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液化天然气冷能综合利用装置
申请号	CN202311753757.3	申请日	2023-12-18	公开(公告)号	CN117739574A	公开(公告)日	2024-03-22
申请人	盈德气体工程(浙江)有限公司;			发明人	郭媛; 任志强;
摘要	本申请公开了液化天然气冷能综合利用装置，包括液体缓存罐、气液换热器、出液总管以及回液总管，所述液体缓存罐的出液口通过所述出液总管与气液换热器的进液口相接，所述液体缓存罐的进液口与所述气液换热器的出液口通过所述回液总管相接，所述出液总管上接有第一出液支管及第二出液支管，所述回液总管上接有第一回液支管以及第二回液支管。本装置具有如下有益效果：可以对液化天然气汽化时产生的冷能充分吸收利用，借助液体对空分系统的各项设备进行降温冷却，不消耗水，更加节能。
权利要求	1.一种液化天然气冷能综合利用装置，包括液体缓存罐、气液换热器、出液总管以及回液总管，所述液体缓存罐的出液口通过所述出液总管与气液换热器的进液口相接，所述液体缓存罐的进液口与所述气液换热器的出液口通过所述回液总管相接，所述出液总管上接有第一出液支管及第二出液支管，所述回液总管上接有第一回液支管以及第二回液支管；其特征在于，所述汽液换热器包括换热器壳体，安装在所述换热器壳体一侧的限位套筒,还包括焊接安装在所述换热器壳体内部一端的换热架，安装在所述换热架一侧的管束组，放置在所述管束组中间位置处的滚动架以及焊接在所述管束组端部的管束端板；所述换热架包括加热器，还包括安装在另一侧的多组对接管；所述辅助热源和所述加热器外部安装有密封板，且所述密封板内部形成蓄热腔；所述对接管端部与所述管束组通过三通口连接，且三通口一端连接输送泵，所述对接管内部设有管腔。 2.如权利要求1所述的液化天然气冷能综合利用装置，其特征在于，所述滚动架内部通过外层滚珠层滚动安装有对接环，所述对接环内部安装有内层滚珠层；所述滚动架内部通过外层滚珠层滚动安装有对接环，所述对接环内部安装有内层滚珠层；所述管束组中间位置处焊接安装有焊接架，且所述焊接架与所述对接环通过所述内层滚珠层转动设置；所述对接环一侧一圈安装有限位斜面圈；所述换热器壳体与一侧的限位套筒上分别设有第一接管和第二接管；所述换热器壳体与一侧的限位套筒通过法兰盘和安装螺栓对接安装。 3.如权利要求1所述的液化天然气冷能综合利用装置，其特征在于，还包括阀门，所述出液总管、回液总管、第一出液支管、第二出液支管、第一回液总管以及第二回液总管上均安装有阀门。 4.如权利要求3所述的液化天然气冷能综合利用装置，其特征在于，所述阀门为蝶阀。 5.如权利要求1所述的液化天然气冷能综合利用装置，其特征在于，还包括泵，所述泵安装在出液总管上。 6.如权利要求5所述的液化天然气冷能综合利用装置，其特征在于，所述泵不少于两台，各台泵以并联的方式安装在出液总管上。 7.如权利要求5所述的液化天然气冷能综合利用装置，其特征在于，还包括减压阀，所述减压阀设置在液体缓存罐与泵之间。 8.如权利要求1所述的液化天然气冷能综合利用装置，其特征在于，还包括止回阀，所述止回阀安装在出液总管上。 9.如权利要求1所述的液化天然气冷能综合利用装置，其特征在于，所述液体缓存罐内存处有乙二醇溶液，且液体缓存罐内充有氮气。 10.如权利要求9所述的液化天然气冷能综合利用装置，其特征在于，所述液体缓存罐的罐顶处开设有孔。
说明书全文	液化天然气冷能综合利用装置技术领域 [0001] 本发明涉及空分设备领域，尤其涉及一种液化天然气冷能综合利用装置。背景技术 [0002] 目前的空分技术是以空气为原料，经压缩、冷却、净化、增压、膨胀、精馏生产液氧、液氮、液氩等产品，在制备上述液化气体的过程中，需要使用到空分系统，为了充分利用上述液化气体的冷能，专利公开文献CN113932513A中公开了一种利用液化气冷能利用装置，这种液化气冷能利用装置需要使用到气液换热器，但是该装置中所采用的气液换热器是如专利公告文献CN201876160U中所示的换热器，这种结构的换热器由于采用了U字管，U字管不利于气体的充分涌流，所以这种结构的换热器实际在使用过程中气体与管子的接触效果较差，造成换热效率低，降低该汽液换热器的换热效果。发明内容 [0003] 本发明针对上述问题，提出了一种液化天然气冷能综合利用装置。 [0004] 本发明采取的技术方案如下： [0005] 一种液化天然气冷能综合利用装置，包括液体缓存罐、气液换热器、出液总管以及回液总管，所述液体缓存罐的出液口通过所述出液总管与气液换热器的进液口相接，所述液体缓存罐的进液口与所述气液换热器的出液口通过所述回液总管相接，所述出液总管上接有第一出液支管及第二出液支管，所述回液总管上接有第一回液支管以及第二回液支管；所述汽液换热器包括换热器壳体，安装在所述换热器壳体一侧的限位套筒；还包括焊接安装在所述换热器壳体内部一端的换热架，安装在所述换热架一侧的管束组，放置在所述管束组中间位置处的滚动架以及焊接在所述管束组端部的管束端板；所述换热架包括加热器，还包括安装在另一侧的多组对接管；所述辅助热源和所述加热器外部安装有密封板，且所述密封板内部形成蓄热腔；所述对接管端部与所述管束组通过三通口连接，且三通口一端连接输送泵，所述对接管内部设有管腔。 [0006] 本装置中，第一出液支管与第一回液支管用于连接第一油冷却器，第二出液支管与第二回液支管用于连接第二油冷却器，液体经由第一出液支管进入第一油冷却器再进入第一回液支管，液体经由第二出液支管进入第二油冷却器再进入第二回液支管，第一油冷却器与第二油冷却器分别用于给空压机以及氮压机降温，回液总管上接有间末冷却器，从气液换热器中离开的液体进入回液总管后进入间末冷却器再回到回液总管。本装置中需要使用到液化天然气，液化天然气在汽化(液化天然气在汽化时会释放大量的冷能，使得天然气气体的温度维持在相对较低的值)之后进入气液换热器内与液体进行换热，而后再离开气液换热器，离开气液换热器之后再进入相应管道进行再利用。 [0007] 本装置在使用时，低温液体首先从液体缓存罐中离开，而后液体分成三路，第一路液体经由第一出液支管进入第一油冷却器再进入回液总管最后回到液体缓存罐，第二路液体经由经由第二出液支管进入第二油冷却器再进入回液总管最后回到液体缓存罐，弟三路液体进入气液换热器进行降温(与汽化的天然气进行换热降温)后进入间末冷却器，对间末冷却器进行减温之后再回到液体缓存罐。三路液体中第一路液体与第二路液体需要对油冷却器进行降温，回到液体缓存罐之后温度相对较高，第三路液体由于经过了气液换热器，充分吸收天然气的冷能，所以即使对间末冷却器进行降温冷却之后，第三路液体回到液体缓存罐时的温度依然是非常低的，所以第一路液体、第二路液体以及第三路液体在液体缓存罐汇合之后，可以保证液体的温度依然处于很低的状态，液体缓存罐内的液体可以无需经过降温直接再次进行对空分系统各设备的降温作业。 [0008] 本装置中，采用了新的换热器，本装置中所采用的换热器通过滚动架内部通过外层滚珠层滚动安装有对接环，对接环内部安装有内层滚珠层，管束组中间位置处焊接安装有焊接架，且焊接架与对接环通过内层滚珠层转动设置，在内部充盈气体流动时，气体流动给管束组带来作用力，使其在对接环内部转动，增加气体与管束组之间流动接触面，提升换热的效率。 [0009] 综上所述，本装置可以对液化天然气汽化时产生的冷能充分吸收利用，借助液体对空分系统的各项设备进行降温冷却，不消耗水，更加节能。 [0010] 所述滚动架内部通过外层滚珠层滚动安装有对接环，所述对接环内部安装有内层滚珠层；所述滚动架内部通过外层滚珠层滚动安装有对接环，所述对接环内部安装有内层滚珠层；所述管束组中间位置处焊接安装有焊接架，且所述焊接架与所述对接环通过所述内层滚珠层转动设置；所述对接环一侧一圈安装有限位斜面圈；所述换热器壳体与一侧的限位套筒上分别设有第一接管和第二接管；所述换热器壳体与一侧的限位套筒通过法兰盘和安装螺栓对接安装。 [0011] 本装置所采用的换热器中，通过换热架包括开设在一圈的多组排气口、安装在一侧的辅助热源和加热器以及安装在另一侧的多组对接管，多组热源实现对液体进行加热，且均由密封板达到密封效果，减少热损。 [0012] 可选的，还包括阀门，所述出液总管、回液总管、第一出液支管、第二出液支管、第一回液总管以及第二回液总管上均安装有阀门。 [0013] 可选的，所述阀门为蝶阀。 [0014] 蝶阀的作用是调节各个管路的通闭。 [0015] 可选的，还包括泵，所述泵安装在出液总管上。 [0016] 泵的作用是将液体缓存罐内的液体源源不断地抽出。 [0017] 可选的，所述泵不少于两台，各台泵以并联的方式安装在出液总管上。 [0018] 设置不少于两台泵，且各台泵之间采用并联的方式安装，是为了提高出液时的可靠性与稳定性。 [0019] 可选的，还包括减压阀，所述减压阀设置在液体缓存罐与泵之间。 [0020] 减压阀的作用是对液体离开液体缓存罐之后对液体进行降压，液体降压再进入泵内。 [0021] 可选的，还包括止回阀，所述止回阀安装在出液总管上。 [0022] 在出液总管上安装止回阀是为了避免出现液体导流的现象。 [0023] 可选的，所述液体缓存罐内存处有乙二醇溶液，且液体缓存罐内充有氮气。 [0024] 乙二醇溶液的流动性好，使用过程中不易挥发也不易冻结，所以液体采用乙二醇溶液，在液体缓冲罐内充氮气是为了对乙二醇溶液起到保护作用，因为氮气的存在可以避免罐体内存在氧气，所以可以杜绝出现爆燃现象。 [0025] 可选的，所述液体缓存罐的罐顶处开设有孔。 [0026] 在液体缓存罐的罐顶处开孔，这样的设计可以保证罐体内不会出现负压以及压力过大的现象，可以保证液体可以顺利地进出液体缓存罐。 [0027] 本发明的有益效果是：可以对液化天然气汽化时产生的冷能充分吸收利用，借助液体对空分系统的各项设备进行降温冷却，不消耗水，更加节能。附图说明： [0028] 图1是液化天然气冷能综合利用装置示意简图； [0029] 图2是本装置中换热器壳体结构示意图； [0030] 图3是本装置中换热器整体结构示意图； [0031] 图4是本装置中换热器的放置架体的结构示意图； [0032] 图5是本装置中换热器的管束组位置处的放大示意图； [0033] 图6是本装置中换热器的传动机构的放大示意图。 [0034] 图中各附图标记为：1、液体缓存罐；2、出液总管；201、第一出液支管；202、第二出液支管；3、回液总管；301、第一回液支管；302、第二回液支管；4、泵；5、截止阀；6、减压阀；7、止回阀；8、气液换热器；9、第一油冷却器；10、第二油冷却器；11、间末冷却器；81、第一接管；82、换热器壳体；83、滚动架；84、对接环；8401、限位斜面圈；85、外层滚珠层；86、内层滚珠层；87、焊接架；88、管束组；89、管束端板；810、换热架；811、第二接管；812、法兰盘；813、安装螺栓；814、限位套筒；815、对接管；816、密封板；817、辅助热源；818、加热器；819、蓄热腔； 820、管腔；821、排气口。具体实施方式： [0035] 下面结合各附图，对本发明做详细描述。 [0036] 如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5以及附图6所示，一种液化天然气冷能综合利用装置，包括液体缓存罐1、气液换热器8、出液总管2以及回液总管3，液体缓存罐1的出液口通过出液总管2与气液换热器8的进液口相接，液体缓存罐1的进液口与气液换热器8的出液口通过回液总管3相接，出液总管2上接有第一出液支管201及第二出液支管202，回液总管3上接有第一回液支管301以及第二回液支管302；其特征在于，汽液换热器包括换热器壳体82，安装在换热器壳体82一侧的限位套筒814，还包括焊接安装在换热器壳体82内部一端的换热架810，安装在换热架810一侧的管束组88，放置在管束组88中间位置处的滚动架83以及焊接在管束组88端部的管束端板89；换热架810包括加热器818，还包括安装在另一侧的多组对接管815；辅助热源817和加热器818外部安装有密封板816，且密封板816内部形成蓄热腔819；对接管815端部与管束组88通过三通口连接，且三通口一端连接输送泵4，对接管 815内部设有管腔820。 [0037] 本装置中，第一出液支管201与第一回液支管301用于连接第一油冷却器9，第二出液支管202与第二回液支管302用于连接第二油冷却器10，液体经由第一出液支管201进入第一油冷却器9再进入第一回液支管301，液体经由第二出液支管202进入第二油冷却器10再进入第二回液支管302，第一油冷却器9与第二油冷却器10分别用于给空压机以及氮压机降温，回液总管3上接有间末冷却器11，从气液换热器8中离开的液体进入回液总管3后进入间末冷却器11再回到回液总管3。本装置中需要使用到液化天然气，液化天然气在汽化(液化天然气在汽化时会释放大量的冷能，使得天然气气体的温度维持在相对较低的值)之后进入气液换热器8内与液体进行换热，而后再离开气液换热器8，离开气液换热器8之后再进入相应管道进行再利用。 [0038] 本装置在使用时，低温液体首先从液体缓存罐1中离开，而后液体分成三路，第一路液体经由第一出液支管201进入第一油冷却器9再进入回液总管3最后回到液体缓存罐1，第二路液体经由经由第二出液支管202进入第二油冷却器10再进入回液总管3最后回到液体缓存罐1，弟三路液体进入气液换热器8进行降温(与汽化的天然气进行换热降温)后进入间末冷却器11，对间末冷却器11进行减温之后再回到液体缓存罐1。三路液体中第一路液体与第二路液体需要对油冷却器进行降温，回到液体缓存罐1之后温度相对较高，第三路液体由于经过了气液换热器8，充分吸收天然气的冷能，所以即使对间末冷却器11进行降温冷却之后，第三路液体回到液体缓存罐1时的温度依然是非常低的，所以第一路液体、第二路液体以及第三路液体在液体缓存罐1汇合之后，可以保证液体的温度依然处于很低的状态，液体缓存罐1内的液体可以无需经过降温直接再次进行对空分系统各设备的降温作业。 [0039] 本装置中，采用了新的换热器，本装置中所采用的换热器通过滚动架83内部通过外层滚珠层85滚动安装有对接环84，对接环84内部安装有内层滚珠层86，管束组88中间位置处焊接安装有焊接架87，且焊接架87与对接环84通过内层滚珠层86转动设置，在内部充盈气体流动时，气体流动给管束组88带来作用力，使其在对接环84内部转动，增加气体与管束组88之间流动接触面，提升换热的效率。 [0040] 综上，本装置可以对液化天然气汽化时产生的冷能充分吸收利用，借助液体对空分系统的各项设备进行降温冷却，不消耗水，更加节能。 [0041] 滚动架83内部通过外层滚珠层85滚动安装有对接环84，对接环84内部安装有内层滚珠层86；滚动架83内部通过外层滚珠层85滚动安装有对接环84，对接环84内部安装有内层滚珠层86；管束组88中间位置处焊接安装有焊接架87，且焊接架87与对接环84通过内层滚珠层86转动设置；对接环84一侧一圈安装有限位斜面圈8401；换热器壳体82与一侧的限位套筒814上分别设有第一接管81和第二接管811；换热器壳体82与一侧的限位套筒814通过法兰盘812和安装螺栓813对接安装。 [0042] 本装置所采用的换热器中，通过换热架810包括开设在一圈的多组排气口821、安装在一侧的辅助热源817和加热器818以及安装在另一侧的多组对接管815，多组热源实现对液体进行加热，且均由密封板816达到密封效果，减少热损。 [0043] 如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5以及附图6所示，还包括阀门，出液总管2、回液总管3、第一出液支管201、第二出液支管202、第一回液总管3以及第二回液总管3上均安装有阀门。 [0044] 如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5以及附图6所示，阀门为蝶阀。 [0045] 蝶阀的作用是调节各个管路的通闭。 [0046] 如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5以及附图6所示，还包括泵4，泵4安装在出液总管2上。 [0047] 泵4的作用是将液体缓存罐1内的液体源源不断地抽出。 [0048] 如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5以及附图6所示，泵4不少于两台，各台泵4以并联的方式安装在出液总管2上。 [0049] 设置不少于两台泵4，且各台泵4之间采用并联的方式安装，是为了提高出液时的可靠性与稳定性。 [0050] 如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5以及附图6所示，还包括减压阀6，减压阀6设置在液体缓存罐1与泵4之间。 [0051] 减压阀6的作用是对液体离开液体缓存罐1之后对液体进行降压，液体降压再进入泵4内。 [0052] 如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5以及附图6所示，还包括止回阀7，止回阀7安装在出液总管2上。 [0053] 在出液总管2上安装止回阀7是为了避免出现液体导流的现象。 [0054] 如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5以及附图6所示，液体缓存罐1内存处有乙二醇溶液，且液体缓存罐1内充有氮气。 [0055] 乙二醇溶液的流动性好，使用过程中不易挥发也不易冻结，所以液体采用乙二醇溶液，在液体缓冲罐内充氮气是为了对乙二醇溶液起到保护作用，因为氮气的存在可以避免罐体内存在氧气，所以可以杜绝出现爆燃现象。 [0056] 如附图1、附图2、附图3、附图4、附图5以及附图6所示，液体缓存罐1的罐顶处开设有孔。 [0057] 在液体缓存罐1的罐顶处开孔，这样的设计可以保证罐体内不会出现负压以及压力过大的现象，可以保证液体可以顺利地进出液体缓存罐1。 [0058] 下面以上述实施方式提供的装置是实验装置，以传统的敞开式冷却水循环装置是为对照装置，以600吨液体空分系统为实验对象，分别用实验装置及敞开式冷却水循环装置对空分系统进行降温实验。 [0059] 表1是实验装置与对照装置工作时的各项参数设定。 [0060] 表1空压机和低温氮压机所需冷负荷 [0061] [0062] 表1中使用乙二醇作为冷却介质的是实验装置，而使用水作为冷却介质的是敞开式冷却水循环装置。表2是敞开式冷却水循环装置在对空分系统降温冷却时的冷却水消耗量。 [0063] 表2敞开式冷却水循环装置水消耗量计算 [0064] [0065] 如表1所示，使用乙二醇水溶液作为冷却水压缩功率3717kW，出末冷温度10℃；使用水作为冷却水压缩功率3941kW，出末冷温37℃。前者比后者压缩功率减少223kW，并且后者还必须配空气预冷系统或制冷机对压缩空气进一步冷却到10℃。 [0066] LNG冷能空分配套循环冷却水系统水耗说明。LNG冷能空分配套循环冷却水系统采用闭式循环系统，水耗为0。常规空分设备配套敞开式循环冷却水系统，循环水供水温度32℃，回水温度40℃，根据空压机的热负荷，可以得出常规循环冷却水耗如表2所示。 [0067] 所述本装置以乙二醇溶液做为冷却介质，冷却乙二醇不需要额外补充循环水，节省了大量的水资源，具有明显的节能节水效果。本项目可以减少能耗50.5％，新鲜冷却水零消耗(同等级空分装置水消耗991吨/天)。空气预冷却系统采用管壳式换热器取代空冷塔，乙二醇闭式循环冷却，减少了循环水消耗和原料空气中的夹带水浸入吸附器可能性。 [0068] 综合表1与表2的数据可知本装置想对于敞开式冷却水循环装置可以节省50％的电能。 [0069] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书所作的等效变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。