本發(fā)明涉及液化天然氣技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于車間降溫的LNG冷量利用系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，液化天然氣(LNG)是將天然氣冷卻到-162℃左右凝結(jié)的液體,是天然氣儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)闹饕问?。隨著能源需求的不斷增長(zhǎng)，LNG產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將對(duì)優(yōu)化我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)、有效解決能源供應(yīng)安全、生態(tài)環(huán)境保護(hù)的雙重問題，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮著重要的作用。目前，天然氣工業(yè)在世界各國(guó)陸續(xù)興起并不斷發(fā)展。

近年來，天然氣逐漸發(fā)展到居民用戶，且應(yīng)用越來越廣泛。由于LNG作為燃料，使用時(shí)必須是達(dá)到0℃以上，所以必須要將LNG氣化，但是LNG在氣化過程中會(huì)產(chǎn)生大量的冷量，LNG的冷能值達(dá)837kJ/kg，如果對(duì)這些冷量不回收利用，就會(huì)造成能源的大量浪費(fèi)。現(xiàn)在，車間的溫度受周圍環(huán)境影響較大，現(xiàn)有的制冷技術(shù)大多是機(jī)械制冷，需要耗電，成本高。如何采用合理的方式將LNG冷能存儲(chǔ)下來，并能應(yīng)用到車間制冷，是一項(xiàng)既節(jié)能又環(huán)保的技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，熱交換效率高，能量利用率大；通過有效利用中間介質(zhì)及過熱介質(zhì)的物理性質(zhì)將LNG冷量轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)，安全系數(shù)高，使用效果好的用于車間降溫的LNG冷量利用系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于車間降溫的LNG冷量利用系統(tǒng)，包括與LNG儲(chǔ)液罐的出口連接的液化天然氣傳輸系統(tǒng)和與液化天然氣傳輸系統(tǒng)連接的液化天然氣冷量回收系統(tǒng)，所述液化天然氣冷量回收系統(tǒng)的進(jìn)出口分別與車間的進(jìn)出口連接；

所述液化天然氣傳輸系統(tǒng)包括與LNG儲(chǔ)液罐出口連接的冷凝器，所述冷凝器的天然氣流道出口與過熱器的天然氣流道入口連接，所述過熱器的天然氣流道出口與燃?xì)庥脩暨B接；

所述液化天然氣冷量回收系統(tǒng)包括中間介質(zhì)蓄冷池，所述中間介質(zhì)蓄冷池的出口通過管道經(jīng)低溫泵與過熱器的過熱介質(zhì)流道入口連接，所述過熱器的過熱介質(zhì)流道出口經(jīng)蒸發(fā)器與車間入口連接，所述蒸發(fā)器與冷凝器連接在一起，所述車間的出口通過管道與中間介質(zhì)蓄冷池的入口連接。

所述LNG冷量利用系統(tǒng)還包括備用系統(tǒng)，所述備用系統(tǒng)包括與LNG儲(chǔ)液罐出口連接的空溫汽化器，所述空溫式氣化器的出口與與燃?xì)庥脩暨B接。

所述中間介質(zhì)蓄冷池與低溫泵之間還設(shè)有過濾裝置。

所述蓄冷池上裝有注液裝置和泄放裝置。

所述蒸發(fā)器與冷凝器為一體式的管殼式結(jié)構(gòu)，所述過熱器為板式結(jié)構(gòu)。

所述LNG儲(chǔ)液罐和空溫汽化器之間、所述冷凝器和過熱器之間分別設(shè)有壓力表、溫度計(jì)、流量計(jì)和截止閥。

所述蒸發(fā)器中的中間介質(zhì)為丙烷，凝固點(diǎn)為-187.6℃，沸點(diǎn)為-42℃；所述中間介質(zhì)蓄冷池中的過熱介質(zhì)為60%乙二醇溶液，冰點(diǎn)為-48.3℃，沸點(diǎn)為197.3℃。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：采用管式換熱與板式換熱，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，熱交換效率高，能量利用率大；有效利用中間介質(zhì)及過熱介質(zhì)的物理性質(zhì)將LNG冷量轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)，安全系數(shù)高，使用效果好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、LNG儲(chǔ)液罐，2、空溫式氣化器，3、燃?xì)庥脩簦?、冷凝器，5、蒸發(fā)器，6、過熱器，7、車間，8、中間介質(zhì)蓄冷池，9、過濾裝置，10、低溫泵。

具體實(shí)施方式

下面是結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

參照?qǐng)D1，一種用于車間降溫的LNG冷量利用系統(tǒng)，包括與LNG儲(chǔ)液罐1的出口連接的液化天然氣傳輸系統(tǒng)和與液化天然氣傳輸系統(tǒng)連接的液化天然氣冷量回收系統(tǒng)。

其中，液化天然氣傳輸系統(tǒng)包括冷凝器4、過熱器6和燃?xì)庥脩?，冷凝器4、過熱器6和燃?xì)庥脩?依次連接組成LNG氣化回路。冷凝器4與LNG儲(chǔ)液罐1的出口連接，冷凝器4的天然氣流道出口與過熱器6的天然氣流道入口連接，過熱器6的天然氣流道出口與燃?xì)庥脩暨B接。這樣液化天然氣通過LNG儲(chǔ)液罐1的出口流出，進(jìn)入冷凝器4與過熱介質(zhì)交換熱量，LNG燃料經(jīng)冷凝器4中與丙烷蒸汽熱交換后，LNG溫度由-162℃降至-40℃，然后經(jīng)由過熱器6過熱后溫度由-40℃升至0℃，供燃?xì)庥脩羰褂谩?/p>

上述的液化天然氣冷量回收系統(tǒng)包括中間介質(zhì)蓄冷池8，中間介質(zhì)蓄冷池8內(nèi)的過熱介質(zhì)為60%乙二醇溶液，冰點(diǎn)為-48.3℃，沸點(diǎn)為197.3℃。中間介質(zhì)蓄冷池8的出口通過管道經(jīng)低溫泵10與過熱器6的過熱介質(zhì)流道入口連接，過熱器6的過熱介質(zhì)流道出口經(jīng)蒸發(fā)器5與車間7的制冷入口連接，車間7的出口通過管道與中間介質(zhì)蓄冷池8的入口連接。上述蒸發(fā)器5中的中間介質(zhì)為丙烷，凝固點(diǎn)為-187.6℃，沸點(diǎn)為-42℃。具體為：60%乙二醇溶液從中間介質(zhì)蓄冷池8的出口流出后，先進(jìn)入過熱器6內(nèi)與天然氣進(jìn)行換熱，然后乙二醇溶液進(jìn)入蒸發(fā)器5的管程與蒸發(fā)器5殼程中的丙烷換熱蒸發(fā)，使蒸發(fā)器5中的丙烷蒸汽進(jìn)入冷凝器4與管程中的LNG換熱，乙二醇溶液吸收LNG的冷量后進(jìn)入車間7內(nèi)進(jìn)行降溫，再進(jìn)入中間介質(zhì)蓄冷池8中，經(jīng)由過濾裝置9由低溫泵10壓入過熱器6內(nèi)重復(fù)循環(huán)。

具體使用時(shí)，LNG燃料經(jīng)冷凝器4中與丙烷蒸汽熱交換后，LNG溫度由-162℃降至-40℃，NG經(jīng)由過熱器6過熱后溫度由-40℃升至0℃，供燃?xì)庥脩羰褂?。蒸發(fā)器5殼程中的中間介質(zhì)丙烷在管程乙二醇溶液的加熱下蒸發(fā)，氣體上升到冷凝器4中與管程中的LNG換熱。

另外，過熱器6中的乙二醇溶液與NG換熱，進(jìn)口溫度為15℃，出口溫度為10℃，乙二醇溶液進(jìn)入蒸發(fā)器5的管程與殼程中的丙烷換熱，出口溫度為-10℃。而經(jīng)過蒸發(fā)器5中的乙二醇溶液進(jìn)入車間7，實(shí)現(xiàn)降溫，再進(jìn)入中間介質(zhì)蓄冷池8中，經(jīng)由過濾裝置9由低溫泵10壓入過熱器6。乙二醇溶液可重復(fù)在過熱器、冷凝器中放熱，并在車間7中吸熱后循環(huán)使用。

另外，LNG冷量利用系統(tǒng)還包括備用系統(tǒng)，備用系統(tǒng)包括與LNG儲(chǔ)液罐1出口連接的空溫汽化器2，空溫式氣化器2的出口與燃?xì)庥脩?連接。

中間介質(zhì)蓄冷池8上裝有注液裝置和泄放裝置，可添加或釋放乙二醇溶液。冷凝器4、蒸發(fā)器5為管殼式結(jié)構(gòu)，過熱器6為板式結(jié)構(gòu)。在LNG儲(chǔ)液罐1和空溫汽化器2之間、在冷凝器4和過熱器6之間分別設(shè)有壓力表、溫度計(jì)、流量計(jì)和截止閥。整個(gè)管道系統(tǒng)上根據(jù)需要設(shè)有流量計(jì)、溫度計(jì)、壓力表。

上述的蒸發(fā)器5、冷凝器4中的中間介質(zhì)為相變介質(zhì)。本發(fā)明中所需中間介質(zhì)是與LNG直接換熱，因此中間介質(zhì)的凝固點(diǎn)應(yīng)盡量低，且沸點(diǎn)應(yīng)盡量高，否則在換熱過程中，中間介質(zhì)容易凝固并且阻塞管道。另外，為了盡可能多的回收LNG的冷能，應(yīng)選擇相變潛熱較大的介質(zhì)作為中間介質(zhì)。本著安全、易得、耐用，對(duì)臭氧層無破壞作用（ODP值為零），溫室效應(yīng)小（GWP值盡可能?。┑脑瓌t，所述的相變介質(zhì)優(yōu)選丙烷（R290）。

上述的過熱介質(zhì)為無相變介質(zhì)。本發(fā)明中所需的過熱介質(zhì)主要是接受NG傳遞來的冷量，因溫差減小，故而對(duì)介質(zhì)的要求不是很高，可采用無相變介質(zhì)，鑒于蒸發(fā)器中的冷量交換是在低溫下進(jìn)行，介質(zhì)凝固點(diǎn)還是要低，所述的無相變介質(zhì)優(yōu)選60%乙二醇水溶液。

上述的蒸發(fā)器5、冷凝器4為一體式的管式換熱結(jié)構(gòu)，過熱器6為板式結(jié)構(gòu)。利用中間介質(zhì)的蒸發(fā)、冷凝與管程LNG換熱，熱交換效率高，能量利用率大；過熱器6為板式結(jié)構(gòu)，采用過熱介質(zhì)和NG逆流換熱，效率極大的提高，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。

上述的蒸發(fā)器5中出來的60%乙二醇溶液中存儲(chǔ)著LNG氣化過程中的冷量。本發(fā)明中車間7受熱負(fù)荷影響較大，當(dāng)車間溫度在25℃以上時(shí)，LNG在冷凝器4中將LNG中的冷量存儲(chǔ)于中間介質(zhì)丙烷中，在蒸發(fā)器5中丙烷和60%乙二醇溶液進(jìn)行熱交換，60%乙二醇溶液進(jìn)入車間7進(jìn)行降溫，最終再進(jìn)入中間介質(zhì)蓄冷池8，經(jīng)由過濾裝置9由低溫泵10壓入過熱器，以滿足不同要求的制冷需求。

本發(fā)明分為三個(gè)環(huán)節(jié)：第一環(huán)節(jié)是LNG通過空溫式氣化器2氣化直接供燃?xì)庥脩羰褂?；第二環(huán)節(jié)是LNG通過冷凝器4、過熱器6后進(jìn)入燃?xì)庥脩?；第三環(huán)節(jié)是過熱介質(zhì)蓄冷及冷能釋放回路。這樣一來，既滿足燃?xì)庥脩魧?duì)燃?xì)鉁囟鹊囊螅帜芫S持車間的溫度，實(shí)現(xiàn)車間降溫，有效利用LNG冷量。

本發(fā)明并不限于上述的實(shí)施方式，在本領(lǐng)域技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化，變化后的內(nèi)容仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。