[发明专利]一种LNG冷能利用空分装置系统及其设计方法

权利要求书

1.一种LNG冷能利用空分装置系统，其特征在于：其包括LNG升温加热系统(1)和空分装置(2)；所述空分装置(2)包括由空气管路依次连接空压机(7)、预冷器(5)、分子筛(8)、换热器(4)、冷箱(3)；所述LNG升温加热系统(1)包括LNG储罐(14)、LNG液相增压泵及LNG输送管路；所述LNG输送管路依次连接的LNG储罐(14)、LNG液相增压泵、换热器(4)、预冷器(5)。

2.根据权利要求1所述的LNG冷能利用空分装置系统，其特征在于：所述预冷器(5)设置单级或多级换热器。

3.根据权利要求1所述的LNG冷能利用空分装置系统，其特征在于：所述换热器(4)为板式换热器或管壳式换热器或翅片管换热器。

4.根据权利要求3所述的LNG冷能利用空分装置系统，其特征在于：所述换热器(4)设置单级或多级换热器。

5.根据权利要求1所述的LNG冷能利用空分装置系统，其特征在于：所述空分装置(2)包括膨胀机、增压机、氧压机、氮压机中至少一种，所述空压机、膨胀机、增压机、氧压机、氮压机中至少一种采用电动或蒸汽轮机驱动。

6.根据权利要求1所述的LNG冷能利用空分装置系统，其特征在于：所述空分装置(2)生产的空分产品氧气、氮气或氩气等气体产品，采用高压灌装钢瓶、液相灌装钢瓶或液相低温储罐存储。

7.根据权利要求1或6所述的LNG冷能利用空分装置系统，其特征在于：LNG冷源为所述空分气体产品的液相低温储罐提供所需低温环境。

8.根据权利要求1所述的LNG冷能利用空分装置系统，其特征在于：所述LNG液相储罐设置一个或多个，多个LNG储罐中空置的储罐能够利用其保温低温环境储存液相空分气体产品。

9.一种LNG冷能利用空分装置多级换热设计方法，所述LNG冷能利用空分装置多级换热设计方法使用权利要求1-8其中任一项所述的LNG冷能利用空分装置系统，其具体方法如下：

S1：根据LNG储罐储量和最终输出天然气的温度压力流量参数，计算可利用的LNG冷源总冷量Q_LNG；

S2：根据LNG冷源总冷量Q_LNG和期望生产的空分气体产品氧气或氮气的最终压力、温度，概算可处理的进行空气液化的吸入空压机的空气总流量F_空；

S3：根据系统设备流程，计算在空气总流量F_空下，利用LNG冷源总冷量Q_LNG在换热器(4)、预冷器(5)内可实现的温度下降数值分别为T_降换热器、T_降预冷；

S4：根据系统设备流程和T_降换热器数值，设置换热器(4)中的换热器级数。

10.根据权利要求9所述的LNG冷能利用空分装置多级换热设计方法，其特征在于，所述冷源总冷量Q_LNG计算公式为：

Q_LNG＝Q_LNG潜热+Q_气升温＝F_LNG*q_LNG潜热+F_LNG*(T_供-T₁)*C_p气＝Q_换热器+Q_预冷器；

其中：

Q_LNG为LNG可用冷能量，kJ/h；

F_LNG为LNG流量kg/h；

q_LNG潜热为LNG的气化潜热kJ/kg；

C_p气单位为气态LNG的比热容kJ/kg℃。