[发明专利]一种利用相变冷媒传递LNG冷能的装置及方法

说明书

本发明公开了一种利用相变冷媒传递LNG冷能的装置和方法，所述装置包括并联在原管路的LNG冷能传递系统、PLC，所述LNG冷能传递系统包括第一换热器、膨胀阀、第二换热器、第一调节阀、第二调节阀、复热器、四通阀、压缩机等，所述第一调节阀一端连接原管路的增压泵输出端，另一端连接所述第二换热器的一冷媒接口，所述第二换热器的另一冷媒接口通过管路依次连接第二调节阀、复热器、调压计量器输入端；第二换热器的两热媒接口分别连接四通阀的一个接口和膨胀阀，所述四通阀的另外三个接口分别连接第一换热器、压缩机的输入口和输处口。本发明简单易实施、换热效率高、适用范围广等优点，可以使用该工艺扩大LNG冷能利用的范围。

技术领域

本发明涉及天然气冷能领域，具体涉及一种利用相变冷媒传递LNG冷能的装置及方法。

背景技术

LNG（液化天然气）是一种高效清洁能源，是天然气贮存和运输的主要形式，密度为气态天然气的625倍，极大的减少了天然气的储存和运输成本。目前我国已投运的大型LNG接收站有14座，据预测到2020年中国对LNG的需求量将达到4600万吨。低温LNG（-162℃）在气化为常温气体是会释放出约830MJ/t的冷能，将其用于发电可转化为约200kW·h的电能，可见冷能回收利用的经济和节能效益是巨大的。现在LNG冷能回收方法主要有冷能发电、空气分离、制备液体二氧化碳和干冰、制冰及冷库制冷等。

相变冷媒是一种在换热降温过程中自身发生物态变化的制冷剂，相变过程中冷媒的潜热得到充分利用，对冷量吸收能力增强，对应的可以减少冷媒使用量及冷媒循环所需要的费用。热虹吸式换热器是一种自循环式换热器，进入换热器的气体由于降温而液化，导致换热器内部压力降低，入口处气体不断被“虹吸”入换热器，不需要外加输送泵就可以不断循环。

中国专利CN107940897A、CN107940893A和CN108005739A分别公开了三种LNG冷能梯级利用的方法，都提出对LNG的冷能进行三步转移，首先用LNG冷能进行液化分离空气或轻烃回收或冷能发电，再进行油气伴生气凝液回收或制取液化CO2及干冰或低温粉碎废旧橡胶，最后进行仓库制冷或海水淡化。其中的冷媒在循环过程中均需要外加泵提供动力，消耗大量电能。

中国专利CN106288650A公开了一种常温氮气回收冷能工艺，其中LNG分两路进入LNG冷箱，一路进入换热器与常温氮气换热，对氮气进行初步冷却；另一路进入闪蒸罐进行闪蒸，通过闪蒸罐的LNG分成气相和液相，液相LNG降温至深冷与氮气换热，使氮气液化。其中利用沸点很低的氮气作为冷媒，需要使用闪蒸罐进行闪蒸，只能使氮气部分液化，还增加设备费用。

发明内容

本发明的目的在于针对上面提出的和目前已有的LNG冷能利用中的问题，提出一种利用相变冷媒传递LNG冷能的装置及方法，在保证一级相变冷媒正常液化的同时，解决了因一级相变冷媒过冷导致的冻堵，具有冷能传递系统简单易实施、换热效率高、适用范围广等优点，可以使用该工艺扩大LNG冷能利用的范围。

本发明实现上述目的的技术方案为：

一种利用相变冷媒传递LNG冷能的装置，包括并联在原管路的LNG冷能传递系统、PLC，

所述并联在原管路的LNG冷能传递系统，包括：

第一换热器、膨胀阀、设置有温压变送器的第二换热器、第一调节阀、第二调节阀、复热器、四通阀、压缩机、第三调节阀，

所述第一调节阀一端连接原管路的增压泵输出端，另一端连接所述第二换热器的一冷媒接口，所述第二换热器的另一冷媒接口通过管路依次连接第二调节阀、复热器、原管路的调压计量器输入端；所述第二换热器的两热媒接口分别连接四通阀的一个接口和膨胀阀，所述膨胀阀的另一端连接第一换热器的一冷媒接口，所述四通阀的另外三个接口分别连接第一换热器的另一冷媒接口、压缩机的输入口、压缩机的输处口；所述第三调节阀连接于一级相变冷媒和压缩机输入口之间；所述第一换热器的两热媒接口依次连接二级冷媒；