[发明专利]LNG储罐用BOG自循环再液化回收换热系统及方法

说明书

本发明涉及一种BOG自循环再液化回收换热系统及方法。本发明系统包括BOG液化单元、循环换热网络和LN2再生单元，BOG液化单元和LN2再生单元通过循环换热网络连接循环换热及再生，循环换热网络是由多通道预冷器、多通道过冷器和多通道冷凝器封装集成的一体式复合型循环换热装置。本发明系统具有结构紧凑、无冻结、高效液化等特点，本发明系统和方法不仅能按照设计要求进行BOG的再液化与回收，还能通过LN2反复循环供冷，且所需动力装置少，BOG前期可通过自身压力推动液化循环，而LN2循环及其再生过程也不需要额外的制冷机，降低了相关设备的能耗，具有结构简单、安全节能的优点，满足了大流量BOG再液化回收的需求。

技术领域

本发明涉及低温气体液化领域，围绕液化天然气设备技术，具体涉及一种BOG自循环再液化回收换热系统及方法。

背景技术

众所周知，化石燃料包括煤、石油和天然气。迄今为止，煤炭一直作为主要的能量来源满足全球能源需求。在全球能源需求中，煤炭份额占42％，而天然气份额仅为21％。然而，对比煤炭和石油的高排放值，天然气被认为是一种清洁能源，利用其燃烧提供动力或热量时可大量减少颗粒物、硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)废料的排放，且在其同等热质条件下其温室气体排放量仅为柴油燃料的40％左右。

天然气的沸点约为-162℃，通过液化形成液化天然气LNG的方式，可使天然气的存储体积缩小超过620倍。由于世界范围内天然气储量的分布不均，其通常采用液体形式进行长距离运输和储存。迄今为止，全球在运行的LNG接收站约有124个，并以每年1％的增速上涨。若按照每个接收站大约4个储罐估算，陆上超大型LNG储罐总量约有600个。此外，海运和货船运输的小型储罐总数更是不计其数。由于环境因素以及加注操作等人为因素的影响，LNG受热部分气化变为BOG低温气体漂浮在储罐顶部，将逐渐增大储罐内部压力，甚至达到储罐临界值，若不加处理将产生严重后果。

目前，传统处理BOG的方法是排空或利用火炬燃烧，既浪费能源又会带来安全隐患和环境污染。因此，基于对LNG储罐经济性和安全性的考虑，急需一种可靠简易连续循环的BOG再液化系统。鉴于传统再液化系统流程复杂，需要添加额外制冷机与气液分离器或是改变液化天然气储罐结构、加装其他设备等，同时还存在BOG液化效率低、换热设备冻结、额外制冷量不匹配以及造价过高等缺点，导致其难以推广使用。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基于液氮LN2供冷的BOG自循环再液化回收换热系统及方法，使BOG依靠自身压力在特制的循环换热网络中反复循环进行液化后，经LNG泵重新回到储罐内；气化后的氮气则通过膨胀机和节流阀重新液化为LN2，继续循环使用。本发明克服了传统BOG液化效率低的缺点，而且LN2在膨胀节流过程中没有额外机械功输入，不需额外润滑即可循环使用，整个系统仅需初始的LN2泵以及末端的LNG泵作为动力源推动循环，安全节能，降低了相关设备的能耗，同时兼顾了无冻结、结构紧凑的特性，满足了大流量BOG再液化回收的需求。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

LNG储罐用BOG自循环再液化回收换热系统，包括BOG液化单元、循环换热网络和LN2再生单元，BOG液化单元和LN2再生单元通过循环换热网络连接循环换热及再生；其中：

所述的BOG液化循环单元，包括LNG储罐、压力开关阀P-1和LNG返回泵P-LNG；LNG储罐通过LNG压力开关阀P-1与循环换热网络入口连通，并且通过LNG返回泵P-LNG与循环换热网络出口连通；LNG储罐内过热BOG通过安全压力开关阀P-1进入循环换热网络，经过循环换热网络的已完全冷凝后液化的LNG经过与循环换热网络出口连接的LNG返回泵P-LNG返回至LNG储罐内继续储存；