力為2.5?3.5barg，溫度為-4 ?_6。
[0024]所述中間介質經增壓至4.5?5.5barg後進入所述中間介質加熱器中與海水進行熱交換，經熱交換後所述中間介質的溫度上升為O?2°C，壓力為3.2?4.0bargo
[0025]上述的LNG階梯式再氣化方法中，步驟⑵中，經與海水進行換熱後，所述天然氣的溫度升至約0.5?2°C。
[0026]本實用新型結合中國南方海域的情況，因地制宜的設計得到了海上浮式LNG再氣化裝置的LNG階梯式再氣化系統，經過合理優化配置的LNG階梯式再氣化系統，除能夠代替海上浮式LNG再氣化裝置(FSRU和SRV)的氣化系統外，還具有低能耗、尺寸小、重量輕的特點，對海域運動的敏感度低，操作性能好，維護少，中間介質的可控性高，實現中國南方水域進行穩定生產，連續安全供氣。在海水溫度較高的海域，海水作為熱源是一種十分經濟又簡便的再氣化方式，特別是在中國南部海域，海水溫度最低也在8°C以上，全年可以使用海水作為唯一的熱源。從整個系統的流程中，合理優化改進，以滿足不同環境條件下的需求。經過合理優化配置的LNG階梯式再氣化系統，除能夠代替海上浮式LNG再氣化裝置(FSRU和SRV)的氣化系統外，還具有低能耗、尺寸小、重量輕的特點，對海域運動的敏感度低，操作性能好，維護少，中間介質的可控性高，實現中國南方水域進行穩定生產，連續安全供氣。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實用新型LNG階梯式再氣化系統的結構示意圖。
[0028]圖中各標記如下:
[0029]I液化天然氣入口、2液化天然氣高壓泵、3第一級液化天然氣換熱器、4第二級天然氣加熱器、5天然氣外輸計量裝置、6天然氣外輸站、7中間介質緩衝罐、8中間介質循環泵、9中間介質加熱器、10海水泵、11海水處理系統、12天然氣出口。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明，但本實用新型並不局限於以下實施例。
[0031]如圖1所示，為本實用新型提供的LNG階梯式再氣化系統的示意圖，它包括液化天然氣/天然氣循環結構、中間介質迴路結構和海水循環結構。其中，液化天然氣/天然氣循環結構包括依次連通的液化天然氣高壓泵2、第一級液化天然氣換熱器3和第二級天然氣加熱器4，第二級天然氣加熱器4的天然氣體出口依次與天然氣外輸計量裝置5和天然氣外輸站6相連通，圖中標記12表示天然氣出口。本實用新型中第一級液化天然氣換熱器3和選擇PCHE換熱器，其非常緊湊，具有高的傳熱效率，只要其中的換熱介質潔淨且無腐蝕，那麼它將具有優秀的耐用性。
[0032]本實用新型中中間介質迴路包括依次連通的中間介質緩衝罐7、中間介質循環泵
8、中間介質加熱器9和第一級液化天然氣換熱器3，該中間介質迴路用於對中間介質進行循環換熱，其中中間介質加熱器9為管殼式加熱器。
[0033]本實用新型中海水循環結構包括2條循環管路，一條循環管路由海水泵10驅動海水流經中間介質加熱器9後輸入至海水處理系統11進行利用或者排出，另一條循環管路由海水泵10驅動海水流經第二級天然氣加熱器4後輸入至海水處理系統11進行利用或者排出。該海水循環結構用於驅動海水與天然氣(於第二級天然氣加熱器4中)和中間介質(於海水流經中間介質加熱器9中)進行換熱，提供熱源。
[0034]利用上述LNG階梯式再氣化系統進行LNG的再氣化，步驟如下:
[0035](I)液態天然氣(LNG)從液化天然氣入口 I端流入液化天然氣(LNG)高壓泵2中，LNG由液化天然氣高壓泵2增壓6.5?7.5Mpag後輸送到第一級液化天然氣(LNG)換熱器3中與液態中間介質(IF)—丙烷進行第一次熱交換，熱的丙烷蒸汽與LNG進行熱交換，IF由從氣態變成液態，放出大量的熱，而LNG吸收IF液化過程放出的熱量從液態變成氣態，使LNG從_160°C的液體變成_10°C的氣體，其壓力6.4?7.4Mpag，完成了相變的第一階段。
[0036](2)由上步驟得到的-10°C的天然氣從第一級液化天然氣換熱器3中出來後，進入第二級天然氣(NG)加熱器4中與海水進行第二次熱交換，進一步加熱後達到更加適合輸出的溫度，經過這個熱交換過程，天然氣的溫度達到了 1°C，通過天然氣外輸計量裝置5後到達天然氣外輸站6輸出到海底管線或者相應的終端。
[0037](3)上述再氣化方法中，中間介質IF的循環是一個閉路的循環，在第一級液化天然氣換熱器3中與LNG進行熱交換後，其溫度為O?2°C，壓力為3.2?4.0barg,進入中間介質(IF)緩衝罐7中進行液態IF的儲存與緩衝，穩定的液態IF進入中間介質(IF)循環泵8，中間介質(IF)循環泵8將其增壓至4.5?5.5barg後輸送至中間介質(IF)加熱器9中與海水進行熱交換，由液態熱交換為氣態蒸汽，換熱後的丙烷蒸汽的溫度為-4?-6°C，壓力為2.5?3.5barg，進而進入第一級液化天然氣(LNG)換熱器3中與LNG進行熱交換，組成一個閉路循環。
[0038](4)上述再氣化方法中，海水由海水泵10分別輸送至第二級天然氣加熱器4和中間介質(IF)加熱器9中，分別與-10°C天然氣和液態丙烷在換熱器中進行熱交換，熱交換後的低溫海水從第二級天然氣加熱器4和中間介質(IF)加熱器9中出來後匯總到海水處理系統11，進行海水利用或者排出。
【權利要求】
1.應用於海上浮式LNG再氣化裝置的LNG階梯式再氣化系統，其特徵在於:它包括液化天然氣/天然氣循環結構、中間介質迴路結構和海水循環結構； 所述液化天然氣/天然氣循環結構包括依次連通的液化天然氣高壓泵、第一級液化天然氣換熱器和第二級天然氣加熱器，所述第二級天然氣加熱器的氣體出口與天然氣外輸計量裝置相連通； 所述中間介質迴路包括依次連通的中間介質緩衝罐、中間介質循環泵、中間介質加熱器和所述第一級液化天然氣換熱器； 所述海水循環結構包括2條循環管路，一條循環管路進行海水與所述第二級天然氣加熱器之間的熱交換，另一條循環管路進行海水與所述中間介質加熱器之間的熱交換。2.根據權利要求1所述的LNG階梯式再氣化系統，其特徵在於:所述第一級液化天然氣換熱器為印刷電路板式換熱器。3.根據權利要求1或2所述的LNG階梯式再氣化系統，其特徵在於:所述第二級天然氣加熱器和所述中間介質加熱器均為管殼式加熱器。4.根據權利要求3所述的LNG階梯式再氣化系統，其特徵在於:所述海水循環結構中的2條循環管路均由海水泵進行驅動。5.根據權利要求4所述的LNG階梯式再氣化系統，其特徵在於:所述海水循環結構中，與所述第二級天然氣加熱器和所述中間介質加熱器換熱後的海水輸入至海水處理系統。
【文檔編號】F17C7-04GK204284926SQ201420626462
【發明者】許佳偉, 單彤文, 屈長龍, 黃宇, 宋坤, 李恩道, 明紅芳 [申請人]中國海洋石油總公司, 中海石油氣電集團有限責任公司