專利名稱：具有加熱塔的汽化器的控制系統(tǒng)和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及換熱器控制領(lǐng)域。具體地說，本發(fā)明涉及用于控制汽化器的系統(tǒng)和方法，如與常壓加熱塔組合的用于LNG汽化的浸沒燃燒式汽化器。
背景技術(shù)：
換熱器在工業(yè)中被廣泛使用。換熱器的一種應(yīng)用就是液化天然氣(LNG)的汽化。 已知向液化天然氣添加熱量而使其轉(zhuǎn)換成氣態(tài)的系統(tǒng)。一種LNG蒸發(fā)器類型就是所謂的浸 沒燃燒式汽化器(SCV)。SCV通常具有在其中浸沒了汽化盤管的水浴箱。LNG從SCV外部提 供給汽化盤管，通過盤管運行，在盤管內(nèi)蒸發(fā)，并以氣體排出SCV。為實現(xiàn)這一目標，需要不 斷地向水浴添加熱量?？赡艿囊粋€添加熱量的方式是，SCV包含具有特別設(shè)計的燃燒器的部分浸沒式風(fēng) 機驅(qū)動燃燒設(shè)備，該燃燒器將產(chǎn)生熱煙道氣，該煙道氣通過分配器管道系統(tǒng)和分布器組件 傳遞到LNG汽化盤管以下的水浴中。該分布器組件通過在外部金屬壁的表面對流以及經(jīng)由 將熱煙道氣與周圍的水直接接觸進行熱傳導(dǎo)而將熱量引導(dǎo)到水浴中。因此，傳遞到水浴中 的熱量隨后被傳遞到浸沒在水浴中的LNG汽化盤管的外部金屬壁表面。一些SCV具有可調(diào)節(jié)的供熱運行范圍。也就是說，將有一種100%的設(shè)計運行條 件，藉此，風(fēng)機和/或燃料氣體的燃燒率可以視需求持續(xù)減少至一較低水平，以匹配熱量輸 入需求從而產(chǎn)生/維持想要的LNG汽化速率。然而，存在一個下限，SCV輸出可以減少至所 述下限而不會達到設(shè)備的機械/工藝限制。也就是說，由于極限負荷能力因如風(fēng)機性能特 征和在不同空氣/燃料比下的火焰穩(wěn)定性等因素而被固定，因此在某個最低水平以下難以 運行SCV。以下詳細討論SCV的該極限負荷能力特征。另一種向水浴添加熱量的方法是使用常壓加熱塔。常壓冷卻塔是眾所周知的，且 人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當需要加熱液體而不是使其冷卻時，只要大氣溫度高于塔的給料溫度，可以 使用常壓塔，所述常壓塔被配置為大體像冷卻塔但以這樣的方式運行使它們實際上加熱 向塔提供的水，并提供比輸入溫度更高的輸出。SCV的運行和加熱塔的運行通常發(fā)生在環(huán)境溫度在白天和夜晚改變，以及季節(jié)性 改變的地區(qū)。最好能有一個系統(tǒng)和方法，其能以提供LNG的有效率且有效果的汽化的方式 控制SCV和/或加熱塔。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個實施方式提供了一種使液化天然氣汽化的方法，包括將液化天然 氣通過具有在水浴溫度下的水浴和燃燒器的浸沒燃燒式汽化器，以提供排出溫度下的汽化 的氣體輸出；將水由浸沒燃燒式汽化器的水浴內(nèi)抽出并將其供應(yīng)至具有環(huán)境空氣溫度的常 壓加熱塔；將水由常壓加熱塔回流至浸沒燃燒式汽化器的水浴中；調(diào)節(jié)浸沒燃燒式汽化器 的燃燒器的運行率；和調(diào)節(jié)常壓加熱塔的運行率。本發(fā)明的另一個實施方式包括將液化天然氣通過具有在水浴溫度下的水浴和燃燒器的浸沒燃燒式汽化器，以提供排出溫度下的汽化的氣體輸出的裝置；將水由浸沒燃燒式汽化器的水浴內(nèi)抽出并將其供應(yīng)至具有環(huán)境空氣溫度的常壓加熱塔的裝置；將水由常壓 加熱塔回流至浸沒燃燒式汽化器的水浴中的裝置；調(diào)節(jié)浸沒燃燒式汽化器的燃燒器的運行 率的裝置；和調(diào)節(jié)常壓加熱塔的運行率的裝置。另一個用于使液化天然氣汽化的實施方式包括具有在水浴溫度下的水浴和燃燒 器的浸沒燃燒式汽化器，以提供排出溫度下的汽化的氣體輸出；具有環(huán)境空氣溫度的常壓 加熱塔；將水由浸沒燃燒式汽化器的水浴內(nèi)抽出并將其供應(yīng)至常壓加熱塔并將水由常壓加 熱塔回流至浸沒燃燒式汽化器的水浴中的回路；調(diào)節(jié)浸沒燃燒式汽化器的燃燒器的運行率 和常壓加熱塔的運行率的控制器。在此已經(jīng)相當寬泛地概述了本發(fā)明的某些實施方式以使本發(fā)明的實施方式的詳 細說明得到更好的理解，也可以使本發(fā)明對現(xiàn)有技術(shù)的貢獻得到更好的說明。當然，本發(fā)明 的其它實施方式將在下文進行描述并將形成所附權(quán)利要求的主題。關(guān)于這一點，在詳細解釋本發(fā)明的至少一個實施方式之前，要理解的是，本發(fā)明的 應(yīng)用不僅僅限于限于下文描述中提出的或圖中表示的結(jié)構(gòu)的細節(jié)和各部件的配置。本發(fā)明 能夠使除了其所描述的實施方式之外的實施方式以各種方式實施和執(zhí)行。此外，還應(yīng)理解 的是，在此處所使用的措辭、術(shù)語以及摘要是出于說明目的而不應(yīng)用來限制本發(fā)明。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，本公開所基于的觀點可以容易地被用作設(shè)計其 他的結(jié)構(gòu)、方法和系統(tǒng)的基礎(chǔ)，這些結(jié)構(gòu)、方法、系統(tǒng)是為了實施本發(fā)明的一些目的。因此， 重要的是，權(quán)利要求被視為包括了這種沒有脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的等同結(jié)構(gòu)。


圖1是用于與常壓加熱塔一起使用的SCV的控制布置的示意圖。圖2是部分流程圖，其說明了與SCV —起使用的常壓加熱塔的控制步驟。圖3是部分流程圖(續(xù)圖2)，其說明了與SCV —起使用的常壓加熱塔的控制步驟。圖4是描繪了在環(huán)境溫度的一定范圍內(nèi)加熱塔和SCV的利用百分比的例子的圖。圖5A和5B形成了一個表，描繪了與沒有過熱特征的SCV —起使用的加熱塔的運 行條件。圖6A、6B和6C形成了 一個表，描繪了與具有過熱特征的SCV —起使用的加熱塔的 運行條件。圖7是描繪了加熱塔的性能曲線的圖。圖8是描繪了加熱塔的性能曲線的圖。
具體實施例方式圖1是使液化天然氣(LNG)汽化的系統(tǒng)的示意圖，包括控制配置。浸沒燃燒式汽 化器(SCV) 10連接到液化天然氣的輸入端12，并具有排出天然氣的輸出管道14。排出的氣 體在控制點16被控制，在控制點16處測量氣體的速度和溫度，并控制排出流量。浸沒燃燒 式汽化器10在水浴內(nèi)包含內(nèi)部汽化盤管，另外也可能是典型的浸沒燃燒式汽化器。因此， 其通常具有產(chǎn)生熱煙道氣的燃燒室，以及在SCV內(nèi)部的水浴內(nèi)的煙道氣輸出端。水浴還圍 繞著汽化盤管。可選地，該SCV可設(shè)置有過熱設(shè)備，所述過熱設(shè)備在氣體離開浸沒汽化盤管后進一步直接加熱氣體。SCV提供的加熱率通過SCV加熱率控制設(shè)備18控制，SCV加熱率 控制設(shè)備18控制用于SCV燃燒器的熱空氣和/或SCV燃燒器的燃料噴嘴。SCV具有冷水輸出管道20，其通向加熱塔輸入管道22。加熱塔24作為一個常壓加 熱塔提供，其中，冷水流過塔中并通過與較暖的環(huán)境空氣相互作用而被加熱。加熱塔24的 運行可以通過風(fēng)機轉(zhuǎn)速控制裝置26控制，風(fēng)機轉(zhuǎn)速控制裝置26控制風(fēng)機28以調(diào)節(jié)通過塔 的空氣流量。在加熱塔內(nèi)加熱后的冷水在加熱塔的盆槽(basin)處被收集，并通過熱水排 出導(dǎo)管30排出加熱塔，該熱水排出導(dǎo)管30連接到供應(yīng)至SCV水浴中的熱水進水導(dǎo)管32。 該加熱塔熱水至SCV的流量通過開/關(guān)閥34控制。將認識到的是，該系統(tǒng)可以以幾種模式運行。例如，該系統(tǒng)可以在如下模式下運行僅SCV 10打開，且SCV 10提供了氣體汽化所需的全部熱量，而塔的風(fēng)機關(guān)閉且水不會 通過塔再循環(huán)。在另一種模式中，SCV可以關(guān)閉(即其燃燒器關(guān)閉)，且水通過加熱塔的循環(huán)可用 于將所有熱量供應(yīng)至SCV水浴以使LNG汽化。在又一種模式中，SCV和加熱塔可以同時運行。此外，SCV和加熱塔通?？稍谶B續(xù) 的范圍內(nèi)運行。因此，可以充分運行SCV同時部分運行加熱塔，或者充分運行加熱塔同時部 分運行SCV，或者兩種設(shè)備都以部分比率運行。由于用于SCV燃燒的燃料(通常為天然氣)，以及通常與SCV相關(guān)、以使空氣強行 流入燃燒器并流出煙道氣(分布器管道)出口的風(fēng)機，SCV會消耗能量和成本。由于用以 使水循環(huán)進出塔的一個或多個風(fēng)機和水泵，加熱塔也消耗電力。然而，一般來說，在很多情 況下對增加的每能量單位，加熱塔風(fēng)機的耗電量將顯著地低于SCV所需要的燃料成本。當 然，這將取決于環(huán)境溫度，以及天然氣和電力的相對成本。下面的討論將涉及一些術(shù)語，其一般可以解釋如下。加熱塔的大氣溫度一般被描 述為濕球溫度，這是本領(lǐng)域周知的術(shù)語，實質(zhì)上是干球溫度和相對濕度的函數(shù)。加熱塔可以 向系統(tǒng)添加的熱量是進入塔內(nèi)的濕球溫度的函數(shù)。溫度通常全天變化，且通常會季節(jié)性地 全年變化。這將導(dǎo)致加熱塔的即時加熱能力也有所不同。在此SCV也描述為具有氣體排出溫度，這是從SCV中的汽化器排出的天然氣蒸汽 的溫度。天然氣蒸汽的供應(yīng)者通常需要在一定的最低溫度(例如，典型的溫度為40° F)下 提供氣體。最低排出溫度通常指定為可避免對地面(氣體管道可能存在于其中)的凍結(jié)或 其他對管道的低溫冷害的擔憂。通常SCV也有最大的極限負荷比。也就是說，當SCV燃燒器的指示低至在其最大 輸出的分數(shù)下運行時，在某些時候，燃燒空氣中的燃料氣體濃度會變得太稀而不能保持在 最低可燃性極限內(nèi)。當達到這個極限時，火焰將熄滅。然而，在這一點之前，火焰將向不穩(wěn) 定區(qū)過渡，一氧化碳和未燃盡烴類的排放增加。在本申請的實施例中使用典型的4. 5 1 的極限負荷比，這意味著SCV燃燒器呈現(xiàn)出是其最大設(shè)定的22%的最低可運行設(shè)定。通常也有特定的作為汽化器排出的汽化氣體的量的氣體排出流量(gassend-out rate)。這通常由管道公司或天然氣購買者本身規(guī)定，這將要求在任何時候都具有特定供給 率。轉(zhuǎn)回參考圖1，將認識到的是，對系統(tǒng)的實際控制輸入端為氣體排出流量控制裝置 16、SCV加熱率控制裝置18、加熱塔風(fēng)機轉(zhuǎn)速控制裝置26和加熱塔水開/關(guān)控制裝置34。
這些控制裝置可以通過測量和進行對測得的氣體排出溫度的反饋而調(diào)整。然而， 由于濕球溫度不影響來自加熱塔源的可用熱量，有時可以通過與基于給定加熱塔濕球溫度 的加熱性能的數(shù)學(xué)模型的計算相結(jié)合測量環(huán)境濕球溫度而更簡單有效地進行控制。當對塔的環(huán)境空氣濕球溫度高時，SCV所需的所有熱量有時可以僅由加熱塔單獨 添加。氣體排出溫度可以通過調(diào)整加熱塔的風(fēng)機轉(zhuǎn)速或風(fēng)機開/關(guān)來調(diào)節(jié)，而SCV被關(guān)閉， 不提供額外的熱量?？蓽y量排出溫度，并簡單地在反饋回路中控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速。當濕球溫度下降到加熱塔不能維持足夠高的氣體排出溫度的點時，則由SCV補充 加熱。如果所有的加熱塔風(fēng)機打開，且氣體排出溫度低于所需，則SCV加熱器起動或打開。 在這一點上，將添加通過SCV燃燒器的極限負荷比設(shè)定的由SCV添加的最低熱量。由于這 可能略多于預(yù)期，因此加熱塔可能被略微關(guān)小，或如下面所討論的，這種過渡階段可以簡單 地操作通過。如果氣體排出溫度仍然保持太低，且燃燒器在最低設(shè)定下運行，則需要來自SCV 的更多的熱量。則可以通過開大燃燒器以將氣體排出溫度維持在需要的水平以上從而增加 SCV的加熱率。隨著濕球溫度持續(xù)下降，在某一點上加熱塔的加熱能力減少到某一程度，此時運 行加熱塔風(fēng)機以由加熱塔產(chǎn)生如此小甚至不存在的熱量供應(yīng)變得不經(jīng)濟。當環(huán)境濕球溫度 等于或低于預(yù)期的熱水回流溫度時，關(guān)閉加熱塔風(fēng)機和泵。在以下討論的流程圖中，所使用的一些術(shù)語解釋如下。術(shù)語“RH”是指環(huán)境空氣的 相對濕度。術(shù)語“Db”是指環(huán)境空氣的干球溫度。術(shù)語“baro”是指環(huán)境空氣的大氣壓力。 術(shù)語“WB”是指環(huán)境空氣的濕球溫度。術(shù)語“冊”是指由加熱塔盆槽供應(yīng)的熱水的回流溫度。 術(shù)語“SCV”是指浸沒燃燒式汽化器。術(shù)語“SCV極限負荷率”是指SCV運行允許的最低輸出 能力水平，并作為和SCV的最低輸出和最高輸出相比的比例提供。術(shù)語“最低水浴溫度”是 系統(tǒng)所使用的選定的最低溫度。在SCV具有過熱器的應(yīng)用中，可以使用過熱器以增加某一最低SCV水浴溫度的氣 體排出溫度，從而，較低的最低水浴溫度在具有過熱的系統(tǒng)中比無過熱的系統(tǒng)中更實用。參考的加熱塔模型涉及一個數(shù)學(xué)性能模型，其由對于給定加熱塔的期望值或計算 機模擬確定。其實例示于圖7和圖8。此模型提供了來自塔的期望的熱水回流輸出溫度，該 溫度作為濕球溫度、水流量、風(fēng)機馬力輸入和供水溫度的函數(shù)。此模型通常由加熱塔制造商 對于給定的塔系統(tǒng)闡述。在以下給出的實施例中，出于解釋的目的，使用了具有單一 SCV和單一加熱塔的 系統(tǒng)。然而，要認識到，本文所述的控制系統(tǒng)和方法也可用于具有多個加熱塔和/或多個 SCV的配置中。特別地，在多SCV的情況下，可以使組合的多個SCV的最低極限負荷率比典 型的單個SCV的最低極限負荷率更低，因為其可能在最低比率下僅運行一個或幾個SCV，而 不是全部都在最低比率下運行。現(xiàn)在，參考圖2和圖3，提供了控制流程圖。由初始條件100開始，該系統(tǒng)將在步驟 102確定是否有任何排出天然氣的需求。如果沒有，控制將返回至結(jié)束狀態(tài)用于延遲103， 其將延遲規(guī)定的時間間隔，然后返回至開始位置100。如果在步驟102有汽化氣體的需求，控制器將執(zhí)行步驟104，這將檢查塔是否打 開。若塔未打開，系統(tǒng)將在步驟106測量相對濕度、干球溫度和大氣壓力，并在步驟108計算濕球溫度。當然，如果有可簡單測得濕球溫度的可用的適當傳感器，那么就沒有必要進行所述測量和計算，但無論如何，系統(tǒng)在計算出的或測得的濕球溫度的基礎(chǔ)上繼續(xù)運行。然后在步驟110，系統(tǒng)涉及正在使用的加熱塔的加熱塔模型，并計算出能基于來自 SCV的假定的某一冷水供給溫度估算出的從加熱塔獲得的熱水回流溫度，其為預(yù)設(shè)的選定 值(以下也稱為最低定義水浴溫度，或者簡稱為水浴溫度)。如果塔在步驟104被確定為打開，那么在步驟112，系統(tǒng)測量來自加熱塔的熱水回 流溫度。下一步，使用測量或計算出的來自加熱塔的估算的熱水排出溫度，在步驟114，系統(tǒng) 比較熱水排出溫度與在SCV中所需的最低水浴溫度。如果實際計算出的來自塔的熱水溫度 不高于最低水浴溫度，則系統(tǒng)在步驟116檢查加熱塔是否打開，如果是，則在步驟118關(guān)閉 加熱塔。在步驟120，系統(tǒng)將基于確定的SCV熱需求而僅運行SCV。如果在步驟122中SCV 熱需求不大于SCV最低極限負荷率，那么在步驟124中SCV在其最低極限負荷下運行。如 果在步驟122中SCV需求大于SCV極限負荷率，那么在步驟126中SCV在計算出的部分或 全部SCV需求率下運行?；氐讲襟E114中，如果計算出的或?qū)嶋H的塔的熱水排出溫度比用于SCV的最低水 浴溫度高，那么系統(tǒng)在步驟130使用加熱塔模型計算出來自塔的潛在的熱量供應(yīng)，在步驟 132檢查加熱塔是否打開，且如果需要的話，在步驟134將其打開。然后，在步驟136檢查 SCV的熱需求是否大于加熱塔的潛在供應(yīng)。如果不是，那么在步驟138就可以僅運行加熱 塔，在步驟140檢查SCV是否打開，如果是，則在步驟142將SCV關(guān)閉。如果熱需求大于由 加熱塔供應(yīng)的潛在熱量，則在步驟144檢查SCV是否打開，如果不是，則在步驟146將其打 開。然后系統(tǒng)在步驟150確定除了加熱塔正在提供的熱量以外需要的SCV需求，如果 在步驟152中SCV需求大于SCV極限負荷率，則在步驟154，塔將在滿負荷下運行，且SCV將 在其最大功率的計算出的百分比下運行，以維持水浴溫度為所需的水浴溫度。如果SCV需 求不大于SCV極限負荷率，那么在步驟156中SCV在其最低極限負荷下運行，并確定塔的運 行需求。如果在步驟158，加熱塔需求為零以下，則在步驟160關(guān)閉加熱塔。除非具有過熱器系統(tǒng)，否則在步驟154、158或160以后，系統(tǒng)返回到延遲點103，然 后回到開始100處。如果有過熱器系統(tǒng)，則在步驟154、158或160以后，系統(tǒng)進入到標記為 162的方塊內(nèi)的步驟中。在步驟164，確定SCV排出溫度是否大于最低需求的排出溫度。如 果不是，在步驟166中進行檢查以確定過熱器是否打開。如果過熱器是關(guān)閉的，在步驟168 將過熱器打開。如果在步驟164中，SCV排出溫度大于最低需求的排出溫度，則在步驟170 中檢查過熱器是否關(guān)閉，如果沒有，在步驟172將過熱器關(guān)閉。在步驟166、168、170或172 之后，控制返回到延遲點103和開始100處。圖4是描繪了在給定實施例中一定溫度范圍內(nèi)添加到SCV水浴的熱量的百分比的 圖。在此實施例中，所需的SCV水浴溫度為55°。因此，如果環(huán)境濕球溫度低于55°，那么 所有的熱量由SCV增加。在此實施例中，隨著溫度由55°移動到略高于65°，加熱塔增加 了熱需求百分比且SCV減少了熱需求百分比。SCV線中間相對平坦的部分是SCV在其最低 極限負荷率下運行的過渡狀態(tài)。在此過渡狀態(tài)下，理論上可以調(diào)整加熱塔以接納由SCV添 加的額外的熱量。在此實施例中，在略低于70°時，加熱塔能夠增加100%所需熱量，且SCV已被關(guān)閉，并且不增加熱量。此圖是基于選定的加熱塔容量和55°的SCV水浴溫度的實施 例。這些值在其他系統(tǒng)中可能有變化。下面轉(zhuǎn)到圖5A和圖5B，其提供了一個表，該表說明了一個示范運行系統(tǒng)中的一些 變量。圖5和圖6中所涉及的環(huán)境溫度是指環(huán)境空氣的濕球溫度。在此系統(tǒng)中，想要保持 SCV水浴溫度為55°，以達到期望的排出氣體溫度。左側(cè)的列包含環(huán)境的濕球溫度值。在 此實施例中將會看到在85°環(huán)境溫度和69°環(huán)境溫度之間，加熱塔可以提供所需的所有 熱量，且可調(diào)整風(fēng)機以使加熱塔供應(yīng)正確量的熱量。在68°至66°環(huán)境溫度之間，加熱塔不再能夠提供100%的所需熱量，所以將SCV 打開。在此過渡范圍內(nèi)，SCV在其最低極限負荷率下運行。因此，理論上欲調(diào)整加熱塔，以 使SCV不提供超出其所需的多余的熱量。然而，如果在過渡范圍內(nèi)的環(huán)境條件所耗的時間 段相對較短，在其他實施例中，可能僅需要將SCV打開至其最低極限負荷率上，并允許通過 SCV在最低極限負荷和塔在滿負荷的結(jié)合添加一些額外的熱量。然后，在環(huán)境溫度在65°和55°之間時，加熱塔滿負荷運行，但隨著環(huán)境溫度的 降低，加熱塔逐漸提供更少的熱量。調(diào)整SCV以逐步提供更多的熱量，以適應(yīng)這種降低，從 而使水浴維持在55°的供應(yīng)溫度。當環(huán)境溫度下降到低于所需的水浴溫度55°時，關(guān)閉加 熱塔泵和加熱塔風(fēng)機，以避免加熱塔進行不想要的冷卻。SCV可設(shè)計為使得其具有充足的供 熱以通過其本身提供全部所需的熱量。圖6A、6B和6C形成了與圖5A和5B相似的表，只是其中向SCV添加了過熱器。過 熱器補充熱量以使氣體排出溫度可以提高，而同時具有更低的SCV水浴溫度。因此，在此實 施例中，水浴溫度設(shè)定為35°，這也是回流至加熱塔的水的溫度，這與圖5A和圖5B的實施 例中所用的55°截然不同。在85° 69°的環(huán)境濕球溫度范圍內(nèi)，此圖與圖5A和圖5B相同。在68°和52° 之間，塔可100%運行。開啟過熱器以維持氣體排出溫度為40° F，而不是運行SCV燃燒器。 在此實施例中51°和49°之間存在著一個過渡范圍，其中SCV需要打開，因為過熱器和塔 一起不能提供足夠的熱量。在此實施例中環(huán)境濕球溫度為48°和39°之間時，加熱塔100%運行，過熱器滿 負荷運行，且SCV調(diào)整到維持35°的水浴溫度，這也是向塔供應(yīng)水的溫度35°。在大約 38°，加熱塔泵關(guān)閉，所有熱量來自于過熱器和SCV。雖然在濕球溫度38°和水浴加熱塔供 應(yīng)溫度35°之間仍略有不同，但在這些溫度下，加熱塔效率不高，且增加的熱量可能未達到 運行加熱塔泵和風(fēng)機的成本。而且，在此實施例中，是供給溫度的水浴溫度允許在55°和作為最小值的35°的 范圍內(nèi)波動，選擇35°作為截止溫度僅為使其足夠高而不發(fā)生結(jié)冰。此外，在這種情況下加熱塔關(guān)閉，在某些情況下可能想要運行SCV以將水浴溫度 提高至55°，此時不需要過熱器。這將取決于過熱器和SCV之間的效率平衡。同樣，在51°和49°之間的過渡階段，以及在低于48°的濕球溫度的階段，根據(jù) SCV的設(shè)計和容量，可能僅運行SCV而沒有過熱器。上述系統(tǒng)是示范控制系統(tǒng)，其通過響應(yīng)系統(tǒng)運行條件控制一個或兩個設(shè)備的參數(shù) 來調(diào)節(jié)加熱塔和/或SCV的運行。該系統(tǒng)與僅使用SCV或僅使用加熱塔相比可提供巨大利 益。例如，根據(jù)環(huán)境條件的不同，該系統(tǒng)可以允許在很寬的環(huán)境溫度范圍內(nèi)安裝，同時與缺少這些控制的系統(tǒng)相比，可降低燃料和/或電力成本。在圖3和圖4中概述的控制方法可以自動、半自動或手動進行。在優(yōu)選的實施方 式中，使用通用計算機軟件編程進行部分或全部的控制步驟?；蛘?，可以使用編程電路板或 電路板組合。適當?shù)那闆r下，可通過伺服裝置執(zhí)行操作。該系統(tǒng)可以配置為無操作員的完 全自動運行。然而，在其他的實施方式中，該系統(tǒng)可向操作員提供輸出，那么，該操作員即可 可視監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)及其運行，以確認正在發(fā)生想要的運作。在其他的實施方式中，該系統(tǒng)可 以編程為，只需向操作員給出目前系統(tǒng)性能的指示，則操作員可手動向汽化系統(tǒng)做一些或 全部輸入調(diào)整。提供了圖7和圖8以描繪關(guān)于加熱塔性能曲線的信息。加熱塔的各種參數(shù)可以由 加熱塔制造商通過設(shè)計模擬或通過實際測試確定。這些參數(shù)將能夠建立模型，使其允許加 熱塔在給定的環(huán)境濕球溫度下的供熱能力的估算。該模型可以作為數(shù)學(xué)軟件程序提供，其 可與控制系統(tǒng)連接，以提供控制系統(tǒng)所需要的此信息。從說明書的詳細描述，本發(fā)明的許多特點和優(yōu)勢是明顯的，因此，其旨在由所附權(quán) 利要求書涵蓋所有這些落入本發(fā)明的基本精神和范圍內(nèi)的特點和優(yōu)勢。此外，由于本領(lǐng)域 的技術(shù)人員很容易想到大量的修改和變化，不希望將本發(fā)明限制在圖示和描述中的具體的 結(jié)構(gòu)和操作，因此，所有合適的修改和等同變化可以認為落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
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權(quán)利要求
一種使液化天然氣汽化的方法，包括以下步驟將液化天然氣通過具有在水浴溫度下的水浴和燃燒器的浸沒燃燒式汽化器，以提供排出溫度下的汽化的氣體輸出；將水從浸沒燃燒式汽化器的水浴中抽出并將其供應(yīng)至具有環(huán)境空氣溫度的常壓加熱塔；將水從常壓加熱塔回流至浸沒燃燒式汽化器的水浴中；調(diào)節(jié)浸沒燃燒式汽化器的燃燒器的運行率；以及調(diào)節(jié)常壓加熱塔的運行率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述浸沒燃燒式汽化器的燃燒器的運行率和所 述常壓加熱塔的運行率中的至少一個是基于環(huán)境空氣溫度調(diào)整的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，用于調(diào)整的所述環(huán)境空氣溫度是計算出的環(huán)境 空氣濕球溫度或測得的環(huán)境空氣濕球溫度之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述燃燒器的運行率和所述常壓加熱塔的運行 率中的至少一個是基于氣體排出溫度調(diào)整的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括以下步驟 確定加熱塔是否能夠向所述水浴提供所需的加熱率；以及當確定出加熱塔能夠提供所需的熱量時，將浸沒燃燒式汽化器的燃燒器關(guān)閉。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述確定步驟是基于環(huán)境空氣溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，用于調(diào)整的所述環(huán)境空氣溫度是計算出的環(huán)境 空氣濕球溫度或測得的環(huán)境空氣濕球溫度之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述確定步驟是基于氣體排出溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括以下步驟確定浸沒燃燒式汽化器是否能夠向所述水浴提供所需的加熱率；以及 當確定出浸沒燃燒式汽化器能夠提供所需的熱量時，將加熱塔關(guān)閉。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述確定步驟是基于環(huán)境空氣溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，用于調(diào)整的所述環(huán)境空氣溫度是計算出的環(huán) 境空氣濕球溫度或測得的環(huán)境空氣濕球溫度之一。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述確定步驟是基于氣體排出溫度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括以下步驟 基于環(huán)境溫度來確定來自所述加熱塔的可用熱量輸出；以及基于確定的所述來自所述加熱塔的可用熱量輸出來調(diào)整所述浸沒燃燒式汽化器的運 行率。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述確定步驟是基于環(huán)境空氣溫度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，用于調(diào)整的所述環(huán)境空氣溫度是計算出的環(huán) 境空氣濕球溫度或測得的環(huán)境空氣濕球溫度之一。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述確定步驟是基于氣體排出溫度。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括以下步驟使所述天然氣在其通過浸沒燃 燒式汽化器以后過熱以升高氣體的溫度。
18.一種用于使液化天然氣汽化的控制系統(tǒng)，包括將液化天然氣通過具有在水浴溫度下的水浴和燃燒器的浸沒燃燒式汽化器，以提供排 出溫度下的汽化的氣體輸出的裝置；將水從浸沒燃燒式汽化器的水浴中抽出并將其供應(yīng)至具有環(huán)境空氣溫度的常壓加熱 塔的裝置；將水從常壓加熱塔回流至浸沒燃燒式汽化器的水浴中的裝置；調(diào)節(jié)浸沒燃燒式汽化器的燃燒器的運行率的裝置；以及調(diào)節(jié)常壓加熱塔的運行率的裝置。
19.一種使液化天然氣汽化的裝置，其包括具有在水浴溫度下的水浴和燃燒器的浸沒燃燒式汽化器，以提供排出溫度下的汽化的 氣體輸出；具有環(huán)境空氣溫度的常壓加熱塔；將水從浸沒燃燒式汽化器的水浴中抽出并將其供應(yīng)至常壓加熱塔，且將水從常壓加熱 塔回流至浸沒燃燒式汽化器的水浴中的回路；以及調(diào)節(jié)浸沒燃燒式汽化器的燃燒器的運行率和常壓加熱塔的運行率的控制器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述燃燒器的運行率和所述常壓加熱塔的運 行率中的至少一個是基于環(huán)境空氣溫度調(diào)整的。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中，用于調(diào)整的所述環(huán)境溫度是計算出的環(huán)境空 氣濕球溫度或測得的環(huán)境空氣濕球溫度之一。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述塔的運行率和所述常壓加熱塔的運行率 中的至少一個是基于氣體排出溫度調(diào)整的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使液化天然氣汽化的方法，包括將液化天然氣通過具有在水浴溫度下的水浴和燃燒器的浸沒燃燒式汽化器，以提供排出溫度下的汽化的氣體輸出；將水由浸沒燃燒式汽化器的水浴內(nèi)抽出并將其供應(yīng)至具有環(huán)境空氣溫度的常壓加熱塔；將水由常壓加熱塔回流至浸沒燃燒式汽化器的水浴中；調(diào)節(jié)浸沒燃燒式汽化器的燃燒器的運行率；和調(diào)節(jié)常壓加熱塔的運行率。
文檔編號F17C9/02GK101821542SQ200880106057
公開日2010年9月1日 申請日期2008年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月7日
發(fā)明者埃爾登·F·莫克瑞, 彼得·W·法爾科內(nèi), 托馬斯·M·登迪, 格倫·S·布倫內(nèi)克 申請人:Spx冷卻技術(shù)有限公司;Selas流體處理公司