高壓液態天然氣節能減壓汽化系統及汽化方法
【專利摘要】一種高壓液態天然氣節能減壓汽化系統，其特征在于，包括液體膨脹機、發電機、熱補償組件和輸送管道，所述發電機與所述液體膨脹機機械連接、與所述熱補償組件電連接；所述輸送管道輸送的液態的第一流體流經液體膨脹機做功并減壓為液態的第二流體，所述液體膨脹機帶動所述發電機進行發電，發出的電能傳輸至所述熱補償組件后、所述熱補償組件將所述第二流體加熱，所述第二流體吸熱并汽化為第三流體；所述第一流體和所述第二流體為LNG，所述第三流體為CNG。
【專利說明】
高壓液態天然氣節能減壓汽化系統及汽化方法
技術領域
[0001]本發明涉及天然氣輸送，尤其涉及一種高壓液態天然氣節能減壓汽化系統及汽化方法。
【背景技術】
[0002]天然氣是存在于地下巖石儲集層中以烴為主體的混合氣體的統稱，比重約0.65，比空氣輕，具有無色、無味、無毒之特性。主要成分為烷烴，其中甲烷占絕大多數，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。采用天然氣作為能源，可減少煤和石油的用量，因而大大改善環境污染問題;天然氣作為一種清潔能源，能減少二氧化硫和粉塵排放量近100 %，減少二氧化碳排放量60 %和氮氧化合物排放量50 %，并有助于減少酸雨形成，舒緩地球溫室效應，從根本上改善環境質量。
[0003]液化天然氣(LNG，Liquefied Natural Gas)是指甲烷含量一般在90%以上的天然氣，通過凈化處理及制冷工藝，使天然氣中的甲烷成分液化，液化后的體積約為氣態體積的1/600。壓縮天然氣(CNG，Compressed Natural Gas)是天然氣加壓并以氣態儲存在容器中。由于CNG鋼瓶的能量密度小于LNG鋼瓶，因此，同樣體積槽車的運輸能力就明顯下降，單位熱值天然氣的運輸成本則明顯上升。
[0004]對于跨越大洋運輸天然氣而言，船運LNG在經濟上幾乎是唯一可行的方案。LNG的運輸系統包括天然氣液化站、LNG運輸船和LNG氣化站。在運輸量比較小、運送距離不長的情況下，也可以在天然氣氣田或主干管附近建立起天然氣液化站，用超低溫保冷槽車將LNG運送到較遠的城鎮，經氣化、升溫后供應用戶是非常經濟的，是解決城鎮燃氣氣源，實現城鎮燃氣化的主要途徑之一。
[0005]然而，高壓儲存的LNG在減壓和汽化過程中、特別是存在相變的汽化過程中，會吸收大量的熱量，此熱量通常是外部補充的。一般的做法是使用天然氣加熱器，該天然氣加熱器將輸送的天然氣加熱；在汽化出口天然氣溫度低于5 °C時，應將出口天然氣進行加熱，通常采用水浴式加熱器或者空浴式加熱器，需要消耗大量的能源。
【發明內容】
[0006]有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種高壓液態天然氣節能減壓汽化系統及汽化方法，將LNG的壓力能轉化為電能，并為LNG進一步汽化為CNG提供熱量補償。
[0007]為實現上述目的，本發明公開了一種高壓液態天然氣節能減壓汽化系統，包括液體膨脹機、發電機、熱補償組件和輸送管道，所述發電機與所述液體膨脹機機械連接、與所述熱補償組件電連接;所述輸送管道輸送的液態的第一流體流經液體膨脹機做功并減壓為液態的第二流體，所述液體膨脹機帶動所述發電機進行發電，發出的電能傳輸至所述熱補償組件后、所述熱補償組件將所述第二流體加熱，所述第二流體吸熱并汽化為第三流體。
[0008]進一步地，所述熱補償組件為熱栗。
[0009]進一步地，所述第一流體的壓力為10?150kg/cm2。
[0010]進一步地，所述第一流體為LNG。
[00?? ] 進一步地，所述第二流體的壓力為30?50kg/cm2。
[0012]進一步地，所述第二流體為LNG。
[0013]進一步地，所述第三流體的壓力為2.5?5kg/cm2。
[0014]進一步地，所述第三流體為CNG。
[0015]進一步地，所述液體膨脹機為雙螺桿膨脹機。
[0016]本發明還公開了一種高壓液態天然氣節能減壓汽化方法，其特征在于，輸送管道輸送液態的第一流體流經液體膨脹機做功并減壓為液態的第二流體。
[0017]進一步地，液體膨脹機帶動發電機進行發電；發出的電能輸送到熱補償組件后、熱補償組件將第二流體加熱。
[0018]進一步地，第二流體吸熱并汽化為第三流體。
[0019]進一步地，所述熱補償組件為熱栗。
[0020]本發明的有益效果是:將高壓液態天然氣的壓力能轉換為熱能，為液態天然氣的進一步汽化提供熱量補償，在避免汽化過程的吸熱導致設備凍結的前提下，還減少了能量的損失，節約了加熱天然氣所用的能源。
[0021]以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特征和效果。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明一種高壓液態天然氣節能減壓汽化系統的結構示意圖；
[0023]圖1中，1-雙螺桿膨脹機，2-發電機，3-熱栗，4-第一流體，5_第二流體，6_第三流體。
【具體實施方式】
[0024]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0025]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
[0026]此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0027]在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0028]在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0029]如圖1所示，雙螺桿膨脹機I與電動機2機械連接。雙螺桿膨脹機通常也稱為螺桿膨脹機，與汽輪機、內燃機等熱機相比，螺桿膨脹機的發展歷程較短，是一種比較新穎的熱動力機械。其結構與雙螺桿壓縮機基本相同，并按流體壓縮的逆原理工作。主要由一對互相嚙合的螺桿轉子和機殼組成，轉子與轉子、轉子與機殼之間以間隙密封，形成容積可連續變化的工作腔，含有熱量的流體工質進入工作腔，驅動轉子旋轉做功，在做功的同時工質的壓力和溫度降低，以此實現熱功轉換。
[0030]發電機2與熱栗3電連接，雙螺桿膨脹機I帶動發電機2發出的電能傳輸至熱栗3。高壓液態天然氣通過管道輸入雙螺桿膨脹機I，在其中膨脹做功后減壓，壓力降低后(仍為液態)經過熱栗并進一步減壓和汽化，吸收大量熱量;發電機2傳出的電能傳輸到熱栗3，熱栗3作為熱補償組件給天然氣流補償熱量，避免系統及各附件凍結。
[0031]具體來說，高壓液態天然氣(LNG)即第一流體4的壓力為120kg/cm2，經由管道流入雙螺桿膨脹機I并做功減壓，得到減壓后的液態天然氣(LNG)即第二流體5，壓力為40kg/cm2，經過一段距離的傳輸后繼續流入后續管道并進行進一步的減壓和膨脹為加壓的氣態天然氣(CNG)，壓力為4kg/cm2。該減壓膨脹過程需要吸收大量的熱量，使得管道的溫度急劇下降，會造成管道及配套設施的凍結。故在液態天然氣(LNG)膨脹段設置熱栗3，前述由發電機2發出的電能傳送至該熱栗3，熱栗3將環境中的低品位熱能轉移并給管道加熱，進而給大量降溫的天然氣流體進行加熱。汽化后的天然氣(CNG)可進一步傳輸至天然氣門站進行配氣，供給下游用戶使用。
[0032]熱栗技術是近年來在全世界倍受關注的新能源技術。人們所熟悉的“栗”是一種可以提高位能的機械設備，比如水栗主要是將水從低位抽到高位;而“熱栗”是一種能從自然界的空氣、水或土壤中獲取低位熱能，經過電能做功，提供可被人們所用的高位熱能的裝置，與空調制冷的工作原理是一致的。
[0033]以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
【主權項】
1.一種高壓液態天然氣節能減壓汽化系統，其特征在于，包括液體膨脹機、發電機、熱補償組件和輸送管道，所述發電機與所述液體膨脹機機械連接、與所述熱補償組件電連接；所述輸送管道輸送的液態的第一流體流經液體膨脹機做功并減壓為液態的第二流體，所述液體膨脹機帶動所述發電機進行發電，發出的電能傳輸至所述熱補償組件后、所述熱補償組件將所述第二流體加熱，所述第二流體吸熱并汽化為第三流體。2.根據權利要求1所述的高壓液態天然氣節能減壓汽化系統，其特征在于，所述熱補償組件為熱栗。3.根據權利要求1所述的高壓液態天然氣節能減壓汽化系統，其特征在于，所述第一流體的壓力為100?I5Okg/Cm204.根據權利要求3所述的高壓液態天然氣節能減壓汽化系統，其特征在于，所述第一流體為LNG。5.根據權利要求1所述的高壓液態天然氣節能減壓汽化系統，其特征在于，所述第二流體的壓力為3O?5Okg/Cm206.根據權利要求5所述的高壓液態天然氣節能減壓汽化系統，其特征在于，所述第二流體為LNG。7.根據權利要求1或2所述的高壓液態天然氣節能減壓汽化系統，其特征在于，所述第三流體的壓力為2.5?5kg/cm208.根據權利要求7所述的高壓液態天然氣節能減壓汽化系統，其特征在于，所述第三流體為CNG。9.根據權利要求1所述的高壓液態天然氣節能減壓汽化系統，其特征在于，所述液體膨脹機為雙螺桿膨脹機。10.一種高壓液態天然氣節能減壓汽化方法，其特征在于，輸送管道輸送液態的第一流體流經液體膨脹機做功并減壓為液態的第二流體;液體膨脹機帶動發電機進行發電；發出的電能輸送到熱補償組件后、熱補償組件將第二流體加熱；第二流體吸熱并汽化為第三流體。11.根據權利要求10所述的高壓液態天然氣節能減壓汽化方法，其特征在于，所述熱補償組件為熱栗。
【文檔編號】F03C2/08GK105863951SQ201610237513
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月15日
【發明人】潘凡峰, 汪雍, 趙錦飛
【申請人】上海開山中夏節能科技有限公司