一種空溫式組合型LNG氣化系統及氣化方法與流程
2023-06-06 09:45:01 4
本發明涉及一種LNG氣化裝置，尤其是一種空溫式組合型LNG氣化系統，同時給出相應的氣化方法，屬於天然氣應用技術領域。
背景技術：
液化天然氣（簡稱LNG）主要成分為甲烷，是一種優質、高效、清潔的能源和化工原料。傳統空溫式氣化器均是將空氣與低溫LNG直接換熱，結果很容易造成換熱管外壁結霜。中間介質氣化是目前LNG接收站常用的氣化方式。檢索可知，發明專利CN201110333054.6公開了一種利用中間介質使液化天然氣汽化的系統和方法，該氣化系統包含相互貫通的上部腔體和下部腔體，利用中間介質的汽化潛熱對液化天然氣加熱，中間介質冷凝進入下部腔體，再次被加熱，形成循環。用於加熱中間介質的流體通常為海水或常溫水，如使用海水則設備的使用區域限制在海邊；如使用常溫水加熱，被冷卻後的水需要使用大型的加熱設備進行再次加熱，否則會資源浪費；且水溫受天氣影響較大，冬季易結冰；再者，無論使用海水或常溫水均需大量的動能，上述原因均會導致裝置結構複雜、投資成本增加。
此外中國實用新型專利CN202770260U公開了一種開架式天然氣汽化裝置，由分配器和換熱管束組成，換熱管為星型套管，具有防止結冰的功能，但這種結構造成了換熱管束長度增加，且由於熱源只有海水，因此該型式的氣化器使用場所限制在海邊。另一中國實用新型專利CN202834735U公開了一種中間介質氣化器，由三個功能不同的換熱器集成在一個大設備中，其結構緊湊，氣化量大。但該氣化器結構複雜，工藝要求高，製造、維護和運輸的難度較大。中國發明專利CN1793715A公開了一種空溫式氣化器，將上遊NG（氣態天然氣）與低溫LNG混合後再進入氣化器升至常溫，避免了低溫LNG直接與空氣接觸，但是該氣化器只是將NG進行升溫，並沒有起到氣化LNG的作用。
技術實現要素：
本發明的目的在於：針對上述現有技術存在的缺點，提出一種不僅製造、維護方便，並且無需熱源設備的空溫式組合型LNG氣化系統，同時給出相應的氣化方法，從而可以在保證LNG氣化效率的同時，因節能環保、應用場合不受限制，而得以切實推廣應用。
為了達到以上目的，本發明的空溫式組合型LNG氣化系統包括分別具有管程和殼程的第一、第二、第三換熱器，所述第三換熱器的管程進口管路裝有受控於第三換熱器管程入口液態天然氣溫度的第一泵，所述第三換熱器的管程出口管路通過第一換熱器的管程入口後由第一換熱器的管程出口接液態天然氣氣化輸出管路；所述第三換熱器的殼程出口引出管路經受控於第二換熱器管程入口液態丙烷溫度的第二泵接第二換熱器的管程入口，所述第二換熱器的管程出口引出氣態丙烷管路接第三換熱器的殼程入口，形成迴環熱交換管路；所述第一換熱器的殼程入口和第二換熱器的殼程入口分別接第一風機和第二風機的出風口，所述第一換熱器的殼程出口和第二換熱器的殼程出口分別接大氣。
本發明相應的氣化方法包括：
藉助第一泵將液態天然氣輸入第三換熱器管程，控制其輸入流量150000—190000 kg/h、壓力5.5—6.5 Mpa，初步氣化後再經第一換熱器後充分氣化輸出；
藉助第二泵將液態丙烷輸入第二換熱器管程，控制其輸入流量300000—500000kg/h、壓力0.2—0.5Mpa；將第二換熱器管程輸出的氣態丙烷輸入第三換熱器的殼程，通過與液態天然氣熱交換液化後返回第二泵；
藉助第一風機將空氣輸入第一換熱器的殼程，空氣流速控制在300—500m3/s，與初步氣化的天然氣熱交換使其充分氣化；
藉助第二風機將空氣輸入第二換熱器的殼程，空氣流速控制在以2000—2500m3/s，與液態丙烷熱交換使其氣化。
不難理解，與現有技術相比，本發明有如下有益效果：
1、完全使用空氣作為熱源，無需輔助加熱設備。
2、由於空氣來源廣泛，因此本方明使用範圍無論海邊、內陸均可。
3、使用丙烷作為中間介質，熱源介質空氣不直接接觸低溫液態天然氣，避免了管路外壁結冰。
4、二個串聯換熱器分布氣化，確保-35℃的液態天然氣充分氣化為-5℃以上的天然氣輸出。
5、便於運輸和維護，可根據現場情況靈活安裝。
附圖說明
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
圖1為本發明一個實施例的系統構成簡圖。
圖2為圖1實施例的設備布置簡圖。
其中：第一換熱器Y、第二換熱器E、第三換熱器S、第一泵1、第一變頻電機2、第一壓力變送器3、第三換熱器殼程出口4、第三換熱器管程入口5、第三換熱器管程出口管路6、第三換熱器殼程入口7、第一換熱器殼程出口8、第一換熱器管程入口9、天然氣氣化輸出管路10、第一換熱器殼程入口11、第一風機12、第二風機13、第二換熱器管程出口14、第二換熱器殼程入口15、第二換熱器殼程出口16、第二換熱器管程入口17、第二壓力變送器18、第二變頻電機19、第二泵20。
具體實施方式
實施例一
本實施例的空溫式組合型LNG氣化系統如圖1所示，包括分別具有管程和殼程的第一、第二、第三換熱器Y、E、S，其中第三換熱器S的管程進口管路裝有受控於第三換熱器S管程入口5液態天然氣溫度的第一泵1以及響應液態天然氣溫度的第一壓力變送器3，第三換熱器S的管程出口管路6通過第一換熱器Y的管程入口9後由第一換熱器Y的管程出口10接液態天然氣氣化輸出管路。第一壓力變送器的控制輸出端接驅動第一泵1的第一變頻電機2受控端，因此可以方便地實現控制液態天然氣的輸入流量150000—190000 kg/h、壓力5.5—6.5 Mpa，使之經第三換熱器S初步氣化後再經第一換熱器Y後充分氣化輸出。
第三換熱器S的殼程出口4引出管路經受控於第二換熱器E管程入口17液態丙烷溫度的第二泵20接第二換熱器E管程入口17，第二換熱器E的管程出口14引出氣態丙烷管路14接第三換熱器S的殼程入口7，形成迴環熱交換管路。第三換熱器的殼程出口4引出管路還裝有響應液態丙烷溫度的第二壓力變送器18，該第二壓力變送器的控制輸出端接驅動第二泵20的第二變頻電機19受控端，因此可以方便地實現控制液態丙烷輸入第二換熱器E管程的流量300000—500000kg/h、壓力0.2—0.5Mpa，使之經第二換熱器E管程輸出氣態丙烷，再進入第三換熱器S的殼程，通過與液態天然氣熱交換液化後返回第二泵20。
第一換熱器Y的殼程入口11接第一風機12的出風口，第一換熱器Y的殼程出口8接大氣。因此可以藉助第一風機12將空氣輸入第一換熱器Y的殼程，空氣流速實際控制在300—500m3/s，與初步氣化的天然氣熱交換使其充分氣化。
第二換熱器E的殼程入口15接第二風機13的出風口，第二換熱器E的殼程出口16接大氣。因此可以藉助第二風機將空氣輸入第二換熱器的殼程，空氣流速實際控制在以2000—2500m3/ s，與液態丙烷熱交換使其氣化。
實際運行如圖2所示，-170—-160℃的LNG以150000—190000 kg/h的流量進入並通過作為第三熱交換器的管殼式熱交換器的管程入口進入其管程，管程的操控壓力為5.5—6.5Mpa，LNG被氣化為溫度約為-35—-30℃的NG，NG從管程出口進入實質為空溫式氣化器的第一熱交換器的管內，管內操作壓力仍為5.5—6.5Mpa，經空氣加熱後，NG的溫度達到-5℃以上，從該空溫式氣化器出口離開輸送到指定地點。該管殼式熱交換器的殼程用碳鋼製作，換熱管為奧氏體不鏽鋼翅片管。
第三熱交換器的殼程為飽和丙烷氣體，操作壓力為0.2—0.5Mpa，丙烷蒸汽的流量為300000—500000kg/h，丙烷氣體被冷凝後通過其殼程的出口離開該管殼式熱交換器，被第二泵壓縮增壓後進入實質也為空溫式氣化器的第二熱交換器的管內，操作壓力仍然為0.2—0.5Mpa，經空氣加熱後，丙烷被氣化，從該空溫式氣化器的出口回到管殼式熱交換器殼程入口，進行下一循環的換熱。作為第一、第二熱交換器的空溫式氣化器，其換熱管均為碳鋼基管外附鋁翅片的高翅片換熱管。
以當地氣溫10℃以下、空氣出口溫度大於-4℃進行設計，作為第二熱交換器的空溫式氣化器的尺寸為35000×2700×100 mm，配備的風扇總風量約為2000—2500m3/s，電機總功率為8.2—8.8kW；作為第一熱交換器的空溫式氣化器的尺寸為20000×6000×200 mm，配備的風扇總風量約為300—500m3/s，電機總功率小於1kW。
除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍。