處理地熱液化天然氣（lng）的系統(tǒng)和方法
【專利說明】處理地熱液化天然氣(LNG)的系統(tǒng)和方法
[0001]此申請要求2013年1月15日提交的美國臨時申請序列號61/752885的優(yōu)先權(quán)權(quán)益。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明的領(lǐng)域是液化天然氣(LNG)的再氣化。
【背景技術(shù)】
[0003]以下的描述包括在理解本發(fā)明時可能有用的信息。它并不是承認本文所提供的任何信息都是現(xiàn)有技術(shù)或與目前要求保護的發(fā)明相關(guān)，或明確或隱含引用的任何公開物都是現(xiàn)有技術(shù)。
[0004]天然氣是具有許多重要應(yīng)用的普通燃料源。天然氣通常以它的液體形式被運輸，在本文中被稱為液化天然氣(LNG)，因為它占用少得多的體積。一旦到達它的鄰近使用源(例如，電廠)的目的地，LNG可經(jīng)由再氣化過程轉(zhuǎn)換回氣體狀態(tài)。
[0005]許多再氣化設(shè)備、系統(tǒng)和過程是已知的。例如，Convers1n Gas Imports,L.P.(“CGI”)是與再氣化相關(guān)的以下美國專利的擁有者:5，511，905,6, 739，140、6，813，893、6，880，348、6，848，502、6，945，055、7，036，325。這些和所有其他引用的外在材料都通過引用其全文并入本文。當通過引用并入的參考文獻中的術(shù)語的定義或使用與本文提供的術(shù)語的定義不一致或相反時，本文中提供的該術(shù)語的定義被視為是支配性的。
[0006]一些以上列出的專利描述了使用鹽穴儲存庫(salt cavern storage)的LNG接納終端的設(shè)計。LNG可直接來自船舶或來自常規(guī)的儲存箱。LNG接納終端可位于陸上或海上。
[0007]這些專利中的一些還描述了用于使補償或未補償鹽穴中的LNG和儲存庫變暖的方法，該方法被稱為畢曉普過程? (Bishop Process?)。
[0008]一些以上列出的專利中還描述了管套管熱交換器設(shè)計。LNG接納終端的一個實施例使用多個鹽穴以用于混合來自不同源的氣體，以實現(xiàn)管線標準BTU (S卩，英熱單位)的內(nèi)容。
[0009]遺憾的是，目前的再氣化技術(shù)受到許多缺點的影響。例如，一些以上列出的專利中描述了其中變暖流體(例如，海水)在使用后被排放到海中的系統(tǒng)。排放的流體可能對環(huán)境造成負面影響(例如，排放的海水通常太冷，并能殺死魚卵，從而降低了海洋生物的種群)。
[0010]公司GTherm最近已經(jīng)構(gòu)思用于發(fā)電的新方法，該方法依賴于地熱井(參見圖1)。該GTherm方法利用閉環(huán)系統(tǒng)和循環(huán)流體。當循環(huán)流體在其通過地熱井時被加熱，且當它通過蒸發(fā)器時被冷卻。GTherm還構(gòu)思將類似的原理應(yīng)用到提高石油采收率的系統(tǒng)。然而，盡到申請人的最佳知曉，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員都未能提供具有循環(huán)流體的閉環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)流體為LNG再氣化系統(tǒng)而利用來自地熱井的熱量。
[0011]US20070079617描述了用于液化天然氣的地熱蒸發(fā)的方法和系統(tǒng)。然而，在US20070079617中描述的系統(tǒng)似乎不提供管套管熱交換器，以有效地利用來自地熱井的熱量。
[0012]因此，仍然需要用于LNG再氣化的改進系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明主題提供了一種用于利用來自地熱能熱源(例如，地熱井)的熱量使冷流體(如液化天然氣(LNG))變暖的裝置、系統(tǒng)和方法。在一些實施例的一方面，變暖流體(例如，7K、油、鹽水等)在閉環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)，所述閉環(huán)系統(tǒng)通過地熱能熱源或在地熱能熱源附近，然后通過熱交換器。當變暖流體經(jīng)過地熱能熱源附近時，熱量被傳遞到變暖流體。然后變暖流體通過熱交換器，在熱交換器處變暖流體將熱量傳遞至液化天然氣流。當LNG流通過熱交換器時，從變暖流體傳遞至LNG流的熱量可幫助將LNG流從液體狀態(tài)轉(zhuǎn)換為氣體狀態(tài)。然后變暖流體循環(huán)回到地熱能熱源，以重復(fù)所述過程。
[0014]在一些實施例的一方面，熱交換器包括管套管構(gòu)造，其中LNG流通過內(nèi)管，并且變暖流體通過在內(nèi)管的外部周圍的環(huán)形空間。內(nèi)管的長度的一部分具有隔板，以用于控制在冷的LNG (上游)和變暖氣體(下游)之間的應(yīng)力和熱膨脹。變暖流體經(jīng)由旁路導(dǎo)管(例如，穿過管線)穿過內(nèi)管的隔板部分。
[0015]從以下對優(yōu)選實施例的詳細描述、以及附圖中，本發(fā)明的主題的各種目的、特征、方面和優(yōu)點將變得更加明顯，附圖中相似的附圖標記表示相似的部件。
【附圖說明】
[0016]圖1是利用地熱能的發(fā)電過程的示意圖。
[0017]圖2是利用地熱能的管套管LNG再氣化系統(tǒng)的示意圖。
[0018]圖3是圖2中所示的管套管熱交換器的透視截面圖。
[0019]圖4是圖2中所示的管套管熱交換器的側(cè)面截面圖。
[0020]圖5是圖2中所示的管套管隔板構(gòu)造的分解圖。
[0021]圖6a、6b分別是在再氣化系統(tǒng)中使用的地熱井的一個實施例的透視圖和截面圖。
[0022]圖7是圖6a的地熱井的透視圖，其具有可選的真空絕緣管。
[0023]圖8a和8b分別是地熱井的透視圖和截面圖，其具有用于安裝熱漿液的漿液管。
[0024]圖9a和9b分別是在再氣化系統(tǒng)中使用的地熱井的另一個實施例的透視圖和截面圖。
[0025]圖10a-10f是在再氣化系統(tǒng)中使用的地熱井的另一個實施例的各種視圖。
【具體實施方式】
[0026]以下的討論提供了本發(fā)明主題的許多示例性實施例。雖然每個實施例表示發(fā)明元件的單一組合，本發(fā)明主題被認為包括所公開的要素的所有可能組合。因此，如果一個實施例包括要素A、B和C，以及第二實施例包括要素B和D，則本發(fā)明主題也被認為包括A、B、C或D的其他剩余的組合，即使沒有明確地公開。
[0027]本發(fā)明的主題提供了一種使用地熱能使液化天然氣(LNG)再氣化的裝置、系統(tǒng)和方法。
[0028]圖2示出了再氣化系統(tǒng)100系統(tǒng)。系統(tǒng)100具有閉環(huán)導(dǎo)管(例如，流體路徑)，變暖流體105在其中循環(huán)。栗130產(chǎn)生閉環(huán)導(dǎo)管中的負壓，使得循環(huán)流體105循環(huán)通過地熱井110和熱交換器120。當通過地熱井110時，循環(huán)流體105被加熱。熱量被傳遞到流動通過管套管熱交換器130的LNG 140，使得LNG 140從液體狀態(tài)轉(zhuǎn)換為氣體狀態(tài)(例如天然氣150)。距離122是
變暖流體(也被稱為循環(huán)流體）可以是水、油、鹽水、Duratherm?，或適合在所需規(guī)格下傳遞熱的任何其它流體。在一些實施例中，循環(huán)流體具有高的熱容量，使得它在較長的距離和/或時間保留熱量。
[0029]管170將LNG從LNG源140載運至熱交換器120。圖3示出了管170的截面圖170。管170包括由絕緣材料172 (例如，氣凝膠絕緣Cabot Nano gel? Expanison Pact?)包圍的低溫額定內(nèi)管（cryogenic rated inner pipe) 1710包圍的絕緣材料172是外部碳鋼套管173，然而，如果要求，可以使用另一種低溫額定管。如果要求，圍繞管173的是混凝土配重涂層174。用于輸送LNG的各種管構(gòu)造是已知的，并且可以與本文中所呈現(xiàn)的發(fā)明原理一起使用，除非在權(quán)利要求書中另有說明。
[0030]圖4示出了管套管熱交換器120的側(cè)面截面圖。變暖流體105在點401處以較高的溫度進入熱交換器120。當流體105沿著距離122流動時，流體105將熱量傳遞到LNG140，流體105在點402處以比它在點401處更低的溫度退出熱交換器120。熱交換器130具有隔板125，當LNG 140轉(zhuǎn)換為天然氣150時，隔板125提供了對應(yīng)力和熱膨脹的控制。流體105經(jīng)由穿過管線125穿過隔板125。
[0031]圖5示出了管隔板125的分解圖。隔板125幫助提供完整性，以處理進入熱交換器120的冷的LNG和離開熱交換器120的變暖天然氣（S卩，氣體狀態(tài))之間的應(yīng)力和熱膨脹。在一些實施例中，