一種利用太陽能熱泵氣化lng的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于利用太陽能氣化LNG技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用太陽能熱栗氣化LNG(液化天然氣)的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣在-162°C和常壓下可被液化成無色無味的液體，稱為液化天然氣(LNG)。由于天然氣液化后體積能縮小600倍，便于經(jīng)濟(jì)地儲存和運(yùn)輸，因此，全球很多國家地區(qū)以LNG的形式進(jìn)行天然氣貿(mào)易，同時，許多國家利用LNG對本國國內(nèi)遠(yuǎn)離氣田且無長輸管線的地區(qū)供氣。LNG作為燃料或工業(yè)原料時，使用前必須由氣化器提供一定熱量使其氣化成常溫氣體狀態(tài)。熱量可以從環(huán)境空氣和水中獲得，也可以通過燃料燃燒、熱水或蒸汽中得到。
[0003]常用的氣化器有空溫式氣化器、開架式氣化器、浸沒燃燒式氣化器和水浴式氣化器。
[0004]空溫式氣化器利用大氣環(huán)境下的空氣氣化LNG，當(dāng)氣溫較低時，氣化器表面容易出現(xiàn)堆霜結(jié)冰現(xiàn)象，嚴(yán)重影響氣化器的氣化能力，所以一般采用兩組空溫式氣化器，一組除霜除冰時，另一組運(yùn)行氣化LNG，這不僅加大了設(shè)備投資，而且占地面積大。同時，空溫式氣化器氣化LNG過程中，空氣中的水分遇到冷表面會結(jié)露冷凝，經(jīng)測算，在15°C、相對濕度60%的環(huán)境里，氣化產(chǎn)生INm3天然氣將產(chǎn)生0.1L冷凝水，通常這些冷凝水直接排放，造成了很大的浪費(fèi)，還對周圍生態(tài)環(huán)境造成了影響。
[0005]開架式氣化器利用江、河、湖、海里的水氣化LNG，氣化后的水再排回江、河、湖、海，這些自然界的水在氣化LNG過程中，由于低溫會導(dǎo)致水中微生物的死亡，并且經(jīng)過開架式氣化器后的水排回到江、河、湖、海會影響水域生態(tài)環(huán)境。
[0006]浸沒燃燒式燃燒器利用燃?xì)馊紵苯酉蛩信懦鰺煔?，加熱水，熱水沿著氣化器的管路向上流動加熱管?nèi)的LNG，具有很高的熱效率，但燃燒需要消耗一定量的天然氣，也需要利用水資源作為換熱媒介。
[0007]水浴式氣化器利用熱水加熱氣化器管內(nèi)的LNG使其氣化，由于熱水強(qiáng)制流動，且內(nèi)外溫差大，水浴式氣化器具有尺寸小的特點，但需要消耗大量電能或化石燃料制備熱水，同樣還需要消耗水源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種利用太陽能熱栗氣化LNG的系統(tǒng)及方法。
[0009]一種優(yōu)選的利用太陽能熱栗氣化LNG的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括直膨式太陽能熱栗、空溫式氣化器7、水浴式氣化器8、冷凝水集水槽9、冷凝水蓄水池11、LNG儲罐14、供氣管網(wǎng)28、輸水栗12和循環(huán)栗13;
[0010]所述直膨式太陽能熱栗包括兩組，每組中壓縮機(jī)2、集熱蒸發(fā)器I和膨脹閥4通過管路依次連接;空氣冷凝器3通過管路連接在第一組的壓縮機(jī)2和膨脹閥4之間，形成第一條閉合的制冷劑循環(huán)通道;水冷凝器5通過管路連接在第二組的壓縮機(jī)2和膨脹閥4之間，形成第二條閉合的制冷劑循環(huán)通道；
[0011]所述集熱蒸發(fā)器I包括基板29、制冷劑盤管30、LNG盤管31和粘結(jié)固定板32，所述基板29和粘結(jié)固定板32采用鋁板，基板29的外表面涂有太陽能選擇性吸收涂層;所述制冷劑盤管30為蛇形紫銅盤管，所述LNG盤管31為蛇形鎳合金鋼盤管，LNG盤管31套入制冷劑盤管30內(nèi)形成同心套管，并通過粘膠將套管固定在基板29和粘結(jié)固定板32之間；
[0012]第一組直膨式太陽能熱栗中的集熱蒸發(fā)器I，其制冷劑盤管30為第一條制冷劑循環(huán)通道的一段，其LNG盤管31的入口與第一LNG旁通管16的出口連接，出口與第一LNG輸出管17的入口連接;第二組直膨式太陽能熱栗中的集熱蒸發(fā)器I，其制冷劑盤管30為第二條制冷劑循環(huán)通道的一段，其LNG盤管31的入口與第二LNG旁通管16'的出口連接，出口與第二LNG輸出管17'的入口連接；
[0013]所述LNG儲罐14的LNG出口分別連接至第一LNG旁通管16的入口、第二LNG旁通管16'的入口、空溫式氣化器7的LNG入口和水浴式氣化器8的LNG入口 ；第一LNG輸出管17的出口連接至空溫式氣化器7的LNG入口，空溫式氣化器7的LNG出口分為兩路，一路連接至供氣管網(wǎng)28，另一路連接至水浴式氣化器8的LNG入口 ；第二LNG輸出管17 ’的出口連接至水浴式氣化器8的LNG入口，水浴式氣化器8的LNG出口連接至供氣管網(wǎng)28;
[0014]所述空溫式氣化器7下方設(shè)有冷凝水集水槽9，冷凝水集水槽9通過冷凝水輸水渠10與冷凝水蓄水池11連接，所述冷凝水蓄水池11依次通過冷凝水管21和輸水栗12與水冷凝器5的入水口連接，水冷凝器5的出水口通過循環(huán)栗13與水浴式氣化器8的入水口連接，水浴式氣化器8的出水口連接至水冷凝器5的入水口，形成一條閉合的水循環(huán)通道；
[0015]所述空氣冷凝器3和空溫式氣化器7共用一個風(fēng)機(jī)6。
[0016]另一種優(yōu)選的利用太陽能熱栗氣化LNG的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括直膨式太陽能熱栗、空溫式氣化器7、水浴式氣化器8、冷凝水集水槽9、冷凝水蓄水池11、LNG儲罐14、供氣管網(wǎng)28、輸水栗12和循環(huán)栗13;
[0017]所述直膨式太陽能熱栗為，壓縮機(jī)2、集熱蒸發(fā)器I和膨脹閥4通過管路依次連接，空氣冷凝器3和水冷凝器5并聯(lián)后連接在壓縮機(jī)2和膨脹閥4之間，形成兩條閉合的制冷劑循環(huán)通道；
[0018]所述集熱蒸發(fā)器I包括基板29、制冷劑盤管30、LNG盤管31和粘結(jié)固定板32，所述基板29和粘結(jié)固定板32采用鋁板，基板29的外表面涂有太陽能選擇性吸收涂層;所述制冷劑盤管30為蛇形紫銅盤管，所述LNG盤管31為蛇形鎳合金鋼盤管，LNG盤管31套入制冷劑盤管30內(nèi)形成同心套管，并通過粘膠將套管固定在基板29和粘結(jié)固定板32之間；
[0019]所述集熱蒸發(fā)器I的制冷劑盤管30為制冷劑循環(huán)通道的一段，LNG盤管31的入口與LNG旁通管的出口連接，出口與LNG輸出管的入口連接；
[0020]所述LNG儲罐14的LNG出口分別連接至LNG旁通管的入口、空溫式氣化器7的LNG入口和水浴式氣化器8的LNG入口 ；LNG輸出管的出口連接至空溫式氣化器7或水浴式氣化器8的LNG入口，空溫式氣化器7的LNG出口分為兩路，一路連接至供氣管網(wǎng)28，另一路連接至水浴式氣化器8的LNG入口；水浴式氣化器8的LNG出口連接至供氣管網(wǎng)28;
[0021]所述空溫式氣化器7下方設(shè)有冷凝水集水槽9，冷凝水集水槽9通過冷凝水輸水渠10與冷凝水蓄水池11連接，所述冷凝水蓄水池11依次通過冷凝水管21和輸水栗12與水冷凝器5的入水口連接，水冷凝器5的出水口通過循環(huán)栗13與水浴式氣化器8的入水口連接，水浴式氣化器8的出水口連接至水冷凝器5的入水口，形成一條閉合的水循環(huán)通道；
[0022]所述空氣冷凝器3和空溫式氣化器7共用一個風(fēng)機(jī)6。
[0023]所述空氣冷凝器3為表面式加熱器，制冷劑在管內(nèi)流動，空氣由風(fēng)機(jī)6加壓后強(qiáng)制流過管外表面;所述水冷凝器5采用冷凝盤管浸沒于蓄熱水箱內(nèi)，制冷劑在冷凝盤管內(nèi)流動。
[0024]所述空溫式氣化器7為管殼式換熱器或者為帶有通風(fēng)罩的鋁翅片管換熱器，空溫式氣化器7設(shè)置一個或多個，為多個時，采用并聯(lián)方式布置;所述水浴式氣化器8為任何一種水浴式氣化器，包括開架式氣化器或管殼式換熱器。
[0025]所述冷凝水蓄水池11為埋地式防滲漏水蓄水池。
[0026]所述輸水栗12的出口處設(shè)置冷凝水旁路22。
[0027]所述LNG儲罐14的LNG出口連接至空溫式氣化器7的LNG入口的支路上設(shè)有第一止回閥24;所述LNG儲罐14的LNG出口連接至水浴式氣化器8的LNG入口的支路上設(shè)有第二止回閥24';所述輸水栗12連接至水冷凝器5的入水口的管路上設(shè)有第三止回閥25;第一止回閥24、第二止回閥244卩第三止回閥25以保證管道內(nèi)壓力異常時不會倒流。
[0028]所述冷凝水管21的入口處設(shè)有過濾器20。
[0029]一種利用太陽能熱栗氣化LNG的系統(tǒng)氣化LNG的方法，制冷劑通過空氣冷凝器3和水冷凝器5將集熱蒸發(fā)器I從太陽輻射和周圍空氣中吸收的熱量加熱各自的傳熱介質(zhì);經(jīng)空氣冷凝器3加熱的空氣在風(fēng)機(jī)6的作用下流過空溫式氣化器7加熱輸入的LNG使其氣化，氣化過程中熱空氣在空溫式氣化器7表面凝結(jié)的冷凝水集中收集到冷凝水集水槽9，通過冷凝水輸水渠10輸送至冷凝水蓄水池11，并由輸水栗12加壓后送入水冷凝器5中吸收制冷劑釋放的熱量，然后由循環(huán)栗13輸送至水浴式氣化器8氣化輸入的LNG，換熱后的水流入水冷凝器5形成水循環(huán)；
[0030]從LNG儲罐14流出的一部分LNG進(jìn)入LNG盤管31吸收制冷劑盤管3O中制冷劑的熱量，通過控制裝置控制進(jìn)入LNG盤管31的LNG流量，保證流出集熱蒸發(fā)器I的LNG—直維持液態(tài)，同時保證集熱蒸發(fā)器I表面溫度比周圍空氣溫度低10°C，進(jìn)而保證直膨式