[发明专利]液化天然气再气化中的用于废热回收和环境空气蒸发器的配置和方法

说明书

本申请是申请号200980127856.2、申请日2009年7月17日、发明名称“液化天然气再气化中的用于废热回收和环境空气蒸发器的配置和方法”的中国发明专利申请的分案申请。

本申请要求我们共同待审的于2008年7月17日提交的序列号为61/081636的美国临时申请的优先权。

技术领域

本发明的领域是LNG（液化天然气）再气化，尤其是使用环境空气蒸发和低级/废热的再气化。

背景技术

LNG蒸发是相对能量密集（energy intensive）的过程，其通常需要等于在LNG中大约1.5%能量含量的热负荷。该显著的能量要求通常通过使用海水作为外部热源来满足。然而，使用海水再气化LNG是有环境问题的，因为水的局部还原会不利地影响海洋生物循环和环境。替代性地，可使用在水下燃烧蒸发器中的燃料气体燃烧来蒸发LNG。然而，这种系统需要燃料气体并且趋于产生不期望的排放物。

在再气化液化气体的其它已知方法中，环境空气被用作环境空气蒸发器的热源。虽然这种类型的蒸发器在低温设备（例如，氮蒸发器）中是十分常见的，但是环境空气蒸发器通常受限于相对小的容量，并且在大多数情形中不能产生来自LNG的环境温度气体产物。当应用于LNG蒸发时，环境空气蒸发器通常产生在大约-40 ℉的蒸发产物，这对于大多数管线规格来说是不可接受的。为了增加蒸发LNG的温度，热量被补充给环境空气蒸发器，如美国专利No. 7,392,767中所教导的那样。在此，采用骤冷塔（quench column）作为用于加热循环液体的热源，并且采用附加的间接热交换器以产生热液体流，该热液体流供应热量以蒸发LNG。虽然这种骤冷塔配置在一些废热回收配置中可能有效，尤其是来自气轮机排气的废热，但是不可避免的是将排气过冷至低于排气露点的温度，从而导致不期望的废副产物，该副产物必须被中和或者以其它方式处理。

替代性地，如在美国专利No. 5,251,452中所描述的，LNG环境空气蒸发器能够使用循环加热和除霜来操作。虽然这种蒸发在概念上是简单的并且不需要LNG作为燃料源，然而仍存在各种不利之处。其中，这种环境空气蒸发方案通常需要相对大数量的空气蒸发器、测试空间、以及因而高操作和资本成本。为了防止上述缺陷中的至少一些，已经描述各种新的配置，其帮助在LNG接收终端回收电力。在这种配置中，LNG被用作用于产生电力的散热装置、和/或发电设备的燃料，如在我们共同待审的序列号为PCT/US03/25372的国际专利申请（公布为WO 2004/109206 Al）、PCT/US03/26805（公布为WO 2004/109180 Al）和PCT/US05/24973（公布为WO 2006/019900 Al）中所描述的，上述文献均以引用的方式并入本文中。

虽然这些配置中的大多数趋于将能量消耗降低至少一些程度（例如，经由环境空气蒸发器和/或来自气轮机排气的废热回收），但是这种配置常常在产生液体流出物方面仍是相对低效的，在电力产生效率方面没有明显改进。在其它已知配置中，如在美国专利No. 5,457,951中所描述的，LNG使用热传递介质在集成组合循环发电设备中再气化，其中蒸气循环的工作流体与LNG在其中蒸发的热交换器中的热交换流体进行热交换，且其中热交换流体进一步制冷压缩机的进口空气。然而，这种配置通常受限于常规热交换器并且因而不能利用环境空气交换器的益处。

因此，虽然本领域已知用于具有LNG利用和/或再气化的发电设备的多种过程和配置，但是几乎所有的发电设备都具有一个或多个不足。因而，在LNG再气化的环境空气蒸发器领域，仍存在提供用于废热回收的改进配置和方法的需求。

发明内容

本发明涉及一种LNG再气化的配置和方法，其中来自环境空气和非环境空气源的热量被用于蒸发LNG。最优选地，所构想的方法和配置包括环境空气蒸发器和热交换器，其中热传递介质加热来自环境空气蒸发器的蒸发天然气，其中热传递介质使用主要且持续的源加热，该主要且持续的源提供足够的热量以将蒸发天然气升高至管线传输温度。