專利名稱：一種lng接收站低能耗蒸發(fā)氣零排放處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LNG接收站蒸發(fā)氣處理系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種可在LNG接收站間歇零外輸工況下運(yùn)行的LNG接收站低能耗蒸發(fā)氣零排放處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
LNG (liquefied natural gas,液化天然氣)是低溫流體,雖然LNG設(shè)備具有良好的絕熱措施，但在儲(chǔ)存和操作的過程中，因外界的熱量傳遞和系統(tǒng)的冷卻需要，其內(nèi)會(huì)不可避免地產(chǎn)生一定數(shù)量BOG (Boiled Off Gas，蒸發(fā)氣)。隨著BOG數(shù)量的增加，LNG存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)部的溫度和壓力會(huì)隨之升高。當(dāng)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)部壓力高于系統(tǒng)設(shè)定的安全泄放壓力時(shí)，LNG儲(chǔ)罐罐頂?shù)陌踩y開啟，將BOG直接泄放到火炬系統(tǒng)燃燒，以穩(wěn)定系統(tǒng)內(nèi)部壓力。對(duì)于調(diào)峰型LNG接收站，其正常運(yùn)行過程中，往往會(huì)出現(xiàn)夜間氣化外輸流量需求過低或氣化外輸零需求的工況，在這種情況下，LNG存儲(chǔ)系統(tǒng)因?yàn)闆]有足量的外輸LNG無法開啟再冷凝設(shè)備處理B0G，集聚過多的BOG會(huì)被直接泄放并燃燒，由此造成了高額的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境排放污染。目前，常規(guī)的LNG接收站BOG零排放處理裝置都是對(duì)BOG直接液化，將其送回LNG儲(chǔ)罐。由于BOG的自然蒸發(fā)和產(chǎn)生并非一個(gè)穩(wěn)定的過程，需要反復(fù)關(guān)停BOG直接液化裝置，而BOG直接液化裝置從啟動(dòng)達(dá)到運(yùn)行往往需要3 5小時(shí)，導(dǎo)致實(shí)際操作困難，容易造成系統(tǒng)壓力失穩(wěn)，如LNG儲(chǔ)罐壓力過低、需要額外補(bǔ)氣保壓
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種可在LNG接收站間歇零外輸工況下運(yùn)行的LNG接收站低能耗蒸發(fā)氣零排放處理系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種LNG接收站低能耗蒸發(fā)氣零排放處理系統(tǒng)，它包括LNG接收站既有的碼頭卸料管道保冷循環(huán)系統(tǒng)和LNG儲(chǔ)罐頂部預(yù)冷噴淋系統(tǒng)，其特征在于:所述碼頭卸料管道保冷循環(huán)系統(tǒng)的保冷循環(huán)管道分出LNG制冷支路，所述LNG制冷支路的輸出端通過管線連接所述LNG儲(chǔ)罐頂部預(yù)冷噴淋系統(tǒng)的管線輸入端，所述LNG儲(chǔ)iip頂部預(yù)冷嗔淋系統(tǒng)的管線輸出〗而為L(zhǎng)NG儲(chǔ)內(nèi)頂部的嗔頭，所述LNG制冷支路處設(shè)置有制冷設(shè)備，對(duì)所述LNG制冷支路中的LNG降溫。上述制冷設(shè)備為包括氮?dú)鈮嚎s機(jī)、帶增壓器的透平膨脹機(jī)和制冷冷箱的移動(dòng)氮膨脹制冷撬。上述LNG制冷支路的輸入端和輸出端均設(shè)置有開關(guān)球閥，所述LNG制冷支路中還設(shè)置有流量計(jì)。上述LNG制冷支路與所述LNG儲(chǔ)罐頂部預(yù)冷噴淋系統(tǒng)之間連接的管線為L(zhǎng)NG接收站既有的卸料主管線和一 LNG儲(chǔ)罐頂部輸送支路，即所述LNG制冷支路的輸出端接在所述卸料主管線上，所述卸料主管線的輸出端除了連接既有的LNG儲(chǔ)罐頂部卸料管線和底部卸料管線的輸入端，還連接所述LNG儲(chǔ)罐頂部輸送支路的輸入端，所述LNG儲(chǔ)罐頂部輸送支路的輸出端連接所述預(yù)冷噴淋系統(tǒng)的管線輸入端。
本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明通過在LNG接收站既有的碼頭卸料管道保冷循環(huán)管線上設(shè)置LNG制冷支路，從保冷循環(huán)管線中引出LNG，借助制冷設(shè)備對(duì)其進(jìn)一步降溫，并將降溫后的LNG送回LNG儲(chǔ)罐頂部原有的預(yù)冷噴淋系統(tǒng)，由其噴淋進(jìn)入LNG儲(chǔ)罐，吸收罐內(nèi)B0G，從而能夠有效降低LNG存罐內(nèi)因BOG增加而升高的壓力，特別在LNG接收站間歇零外輸工況下，既能夠保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，又能夠避免常規(guī)BOG泄放降壓方式所帶來的巨大浪費(fèi)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。2、本發(fā)明可以設(shè)置流量計(jì)檢測(cè)LNG制冷支路中的LNG流量，借助LNG接收站的中控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力變化情況，控制低壓泵的開度，從而調(diào)節(jié)流入LNG制冷支路的LNG流量，平穩(wěn)地控制LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力緩慢變化，保證系統(tǒng)能夠處于穩(wěn)定的不間斷運(yùn)行狀態(tài)，避免了現(xiàn)有技術(shù)中BOG直接液化裝置需要反復(fù)關(guān)停、從啟動(dòng)到運(yùn)行所需時(shí)間長(zhǎng)、實(shí)際操作困難，以及系統(tǒng)壓力失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)高的隱患，安全性和可操作性都有了大幅度的改善。3、本發(fā)明可以利用LNG接收站原有的卸料主管線，將經(jīng)制冷設(shè)備降溫后的LNG送回LNG儲(chǔ)罐，充分利用了 LNG接收站的現(xiàn)有流程，無需增設(shè)大量管路，也不會(huì)對(duì)LNG接收站的日常操作造成額外的操作影響，非常適應(yīng)LNG接收站間歇零外輸工況。4、本發(fā)明優(yōu)選移動(dòng)氮膨脹制冷撬作為制冷設(shè)備，對(duì)LNG制冷支路中的LNG降溫，可以在同一個(gè)LNG接收站內(nèi)滿足多個(gè)LNG儲(chǔ)罐的使用，也可以轉(zhuǎn)至其它有需要的LNG接收站內(nèi)使用，方便拆卸和移動(dòng)，占地面積小且布置靈活。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明移動(dòng)氮膨脹制冷橇工作示意圖
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。本發(fā)明主要是利用LNG接收站正常運(yùn)行工況和間歇零外輸工況均需開啟碼頭卸料管道保冷循環(huán)系統(tǒng)的特點(diǎn)，在LNG接收站既有的碼頭卸料管道保冷循環(huán)管線上設(shè)置LNG制冷支路，從保冷循環(huán)管線中引出LNG，借助制冷設(shè)備對(duì)其進(jìn)一步降溫，并將降溫后的LNG送回LNG儲(chǔ)罐頂部原有的預(yù)冷噴淋系統(tǒng)，由其噴淋進(jìn)入LNG儲(chǔ)罐，從而吸收罐內(nèi)B0G，實(shí)現(xiàn)BOG零排放處理。如圖1所示，本發(fā)明基于LNG接收站既有的碼頭卸料管道保冷循環(huán)系統(tǒng)和LNG儲(chǔ)罐頂部的預(yù)冷噴淋系統(tǒng)擴(kuò)建而成。LNG接收站既有的碼頭卸料管道保冷循環(huán)系統(tǒng)通常由從LNG儲(chǔ)罐I抽取LNG的低壓泵2、LNG外輸管線3、保冷循環(huán)管線4、卸料主管線5，以及LNG儲(chǔ)罐I頂部卸料管線6和底部卸料管線7構(gòu)成。其中，低壓泵2的輸出端連接LNG外輸管線3的輸入端，LNG外輸管線3上分出支路，也即保冷循環(huán)管線4。保冷循環(huán)管線4的輸出端接在LNG儲(chǔ)罐I的卸料主管線5上，卸料主管線5的輸出端連接LNG儲(chǔ)罐I頂部卸料管線6和底部卸料管線7的輸入端，LNG儲(chǔ)罐I頂部卸料管線6和底部卸料管線7的輸出端分別設(shè)置在LNG儲(chǔ)罐I的頂部和底部。本發(fā)明的特征就在于，它在碼頭卸料管道保冷循環(huán)系統(tǒng)的保冷循環(huán)管線4上分出LNG制冷支路8，LNG制冷支路8的輸出端通過管線連接LNG儲(chǔ)罐I頂部原有的預(yù)冷噴淋系統(tǒng)(圖中未示出)的管線輸入端，預(yù)冷噴淋系統(tǒng)的管線輸出端為L(zhǎng)NG儲(chǔ)罐I罐內(nèi)頂部的噴頭9，LNG制冷支路8處設(shè)置有制冷設(shè)備10，對(duì)LNG制冷支路8中的LNG降溫。上述LNG制冷支路8的輸入端和輸出端均設(shè)置有開關(guān)球閥11。此外，LNG制冷支路8中還可以設(shè)置流量計(jì)(圖中未示出)，借助LNG接收站的中控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的LNG儲(chǔ)罐I內(nèi)的壓力變化情況，控制低壓泵2的開度，從而調(diào)節(jié)流入LNG制冷支路8的LNG流量，平穩(wěn)地控制LNG儲(chǔ)罐I內(nèi)的壓力緩慢變化。為降低成本，本發(fā)明還可以充分利用LNG接收站已有的卸料主管線5輸送經(jīng)制冷設(shè)備10降溫后的LNG給LNG儲(chǔ)iig 1，具體設(shè)直如下:LNG制冷支路8的輸出端接在卸料王管線5上，卸料主管線5的輸出端除了連接既有的LNG儲(chǔ)罐I頂部卸料管線6和底部卸料管線7的輸入端，還連接另設(shè)一 LNG儲(chǔ)罐I頂部輸送支路12的輸入端，LNG儲(chǔ)罐I頂部輸送支路12的輸出端連接 LNG儲(chǔ)罐I頂部原有的預(yù)冷噴淋系統(tǒng)的管線輸入端。運(yùn)行時(shí)，由于LNG接收站外輸系統(tǒng)處于間歇零外輸工況，卸料主管道5內(nèi)只有經(jīng)制冷設(shè)備10降溫后的LNG，LNG儲(chǔ)罐I頂部卸料管線6和底部卸料管線7的閥門13需保持關(guān)閉狀態(tài)。如圖2所示，本發(fā)明可以采用移動(dòng)氮膨脹制冷橇作為制冷設(shè)備10。移動(dòng)氮膨脹制冷橇主要由氮?dú)鈮嚎s機(jī)、帶增壓器的透平膨脹機(jī)和冷箱組成。工作時(shí)，氮?dú)鈮嚎s機(jī)21輸出的氮?dú)饨?jīng)過帶增壓器的透平膨脹機(jī)的增壓端22達(dá)到預(yù)設(shè)的壓力，經(jīng)過膨脹端23 二級(jí)膨脹后達(dá)到預(yù)設(shè)的低溫，在冷箱24中與循環(huán)LNG換熱，換熱升溫后的氮?dú)庵匦路祷氐獨(dú)鈮嚎s機(jī)，不斷循環(huán)。如圖1所示，以16萬立方米LNG儲(chǔ)罐中的應(yīng)用為例，通過計(jì)算，16萬立方米儲(chǔ)罐的BOG產(chǎn)生量為2噸/小時(shí)，需要1103709千焦/小時(shí)的冷量才能將其液化，理論上而言，將BOG冷凝到-162°C需要_173°C的21噸/小時(shí)的LNG循環(huán)量。低壓泵以21噸/小時(shí)的流量將-162°C、0.9Mpa的LNG從儲(chǔ)罐中泵出，通過LNG儲(chǔ)罐頂部16寸的LNG外輸管線，進(jìn)入12寸的保冷循環(huán)管線，然后進(jìn)入LNG制冷支路，在移動(dòng)氮膨脹制冷橇深冷到_173°C的冷箱中，吸收其中的冷量910560千焦/小時(shí)，降溫后LNG為_173°C，返回LNG儲(chǔ)罐卸料總管線，由其送入LNG儲(chǔ)罐預(yù)冷噴淋系統(tǒng)，經(jīng)過6號(hào)膜式閥及8號(hào)3寸變4寸的變徑管，以2.07米/秒的速度噴入儲(chǔ)罐中吸收B0G，如此不斷循環(huán)。循環(huán)過程中，可以借助LNG接收站的中控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)LNG儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力變化情況，增加或者減少流入LNG制冷支路的LNG流量，以確保LNG儲(chǔ)iii內(nèi)壓力系統(tǒng)穩(wěn)定。如圖2所示，來自冷箱的氮?dú)饨?jīng)氮?dú)鈮嚎s機(jī)壓縮冷卻到3.6MpaG，40°C輸出，經(jīng)過透平膨脹機(jī)的增壓端增壓至4.9MpaG，40°C后，由冷箱冷卻到_44°C ;冷卻到_44°C的氮?dú)獗环殖蓛刹糠郑徊糠直怀槌隼湎渌屯钙脚蛎洐C(jī)的膨脹端(圖2中所示Kl流向)，膨脹降溫至-113°C，然后返回冷箱中部(圖2中所示K2流向)；另一部分則繼續(xù)冷卻到_118°C后，被抽出冷箱送往透平膨脹機(jī)的膨脹端(圖2中所示K3流向)，繼續(xù)膨脹降溫至_173°C，然后返回冷箱底部(圖2中所示K4流向)；在冷箱底部低溫的氮?dú)馀c低壓泵打出的循環(huán)LNG換熱，換熱后的氮?dú)饨?jīng)過冷箱重新返回氮?dú)鈮嚎s機(jī)，不斷循環(huán)。上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種LNG接收站低能耗蒸發(fā)氣零排放處理系統(tǒng)，它包括LNG接收站既有的碼頭卸料管道保冷循環(huán)系統(tǒng)和LNG儲(chǔ)罐頂部預(yù)冷噴淋系統(tǒng)，其特征在于:所述碼頭卸料管道保冷循環(huán)系統(tǒng)的保冷循環(huán)管道分出LNG制冷支路，所述LNG制冷支路的輸出端通過管線連接所述LNG儲(chǔ)罐頂部預(yù)冷噴淋系統(tǒng)的管線輸入端，所述LNG儲(chǔ)罐頂部預(yù)冷噴淋系統(tǒng)的管線輸出端為L(zhǎng)NG儲(chǔ)內(nèi)頂部的嗔頭，所述LNG制冷支路處設(shè)直有制冷設(shè)備，對(duì)所述LNG制冷支路中的LNG降溫。
2.如權(quán)利要求1所述的一種LNG接收站低能耗蒸發(fā)氣零排放處理系統(tǒng)，其特征在于:所述制冷設(shè)備為包括氮?dú)鈮嚎s機(jī)、帶增壓器的透平膨脹機(jī)和制冷冷箱的移動(dòng)氮膨脹制冷撬。
3.如權(quán)利要求1所述的一種LNG接收站低能耗蒸發(fā)氣零排放處理系統(tǒng)，其特征在于:所述LNG制冷支路的輸入端和輸出端均設(shè)置有開關(guān)球閥，所述LNG制冷支路中還設(shè)置有流量計(jì)。
4.如權(quán)利要求2所述的一種LNG接收站低能耗蒸發(fā)氣零排放處理系統(tǒng)，其特征在于:所述LNG制冷支路的輸入端和輸出端均設(shè)置有開關(guān)球閥，所述LNG制冷支路中還設(shè)置有流量計(jì)。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種LNG接收站低能耗蒸發(fā)氣零排放處理系統(tǒng)，其特征在于:所述LNG制冷支路與所述LNG儲(chǔ)罐頂部預(yù)冷噴淋系統(tǒng)之間連接的管線為L(zhǎng)NG接收站既有的卸料主管線和一 LNG儲(chǔ)罐頂部輸送支路，即所述LNG制冷支路的輸出端接在所述卸料主管線上，所述卸料主管線的輸出端除了連接既有的LNG儲(chǔ)罐頂部卸料管線和底部卸料管線的輸入端， 還連接所述LNG儲(chǔ)罐頂部輸送支路的輸入端，所述LNG儲(chǔ)罐頂部輸送支路的輸出端連接所述預(yù)冷噴淋系統(tǒng)的管線輸入端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種LNG接收站低能耗蒸發(fā)氣零排放處理系統(tǒng)，它利用LNG接收站正常運(yùn)行工況和間歇零外輸工況均需開啟碼頭卸料管道保冷循環(huán)系統(tǒng)的特點(diǎn)，在LNG接收站既有的碼頭卸料管道保冷循環(huán)管線上設(shè)置LNG制冷支路，從保冷循環(huán)管線中引出LNG，借助制冷設(shè)備對(duì)其進(jìn)一步降溫，并將降溫后的LNG送回LNG儲(chǔ)罐頂部原有的預(yù)冷噴淋系統(tǒng)，由其噴淋進(jìn)入LNG儲(chǔ)罐，從而吸收罐內(nèi)BOG，實(shí)現(xiàn)BOG零排放處理。本發(fā)明特別適用于調(diào)峰型LNG接收站，在LNG接收站間歇零外輸工況下，既能夠保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，又能夠避免常規(guī)BOG泄放降壓方式所帶來的巨大的浪費(fèi)，具有突出的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)F17D1/02GK103234117SQ201310139040
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月22日
發(fā)明者付子航, 單彤文, 蒲波, 馮亮, 畢曉星, 劉方 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司