一種空溫式組合型LNG氣化系統(tǒng)及氣化方法與流程

本發(fā)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(tǒng)，同時(shí)給出相應(yīng)的氣化方法，屬于天然氣應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

液化天然氣（簡(jiǎn)稱LNG）主要成分為甲烷，是一種優(yōu)質(zhì)、高效、清潔的能源和化工原料。傳統(tǒng)空溫式氣化器均是將空氣與低溫LNG直接換熱，結(jié)果很容易造成換熱管外壁結(jié)霜。中間介質(zhì)氣化是目前LNG接收站常用的氣化方式。檢索可知，發(fā)明專利CN201110333054.6公開了一種利用中間介質(zhì)使液化天然氣汽化的系統(tǒng)和方法，該氣化系統(tǒng)包含相互貫通的上部腔體和下部腔體，利用中間介質(zhì)的汽化潛熱對(duì)液化天然氣加熱，中間介質(zhì)冷凝進(jìn)入下部腔體，再次被加熱，形成循環(huán)。用于加熱中間介質(zhì)的流體通常為海水或常溫水，如使用海水則設(shè)備的使用區(qū)域限制在海邊；如使用常溫水加熱，被冷卻后的水需要使用大型的加熱設(shè)備進(jìn)行再次加熱，否則會(huì)資源浪費(fèi)；且水溫受天氣影響較大，冬季易結(jié)冰；再者，無論使用海水或常溫水均需大量的動(dòng)能，上述原因均會(huì)導(dǎo)致裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投資成本增加。

此外中國實(shí)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(jié)冰的功能，但這種結(jié)構(gòu)造成了換熱管束長度增加，且由于熱源只有海水，因此該型式的氣化器使用場(chǎng)所限制在海邊。另一中國實(shí)用新型專利CN202834735U公開了一種中間介質(zhì)氣化器，由三個(gè)功能不同的換熱器集成在一個(gè)大設(shè)備中，其結(jié)構(gòu)緊湊，氣化量大。但該氣化器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝要求高，制造、維護(hù)和運(yùn)輸?shù)碾y度較大。中國發(fā)明專利CN1793715A公開了一種空溫式氣化器，將上游NG（氣態(tài)天然氣）與低溫LNG混合后再進(jìn)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(jìn)行升溫，并沒有起到氣化LNG的作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提出一種不僅制造、維護(hù)方便，并且無需熱源設(shè)備的空溫式組合型LNG氣化系統(tǒng)，同時(shí)給出相應(yīng)的氣化方法，從而可以在保證LNG氣化效率的同時(shí)，因節(jié)能環(huán)保、應(yīng)用場(chǎng)合不受限制，而得以切實(shí)推廣應(yīng)用。

為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明的空溫式組合型LNG氣化系統(tǒng)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(jìn)口管路裝有受控于第三換熱器管程入口液態(tài)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后由第一換熱器的管程出口接液態(tài)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(jīng)受控于第二換熱器管程入口液態(tài)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(tài)丙烷管路接第三換熱器的殼程入口，形成回環(huán)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(fēng)機(jī)和第二風(fēng)機(jī)的出風(fēng)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(fā)明相應(yīng)的氣化方法包括：

借助第一泵將液態(tài)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，初步氣化后再經(jīng)第一換熱器后充分氣化輸出；

借助第二泵將液態(tài)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(tài)丙烷輸入第三換熱器的殼程，通過與液態(tài)天然氣熱交換液化后返回第二泵；

借助第一風(fēng)機(jī)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；

借助第二風(fēng)機(jī)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(tài)丙烷熱交換使其氣化。

不難理解，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)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(shè)備。

2、由于空氣來源廣泛，因此本方明使用范圍無論海邊、內(nèi)陸均可。

3、使用丙烷作為中間介質(zhì)，熱源介質(zhì)空氣不直接接觸低溫液態(tài)天然氣，避免了管路外壁結(jié)冰。

4、二個(gè)串聯(lián)換熱器分布?xì)饣_保-35℃的液態(tài)天然氣充分氣化為-5℃以上的天然氣輸出。

5、便于運(yùn)輸和維護(hù)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況靈活安裝。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)圖。

圖2為圖1實(shí)施例的設(shè)備布置簡(jiǎn)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(jī)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(fēng)機(jī)12、第二風(fēng)機(jī)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(jī)19、第二泵20。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

本實(shí)施例的空溫式組合型LNG氣化系統(tǒng)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(jìn)口管路裝有受控于第三換熱器S管程入口5液態(tài)天然氣溫度的第一泵1以及響應(yīng)液態(tài)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后由第一換熱器Y的管程出口10接液態(tài)天然氣氣化輸出管路。第一壓力變送器的控制輸出端接驅(qū)動(dòng)第一泵1的第一變頻電機(jī)2受控端，因此可以方便地實(shí)現(xiàn)控制液態(tài)天然氣的輸入流量150000—190000 kg/h、壓力5.5—6.5 Mpa，使之經(jīng)第三換熱器S初步氣化后再經(jīng)第一換熱器Y后充分氣化輸出。

第三換熱器S的殼程出口4引出管路經(jīng)受控于第二換熱器E管程入口17液態(tài)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(tài)丙烷管路14接第三換熱器S的殼程入口7，形成回環(huán)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(yīng)液態(tài)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(qū)動(dòng)第二泵20的第二變頻電機(jī)19受控端，因此可以方便地實(shí)現(xiàn)控制液態(tài)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(jīng)第二換熱器E管程輸出氣態(tài)丙烷，再進(jìn)入第三換熱器S的殼程，通過與液態(tài)天然氣熱交換液化后返回第二泵20。

第一換熱器Y的殼程入口11接第一風(fēng)機(jī)12的出風(fēng)口，第一換熱器Y的殼程出口8接大氣。因此可以借助第一風(fēng)機(jī)12將空氣輸入第一換熱器Y的殼程，空氣流速實(shí)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(fēng)機(jī)13的出風(fēng)口，第二換熱器E的殼程出口16接大氣。因此可以借助第二風(fēng)機(jī)將空氣輸入第二換熱器的殼程，空氣流速實(shí)際控制在以2000—2500m³/ s，與液態(tài)丙烷熱交換使其氣化。

實(shí)際運(yùn)行如圖2所示，-170—-160℃的LNG以150000—190000 kg/h的流量進(jìn)入并通過作為第三熱交換器的管殼式熱交換器的管程入口進(jìn)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(jìn)入實(shí)質(zhì)為空溫式氣化器的第一熱交換器的管內(nèi)，管內(nèi)操作壓力仍為5.5—6.5Mpa，經(jīng)空氣加熱后，NG的溫度達(dá)到-5℃以上，從該空溫式氣化器出口離開輸送到指定地點(diǎn)。該管殼式熱交換器的殼程用碳鋼制作，換熱管為奧氏體不銹鋼翅片管。

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，丙烷氣體被冷凝后通過其殼程的出口離開該管殼式熱交換器，被第二泵壓縮增壓后進(jìn)入實(shí)質(zhì)也為空溫式氣化器的第二熱交換器的管內(nèi)，操作壓力仍然為0.2—0.5Mpa，經(jīng)空氣加熱后，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(jìn)行下一循環(huán)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(dāng)?shù)貧鉁?0℃以下、空氣出口溫度大于-4℃進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(fēng)扇總風(fēng)量約為2000—2500m³/s，電機(jī)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(fēng)扇總風(fēng)量約為300—500m³/s，電機(jī)總功率小于1kW。

除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。