一種具有常壓塔的利用液化天然氣冷能的蓄冰裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有常壓塔的利用液化天然氣冷能的蓄冰裝置。在LNG氣化過程中，，先利用液體噴頭噴水至第一換熱盤管上，使水與LNG直接換熱，LNG溫度上升至接近冷媒最低工作溫度，然后LNG再通過換熱器與冷媒進(jìn)行的換熱氣化，而降溫后的冷媒通過第二換熱盤管將冷量傳遞給水，并在常壓塔的水中進(jìn)行蓄冰，與此同時(shí)，常壓塔中未凝結(jié)的水通過循環(huán)泵與外界補(bǔ)充水源混合進(jìn)入液體噴頭，經(jīng)過第一換熱盤管后又回到塔底。本實(shí)用新型一方面實(shí)現(xiàn)了水與LNG之間的直接換熱，另一方面避免了由于LNG溫度遠(yuǎn)=低于冷媒最低工作溫度而導(dǎo)致冷媒輸送管中凝結(jié)=堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。COT-H①ro
【專利說明】一種具有常壓塔的利用液化天然氣冷能的蓄冰裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及液化天然氣冷能利用領(lǐng)域，具體涉及一種具有常壓塔的利用液化天然氣冷能的蓄冰裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]為了優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，響應(yīng)節(jié)能減排的國際承諾，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，天然氣作為化石能源中最為潔凈環(huán)保、優(yōu)質(zhì)高效的能源燃料被世界各國廣泛利用，它的需求量也日益增加。在我國“十二五”規(guī)劃中對(duì)天然氣的開發(fā)利用提出了更高的要求，同時(shí)明確指出了開發(fā)LNG冷能利用技術(shù)與裝備。隨著天然氣需求量的不斷增長(zhǎng)，LNG的進(jìn)口量也在不斷上升，相應(yīng)的LNG接收站、衛(wèi)星站以及加氣站等也在快速發(fā)展中。
[0003]LNG是由天然氣經(jīng)過凈化處理后，通過低溫工藝?yán)鋮s液化而得到的低溫(_162°C )液體混合物，生產(chǎn)I噸LNG需要消耗大約850kwh的電能。當(dāng)LNG在Iatm壓力下氣化時(shí)，釋放出-162?5°C的冷量約為230kwh/t，合理規(guī)劃和利用這部分冷能不僅可以提高能源利用率，還會(huì)帶來顯著地經(jīng)濟(jì)效益。
[0004]無論在大型的LNG接收站，還是相對(duì)較小的LNG衛(wèi)星站或者LNG加氣站，LNG冷能無疑蘊(yùn)藏著巨大的財(cái)富。LNG冷能回收利用技術(shù)大致分為直接和間接兩種。直接利用技術(shù)有空氣分離技術(shù)、LNG冷能發(fā)電技術(shù)、海水淡化、冷藏冷凍以及蓄冰制冰技術(shù)等等，間接利用技術(shù)有低溫粉碎、污水處理等等。對(duì)于LNG氣化量較大的情況，如LNG接收站或大中型的衛(wèi)星站等，一般會(huì)因地制宜的采用多種冷能回收技術(shù)綜合利用LNG冷能，諸如空氣分離技術(shù)、發(fā)電、海水淡化等梯級(jí)利用冷能，使得冷能利用率最大化；而對(duì)于LNG氣化量相對(duì)較小的情況，如中小型的衛(wèi)星站或加氣站等，由于LNG釋放的冷量有限，一般采用較為單一的冷能利用方式，這其中利用LNG冷能的蓄冰制冰技術(shù)等就成為了首選。
[0005]冰蓄冷技術(shù)通常用于冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)。中國實(shí)用新型專利CN103353151A公開了一種可實(shí)現(xiàn)LNG冷能回收利用的蓄冰空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用LNG冷能與制冷機(jī)組協(xié)同供冷，有效地保障了用戶空調(diào)的使用要求。另外，制冰裝置方面，中國實(shí)用新型專利CN103256762A公開了一種利用液化天然氣冷能制冰工藝及裝置。該方法采用雙管殼式換熱器進(jìn)行LNG與冷媒之間的換熱，并且無需額外的機(jī)械設(shè)備推動(dòng)冷媒流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)換熱。中國實(shí)用新型專利CN2935025Y公開了一種液化天然氣再氣化冷回收蓄冰裝置。該裝置利用冷媒將LNG氣化釋放的冷量帶到儲(chǔ)冷裝置的水中，有效回收利用了 LNG冷能。
[0006]由于LNG氣化溫度(_162°C )比現(xiàn)階段常用冷媒的最低工作溫度(如乙二醇溶液，_60°C左右)低得多，因而在直接利用冷煤氣化LNG的過程中很容易出現(xiàn)冷媒凝結(jié)的情況發(fā)生，不僅影響了換熱器性能，甚至可能造成管道堵塞。另外，在通過冷媒實(shí)現(xiàn)間接地蓄冰過程中，一部分的冷量在換熱過程中損失，降低了冷能利用率。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型針對(duì)上述問題，提出了一種具有常壓塔的利用液化天然氣冷能的蓄冰裝置。解決了現(xiàn)有技術(shù)冷能利用率、冷媒易凝結(jié)的問題。
[0008]一種具有常壓塔的利用液化天然氣冷能的蓄冰裝置，包括:
[0009]LNG 儲(chǔ)罐；
[0010]第一液體泵，入口與LNG儲(chǔ)罐的出口連通；
[0011]第一調(diào)壓閥，入口與第一液體泵的出口連通；
[0012]換熱器，包括第一通道和第二通道，所述第一通道的入口與所述第一調(diào)壓閥的出口連通，第一通道的出口與天然氣用戶端連通；
[0013]冷媒罐，入口與所述第二通道的出口連通；
[0014]第二液體泵，入口與冷媒罐的出口連通；
[0015]第二調(diào)壓閥，入口與第二液體泵的出口連通，出口與所述第二通道的入口接通，裝置還包括:
[0016]第一換熱盤管，設(shè)置在第一調(diào)壓閥與換熱器之間，且第一換熱盤管的入口與第一調(diào)壓閥的出口連通，出口與第一通道的入口連通；
[0017]第二換熱盤管，設(shè)置在換熱器與冷媒罐之間，且第二換熱盤管的入口與第二通道的出口連通，出口與冷媒罐的入口連通；
[0018]常壓塔，內(nèi)部具有液態(tài)的水，所述第一換熱盤管位于水面的上方，所述第二換熱盤管位于水面內(nèi)；
[0019]液體噴頭，位于第一換熱盤管的上方，用于向第一換熱盤管噴水。
[0020]本裝置通過設(shè)置第一換熱盤管，使得液體噴頭噴出的水直接跟LNG換熱，這既能對(duì)LNG進(jìn)行預(yù)熱，使LNG與冷媒之間的溫差變小，LNG溫度上升至接近蓄冰系統(tǒng)冷媒最低工作溫度，冷媒不易凝結(jié)，又能減少通過中間冷媒傳遞冷量所帶來的損失，相比于傳統(tǒng)的空氣加熱型汽化器具有更好的換熱效果；隨著系統(tǒng)的運(yùn)行，第一換熱盤管上將會(huì)有冰層形成，對(duì)于LNG間隙性汽化的情況而言，這一部分冰層可以起到較好的保溫作用，減少了重新啟動(dòng)時(shí)冷量的損耗。
[0021]所述常壓塔內(nèi)還設(shè)有配水管，所述液體噴頭設(shè)置在配水管上，常壓塔底部具有循環(huán)水出口，所述循環(huán)水出口通過管路連接有循環(huán)泵，循環(huán)泵通過第三調(diào)壓閥與所述配水管連通。
[0022]利用循環(huán)泵將未凝結(jié)的水重新送到液體噴頭上，使得水進(jìn)一步冷卻，提高了系統(tǒng)的蓄冰率。
[0023]所述配水管通過補(bǔ)水管路與常溫水連通，所述補(bǔ)水管路設(shè)有第四調(diào)壓閥。當(dāng)常壓塔中的冷水有消耗時(shí)，通過補(bǔ)水管路能夠添加水量，能夠防止出現(xiàn)常壓塔中的水過少，吸收冷能的能力下降的問題，即能保證常壓塔內(nèi)有足夠的蓄水量和蓄冰量。
[0024]所述常壓塔底部還具有冷水利用口，所述冷水利用口通過管路與冷凍水用戶連接。
[0025]直接引出常壓塔底部的冷凍水簡(jiǎn)化了冷量利用方式。
[0026]作為優(yōu)選，所述常壓塔底部還具回流口，所述回流口用于將冷凍水用戶利用完的水回流至常壓塔內(nèi)。
[0027]所述冷凍水用戶可以間接利用冷水的冷能，如空調(diào)系統(tǒng)等，冷凍水用戶也可以直接利用冷水，如制冰廠等，當(dāng)冷凍水用戶為空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，水可以回收再利用，并通過回流口流入常壓塔中，當(dāng)為制冰廠時(shí)，冷水會(huì)直接被降溫成冰塊，此時(shí)不再回流至常壓塔中，補(bǔ)水管路需要向常壓塔中補(bǔ)充水量。
[0028]本實(shí)用新型中，所述的天然氣用戶端指的是天然氣管網(wǎng)、LCNG或L\CNG加氣站的CNG儲(chǔ)罐等一切利用、儲(chǔ)存或運(yùn)輸天然氣的設(shè)備及設(shè)施。
[0029]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0030](I)通過設(shè)置第一換熱盤管，使得液體噴頭噴出的水直接跟LNG換熱，這既能對(duì)LNG進(jìn)行預(yù)熱，使LNG與冷媒之間的溫差變小，冷媒不易凝結(jié)，又能減少通過中間冷媒傳遞冷量所帶來的損失，相比于傳統(tǒng)的空氣加熱型汽化器具有更好的換熱效果。
[0031](2)本實(shí)用新型特別適用于LNG間隙性汽化的情況，隨著系統(tǒng)的運(yùn)行，第一換熱盤管上將會(huì)有冰層形成，對(duì)于LNG間隙性汽化的情況而言，這一部分冰層可以起到較好的保溫作用，減少了重新啟動(dòng)時(shí)冷量的損耗。
[0032](3)利用循環(huán)泵將未凝結(jié)的水重新送到液體噴頭上，使得水進(jìn)一步冷卻，提高了系統(tǒng)的蓄冰率，且通過補(bǔ)水管路能夠添加水量，能夠防止出現(xiàn)常壓塔中的水過少，吸收冷能的能力下降的問題，即能保證常壓塔內(nèi)有足夠的蓄水量和蓄冰量。
[0033](4)直接引出常壓塔底部的冷凍水簡(jiǎn)化了冷量利用方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0034]圖1是本實(shí)用新型具有常壓塔的利用液化天然氣冷能的蓄冰裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖中各附圖標(biāo)記為:
[0036]1.LNG儲(chǔ)罐，2.第一液體泵，3.第一換熱盤管，4.換熱器，5.第二液體泵，6.冷媒罐，7.第二換熱盤管，8.循環(huán)泵，9.常壓塔，10.液體噴頭，11.冷凍水用戶，12.補(bǔ)水管路，
13.液位控制器，14.溫度傳感器，V-1.第一調(diào)壓閥，V-2.第二調(diào)壓閥，V-3.第三調(diào)壓閥，V-4.第四調(diào)壓閥，V-5.第五調(diào)壓閥，V-6.第六調(diào)壓閥。

【具體實(shí)施方式】
:
[0037]下面結(jié)合各附圖，對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)描述。
[0038]如圖1所示，一種具有常壓塔的利用液化天然氣冷能的蓄冰裝置，包括:
[0039]LNG 儲(chǔ)iip I ；
[0040]第一液體泵2，入口與LNG儲(chǔ)罐的出口連通；
[0041]第一調(diào)壓閥V-1，入口與第一液體泵的出口連通；
[0042]換熱器4，包括第一通道和第二通道，第一通道的出口與天然氣用戶端連通；
[0043]第一換熱盤管3，入口與第一調(diào)壓閥的出口連通，出口與第一通道的入口連通；
[0044]冷媒罐6 ；
[0045]第二換熱盤管7，入口與第二通道的出口連通，出口與冷媒罐的入口連通；
[0046]第二液體泵5，入口與冷媒罐的出口連通；
[0047]第二調(diào)壓閥V-2，入口與第二液體泵的出口連通，出口與第二通道的入口接通；
[0048]常壓塔9，內(nèi)部具有液態(tài)的水，第一換熱盤管位于水面的上方，第二換熱盤管位于水面內(nèi)，常壓塔的頂部第一換熱盤管上方固定有配水管；
[0049]若干液體噴頭10，設(shè)置在配水管上，用于向第一換熱盤管噴水。
[0050]常壓塔底部設(shè)有循環(huán)水出口、冷水利用口以及回流口，循環(huán)水出口通過管路連接有循環(huán)泵8，循環(huán)泵通過第三調(diào)壓閥V-3與配水管連通，配水管通過補(bǔ)水管路12與常溫水連通，補(bǔ)水管路上設(shè)有第四調(diào)壓閥V-4。常壓塔底部的冷水利用口通過第一管路與冷凍水用戶11連接，第一管路上設(shè)有第五調(diào)壓閥V-5。冷凍水用戶可以間接利用冷水的冷能，如空調(diào)系統(tǒng)等，冷凍水用戶也可以直接利用冷水，如制冰廠等。當(dāng)冷凍水用戶為空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，水可以回收再利用，此時(shí)冷凍水用戶通過第二管路將利用完冷能的水通過回流口流入常壓塔中，第二管路上設(shè)有第六調(diào)壓閥V-6 ;當(dāng)為冷凍水用戶制冰廠時(shí)，冷水會(huì)直接被降溫成冰塊，此時(shí)不再回流至常壓塔中，補(bǔ)水管路12需要向常壓塔中補(bǔ)充水量。
[0051]本實(shí)施例以LCNG或L\CNG加氣站為例，裝置工作時(shí)，LNG儲(chǔ)罐中的LNG (-162°C，
0.5MPa左右)經(jīng)第一液體泵加壓至20?25MPa后，由第一調(diào)節(jié)閥V-1進(jìn)入第一換熱盤管，與噴淋下來的水進(jìn)行換熱，換熱后的LNG的溫度上升至-100?_70°C再進(jìn)入換熱器與冷媒進(jìn)行換熱，進(jìn)一步升溫至-10?10°C變成氣態(tài)的天然氣，最后通過外部的空氣加熱型換熱器變成常溫高壓天然氣儲(chǔ)存于壓縮天然氣(CNG)儲(chǔ)罐中，以備供給壓縮天然氣汽車(CNGV)使用。
[0052]在此過程中，冷媒罐的冷媒(10?20°C)經(jīng)第二液體泵加壓后，由調(diào)節(jié)閥V-2進(jìn)入換熱器，與液態(tài)天然氣換熱后，冷媒的溫度降低至-40?-15°C，冷媒再進(jìn)入第二換熱盤管與水進(jìn)行換熱并在第二換熱盤管表面進(jìn)行蓄冰，溫度上升的冷媒回到冷媒罐中，完成一次蓄冰循環(huán)。
[0053]系統(tǒng)運(yùn)行初期，第二換熱盤管浸沒在常溫水中，利用循環(huán)泵將常壓塔的水送至塔頂陪水管中，通過液體噴頭將水噴灑在第一換熱盤管上，未凝結(jié)的水最終又流回到常壓塔底部，如此形成液體循環(huán)噴淋系統(tǒng)。這期間，水不斷沖刷第一換熱盤管表面，避免了第一換熱盤管上形成過多積冰。
[0054]由于LCNG或L\CNG加氣站中的LNG是間隙性進(jìn)行氣化，所以在系統(tǒng)停止氣化時(shí)，凝結(jié)在換熱器2上的冰層可以起到很好的保溫作用，減少了下次啟動(dòng)時(shí)冷涼的損失。
[0055]為了使本實(shí)施例裝置更加智能，使用更加穩(wěn)定可靠，常溫塔中還設(shè)有液位控制器13，液位控制器與第四調(diào)壓閥V-4連接，用于控制第四調(diào)壓閥，當(dāng)液位控制器測(cè)到常溫塔中液位低于閥值時(shí)，控制第四調(diào)壓閥開啟，向常溫塔補(bǔ)充水量；當(dāng)液位控制器測(cè)到常溫塔中液位高于閥值時(shí)，控制第四調(diào)壓閥關(guān)閉。
[0056]為了防止常溫塔中的水全部被冷卻凝結(jié)成冰，同時(shí)保證液化天然氣的氣化工作，LNG儲(chǔ)罐還連接有備用的LNG汽化器，常溫塔底部還設(shè)有一溫度傳感器14，當(dāng)溫度傳感器測(cè)試的溫度等于或大于0°時(shí)，第一調(diào)壓閥V-1打開，當(dāng)溫度傳感器測(cè)試的溫度小于0°時(shí)，第一調(diào)壓閥V-1調(diào)小或關(guān)閉，此時(shí)利用備用的LNG汽化器對(duì)LNG進(jìn)行氣化，以保證氣化工作的正常進(jìn)行。
[0057]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此即限制本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍，凡是運(yùn)用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有常壓塔的利用液化天然氣冷能的蓄冰裝置，包括:
LNG 儲(chǔ) iip ； 第一液體泵，入口與LNG儲(chǔ)罐的出口連通； 第一調(diào)壓閥，入口與第一液體泵的出口連通； 換熱器，包括第一通道和第二通道，所述第一通道的入口與所述第一調(diào)壓閥的出口連通，第一通道的出口與天然氣用戶端連通； 冷媒罐，入口與所述第二通道的出口連通； 第二液體泵，入口與冷媒罐的出口連通； 第二調(diào)壓閥，入口與第二液體泵的出口連通，出口與所述第二通道的入口接通，其特征在于，還包括: 第一換熱盤管，設(shè)置在第一調(diào)壓閥與換熱器之間，且第一換熱盤管的入口與第一調(diào)壓閥的出口連通，出口與第一通道的入口連通； 第二換熱盤管，設(shè)置在換熱器與冷媒罐之間，且第二換熱盤管的入口與第二通道的出口連通，出口與冷媒罐的入口連通； 常壓塔，內(nèi)部具有液態(tài)的水，所述第一換熱盤管位于水面的上方，所述第二換熱盤管位于水面內(nèi)； 液體噴頭，位于第一換熱盤管的上方，用于向第一換熱盤管噴水。
2.如權(quán)利要求1所述的具有常壓塔的利用液化天然氣冷能的蓄冰裝置，其特征在于，所述常壓塔內(nèi)還設(shè)有配水管，所述液體噴頭設(shè)置在配水管上，常壓塔底部具有循環(huán)水出口，所述循環(huán)水出口通過管路連接有循環(huán)泵，循環(huán)泵通過第三調(diào)壓閥與所述配水管連通。
3.如權(quán)利要求2所述的具有常壓塔的利用液化天然氣冷能的蓄冰裝置，其特征在于，所述配水管通過補(bǔ)水管路與常溫水連通，所述補(bǔ)水管路設(shè)有第四調(diào)壓閥。
4.如權(quán)利要求3所述的具有常壓塔的利用液化天然氣冷能的蓄冰裝置，其特征在于，所述常壓塔底部還具有冷水利用口，所述冷水利用口通過管路與冷凍水用戶連接。
5.如權(quán)利要求4所述的具有常壓塔的利用液化天然氣冷能的蓄冰裝置，其特征在于，所述常壓塔底部還具回流口，所述回流口用于將冷凍水用戶利用完的水回流至常壓塔內(nèi)。
6.如權(quán)利要求4所述的具有常壓塔的利用液化天然氣冷能的蓄冰裝置，其特征在于，所述冷凍水用戶為空調(diào)系統(tǒng)或制冰廠。
【文檔編號(hào)】F25C1/00GK204026131SQ201420420757
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】袁靈成, 邱利民, 榮楊一鳴, 祁同剛 申請(qǐng)人:浙江潤祁節(jié)能科技有限公司, 浙江大學(xué)