專利名稱:一種應(yīng)用于海上浮式lng再氣化裝置的lng階梯式再氣化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種應(yīng)用于海上浮式LNG再氣化裝置的LNG階梯式再氣化系統(tǒng)。它包括液化天然氣/天然氣循環(huán)結(jié)構(gòu)、中間介質(zhì)回路結(jié)構(gòu)和海水循環(huán)結(jié)構(gòu)；液化天然氣/天然氣循環(huán)結(jié)構(gòu)包括依次連通的液化天然氣高壓泵、第一級(jí)液化天然氣換熱器和第二級(jí)天然氣加熱器，第二級(jí)天然氣加熱器的氣體出口與天然氣外輸計(jì)量裝置相連通；中間介質(zhì)回路包括依次連通的中間介質(zhì)緩沖罐、中間介質(zhì)循環(huán)泵、中間介質(zhì)加熱器和第一級(jí)液化天然氣換熱器；海水循環(huán)結(jié)構(gòu)包括2條循環(huán)管路，一條循環(huán)管路進(jìn)行海水與第二級(jí)天然氣加熱器之間的熱交換，另一條循環(huán)管路進(jìn)行海水與中間介質(zhì)加熱器之間的熱交換。本實(shí)用新型對(duì)海域運(yùn)動(dòng)的敏感度低，操作性能好，維護(hù)少，中間介質(zhì)的可控性高，實(shí)現(xiàn)中國南方水域進(jìn)行連續(xù)安全供氣。
【專利說明】一種應(yīng)用于海上浮式LNG再氣化裝置的LNG階梯式再氣化系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于海上浮式LNG再氣化裝置的LNG階梯式再氣化系統(tǒng)，屬于海上油氣工業(yè)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家對(duì)能源需求的不斷增長，引進(jìn)LNG對(duì)優(yōu)化中國的能源結(jié)構(gòu)發(fā)揮重要作用，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。接收LNG的方式一般分為陸上和海上。
[0003]如今中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)天然氣的需求日益增長，沿海區(qū)域遍布陸上LNG接收站，同時(shí)，中國海洋油氣資源豐富，初始勘探開發(fā)程度較低、發(fā)展?jié)摿Υ?，?yīng)用于海上LNG接收與處理、陸上LNG接收站資源調(diào)配、海洋開采天然氣處理與運(yùn)輸?shù)暮Ｉ细∈皆贇饣b置變得越發(fā)重要，前景十分廣闊。
[0004]海上浮式LNG再氣化裝置較常規(guī)陸上終端具有多種優(yōu)點(diǎn)，特別是對(duì)環(huán)境敏感地區(qū)或人口稠密地區(qū)，具有建設(shè)周期短、相對(duì)成本低等優(yōu)點(diǎn)。但也存在其局限性，當(dāng)環(huán)境惡劣時(shí)，其不能正常運(yùn)行，面臨中斷對(duì)外供氣的危險(xiǎn)。
[0005]但到目前為止，大多數(shù)使用的海上LNG再氣化系統(tǒng)都是IFV (中間介質(zhì)氣化器)形式，無論采用的何種中間介質(zhì)，何種熱源，是否開環(huán)，最終都會(huì)是IFV幾種形式中的一種?，F(xiàn)有的氣化系統(tǒng)受環(huán)境的影響較大，對(duì)于不同海水溫度形式不同，也存在著能耗高、操作性差、日常維護(hù)成本高的問題。
[0006]結(jié)合中國南方海域的情況，因地制宜的設(shè)計(jì)海上浮式LNG再氣化裝置的LNG階梯式再氣化系統(tǒng)，對(duì)以后中國海上LNG產(chǎn)業(yè)規(guī)劃與技術(shù)布局有重要作用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種應(yīng)用于海上浮式LNG再氣化裝置的LNG階梯式再氣化系統(tǒng)，本實(shí)用新型能夠解決了中國南方水域，全年大部分時(shí)間可以使用海水作為唯一的熱源，但冬季部分時(shí)間海水溫度過低不能滿足再氣化熱量要求的問題。
[0008]本實(shí)用新型所提供的應(yīng)用于海上浮式LNG再氣化裝置的LNG階梯式再氣化系統(tǒng)，包括液化天然氣/天然氣循環(huán)結(jié)構(gòu)、中間介質(zhì)回路結(jié)構(gòu)和海水循環(huán)結(jié)構(gòu)；
[0009]所述液化天然氣/天然氣循環(huán)結(jié)構(gòu)包括依次連通的液化天然氣高壓泵、第一級(jí)液化天然氣換熱器和第二級(jí)天然氣加熱器，所述第二級(jí)天然氣加熱器的氣體出口與天然氣外輸計(jì)量裝置相連通；
[0010]所述中間介質(zhì)回路包括依次連通的中間介質(zhì)緩沖罐、中間介質(zhì)循環(huán)泵、中間介質(zhì)加熱器和所述第一級(jí)液化天然氣換熱器；
[0011 ] 所述海水循環(huán)結(jié)構(gòu)包括2條循環(huán)管路，一條循環(huán)管路進(jìn)行海水與所述第二級(jí)天然氣加熱器之間的熱交換，另一條循環(huán)管路進(jìn)行海水與所述中間介質(zhì)加熱器之間的熱交換。
[0012]所述的LNG階梯式再氣化系統(tǒng)中，所述第一級(jí)液化天然氣換熱器為印刷電路板式換熱器(PCHE換熱器)，所述PCHE換熱器非常緊湊，具有高的傳熱效率，只要其中的換熱介質(zhì)潔凈且無腐蝕，那么它將具有優(yōu)秀的耐用性。
[0013]所述的LNG階梯式再氣化系統(tǒng)中，所述第二級(jí)天然氣加熱器和所述中間介質(zhì)加熱器均為管殼式加熱器。
[0014]所述的LNG階梯式再氣化系統(tǒng)中，所述海水循環(huán)結(jié)構(gòu)中的2條循環(huán)管路均由海水泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
[0015]所述的LNG階梯式再氣化系統(tǒng)中，所述海水循環(huán)結(jié)構(gòu)中，與所述第二級(jí)天然氣加熱器和所述中間介質(zhì)加熱器換熱后的海水輸入至海水處理系統(tǒng)，進(jìn)行海水利用或者排出。
[0016]利用本實(shí)用新型LNG階梯式再氣化系統(tǒng)進(jìn)行LNG階梯式再氣化方法，具體包括如下步驟:
[0017](I)待氣化的液態(tài)天然氣經(jīng)所述液化天然氣高壓泵增壓后，輸入至所述第一級(jí)液化天然氣換熱器中進(jìn)行換熱；液態(tài)天然氣經(jīng)換熱后發(fā)生相變?yōu)樘烊粴猓?br> [0018]同時(shí)，控制中間介質(zhì)在所述中間介質(zhì)回路中進(jìn)行循環(huán)，所述中間介質(zhì)在所述第一級(jí)液化天然氣換熱器中與待氣化的液態(tài)天然氣進(jìn)行熱交換，所述中間介質(zhì)在所述中間介質(zhì)加熱器中與海水進(jìn)行熱交換，所述海水由所述海水循環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制循環(huán)；
[0019](2)經(jīng)步驟(I)得到的天然氣繼續(xù)輸入至第二級(jí)天然氣加熱器中與海水進(jìn)行換熱，所述海水由所述海水循環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制循環(huán)；經(jīng)換熱后的天然氣經(jīng)所述天然氣外輸計(jì)量裝置進(jìn)行外輸。
[0020]上述的LNG階梯式再氣化方法中，步驟(I)中，將所述液態(tài)天然氣增壓至6.5?
7.5Mpag ;所述液態(tài)天然氣的溫度為-140?_165°C ；
[0021]經(jīng)所述換熱后得到的所述天然氣的溫度為-5?-15°C，壓力為6.4?7.4Mpag。
[0022]上述的LNG階梯式再氣化方法中，步驟(I)中，所述中間介質(zhì)可為丙烷；
[0023]經(jīng)與液態(tài)天然氣換熱后，所述中間介質(zhì)的壓力為2.5?3.5barg，溫度為-4 ?_6。
[0024]所述中間介質(zhì)經(jīng)增壓至4.5?5.5barg后進(jìn)入所述中間介質(zhì)加熱器中與海水進(jìn)行熱交換，經(jīng)熱交換后所述中間介質(zhì)的溫度上升為O?2°C，壓力為3.2?4.0bargo
[0025]上述的LNG階梯式再氣化方法中，步驟⑵中，經(jīng)與海水進(jìn)行換熱后，所述天然氣的溫度升至約0.5?2°C。
[0026]本實(shí)用新型結(jié)合中國南方海域的情況，因地制宜的設(shè)計(jì)得到了海上浮式LNG再氣化裝置的LNG階梯式再氣化系統(tǒng)，經(jīng)過合理優(yōu)化配置的LNG階梯式再氣化系統(tǒng)，除能夠代替海上浮式LNG再氣化裝置(FSRU和SRV)的氣化系統(tǒng)外，還具有低能耗、尺寸小、重量輕的特點(diǎn)，對(duì)海域運(yùn)動(dòng)的敏感度低，操作性能好，維護(hù)少，中間介質(zhì)的可控性高，實(shí)現(xiàn)中國南方水域進(jìn)行穩(wěn)定生產(chǎn)，連續(xù)安全供氣。在海水溫度較高的海域，海水作為熱源是一種十分經(jīng)濟(jì)又簡便的再氣化方式，特別是在中國南部海域，海水溫度最低也在8°C以上，全年可以使用海水作為唯一的熱源。從整個(gè)系統(tǒng)的流程中，合理優(yōu)化改進(jìn)，以滿足不同環(huán)境條件下的需求。經(jīng)過合理優(yōu)化配置的LNG階梯式再氣化系統(tǒng)，除能夠代替海上浮式LNG再氣化裝置(FSRU和SRV)的氣化系統(tǒng)外，還具有低能耗、尺寸小、重量輕的特點(diǎn)，對(duì)海域運(yùn)動(dòng)的敏感度低，操作性能好，維護(hù)少，中間介質(zhì)的可控性高，實(shí)現(xiàn)中國南方水域進(jìn)行穩(wěn)定生產(chǎn)，連續(xù)安全供氣。

【附圖說明】

[0027]圖1為本實(shí)用新型LNG階梯式再氣化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖中各標(biāo)記如下:
[0029]I液化天然氣入口、2液化天然氣高壓泵、3第一級(jí)液化天然氣換熱器、4第二級(jí)天然氣加熱器、5天然氣外輸計(jì)量裝置、6天然氣外輸站、7中間介質(zhì)緩沖罐、8中間介質(zhì)循環(huán)泵、9中間介質(zhì)加熱器、10海水泵、11海水處理系統(tǒng)、12天然氣出口。

【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。
[0031]如圖1所示，為本實(shí)用新型提供的LNG階梯式再氣化系統(tǒng)的示意圖，它包括液化天然氣/天然氣循環(huán)結(jié)構(gòu)、中間介質(zhì)回路結(jié)構(gòu)和海水循環(huán)結(jié)構(gòu)。其中，液化天然氣/天然氣循環(huán)結(jié)構(gòu)包括依次連通的液化天然氣高壓泵2、第一級(jí)液化天然氣換熱器3和第二級(jí)天然氣加熱器4，第二級(jí)天然氣加熱器4的天然氣體出口依次與天然氣外輸計(jì)量裝置5和天然氣外輸站6相連通，圖中標(biāo)記12表示天然氣出口。本實(shí)用新型中第一級(jí)液化天然氣換熱器3和選擇PCHE換熱器，其非常緊湊，具有高的傳熱效率，只要其中的換熱介質(zhì)潔凈且無腐蝕，那么它將具有優(yōu)秀的耐用性。
[0032]本實(shí)用新型中中間介質(zhì)回路包括依次連通的中間介質(zhì)緩沖罐7、中間介質(zhì)循環(huán)泵
8、中間介質(zhì)加熱器9和第一級(jí)液化天然氣換熱器3，該中間介質(zhì)回路用于對(duì)中間介質(zhì)進(jìn)行循環(huán)換熱，其中中間介質(zhì)加熱器9為管殼式加熱器。
[0033]本實(shí)用新型中海水循環(huán)結(jié)構(gòu)包括2條循環(huán)管路，一條循環(huán)管路由海水泵10驅(qū)動(dòng)海水流經(jīng)中間介質(zhì)加熱器9后輸入至海水處理系統(tǒng)11進(jìn)行利用或者排出，另一條循環(huán)管路由海水泵10驅(qū)動(dòng)海水流經(jīng)第二級(jí)天然氣加熱器4后輸入至海水處理系統(tǒng)11進(jìn)行利用或者排出。該海水循環(huán)結(jié)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)海水與天然氣(于第二級(jí)天然氣加熱器4中)和中間介質(zhì)(于海水流經(jīng)中間介質(zhì)加熱器9中)進(jìn)行換熱，提供熱源。
[0034]利用上述LNG階梯式再氣化系統(tǒng)進(jìn)行LNG的再氣化，步驟如下:
[0035](I)液態(tài)天然氣(LNG)從液化天然氣入口 I端流入液化天然氣(LNG)高壓泵2中，LNG由液化天然氣高壓泵2增壓6.5?7.5Mpag后輸送到第一級(jí)液化天然氣(LNG)換熱器3中與液態(tài)中間介質(zhì)(IF)—丙烷進(jìn)行第一次熱交換，熱的丙烷蒸汽與LNG進(jìn)行熱交換，IF由從氣態(tài)變成液態(tài)，放出大量的熱，而LNG吸收IF液化過程放出的熱量從液態(tài)變成氣態(tài)，使LNG從_160°C的液體變成_10°C的氣體，其壓力6.4?7.4Mpag，完成了相變的第一階段。
[0036](2)由上步驟得到的-10°C的天然氣從第一級(jí)液化天然氣換熱器3中出來后，進(jìn)入第二級(jí)天然氣(NG)加熱器4中與海水進(jìn)行第二次熱交換，進(jìn)一步加熱后達(dá)到更加適合輸出的溫度，經(jīng)過這個(gè)熱交換過程，天然氣的溫度達(dá)到了 1°C，通過天然氣外輸計(jì)量裝置5后到達(dá)天然氣外輸站6輸出到海底管線或者相應(yīng)的終端。
[0037](3)上述再氣化方法中，中間介質(zhì)IF的循環(huán)是一個(gè)閉路的循環(huán)，在第一級(jí)液化天然氣換熱器3中與LNG進(jìn)行熱交換后，其溫度為O?2°C，壓力為3.2?4.0barg,進(jìn)入中間介質(zhì)(IF)緩沖罐7中進(jìn)行液態(tài)IF的儲(chǔ)存與緩沖，穩(wěn)定的液態(tài)IF進(jìn)入中間介質(zhì)(IF)循環(huán)泵8，中間介質(zhì)(IF)循環(huán)泵8將其增壓至4.5?5.5barg后輸送至中間介質(zhì)(IF)加熱器9中與海水進(jìn)行熱交換，由液態(tài)熱交換為氣態(tài)蒸汽，換熱后的丙烷蒸汽的溫度為-4?-6°C，壓力為2.5?3.5barg，進(jìn)而進(jìn)入第一級(jí)液化天然氣(LNG)換熱器3中與LNG進(jìn)行熱交換，組成一個(gè)閉路循環(huán)。
[0038](4)上述再氣化方法中，海水由海水泵10分別輸送至第二級(jí)天然氣加熱器4和中間介質(zhì)(IF)加熱器9中，分別與-10°C天然氣和液態(tài)丙烷在換熱器中進(jìn)行熱交換，熱交換后的低溫海水從第二級(jí)天然氣加熱器4和中間介質(zhì)(IF)加熱器9中出來后匯總到海水處理系統(tǒng)11，進(jìn)行海水利用或者排出。
【權(quán)利要求】
1.應(yīng)用于海上浮式LNG再氣化裝置的LNG階梯式再氣化系統(tǒng)，其特征在于:它包括液化天然氣/天然氣循環(huán)結(jié)構(gòu)、中間介質(zhì)回路結(jié)構(gòu)和海水循環(huán)結(jié)構(gòu)； 所述液化天然氣/天然氣循環(huán)結(jié)構(gòu)包括依次連通的液化天然氣高壓泵、第一級(jí)液化天然氣換熱器和第二級(jí)天然氣加熱器，所述第二級(jí)天然氣加熱器的氣體出口與天然氣外輸計(jì)量裝置相連通； 所述中間介質(zhì)回路包括依次連通的中間介質(zhì)緩沖罐、中間介質(zhì)循環(huán)泵、中間介質(zhì)加熱器和所述第一級(jí)液化天然氣換熱器； 所述海水循環(huán)結(jié)構(gòu)包括2條循環(huán)管路，一條循環(huán)管路進(jìn)行海水與所述第二級(jí)天然氣加熱器之間的熱交換，另一條循環(huán)管路進(jìn)行海水與所述中間介質(zhì)加熱器之間的熱交換。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG階梯式再氣化系統(tǒng)，其特征在于:所述第一級(jí)液化天然氣換熱器為印刷電路板式換熱器。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的LNG階梯式再氣化系統(tǒng)，其特征在于:所述第二級(jí)天然氣加熱器和所述中間介質(zhì)加熱器均為管殼式加熱器。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LNG階梯式再氣化系統(tǒng)，其特征在于:所述海水循環(huán)結(jié)構(gòu)中的2條循環(huán)管路均由海水泵進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LNG階梯式再氣化系統(tǒng)，其特征在于:所述海水循環(huán)結(jié)構(gòu)中，與所述第二級(jí)天然氣加熱器和所述中間介質(zhì)加熱器換熱后的海水輸入至海水處理系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】F17C7-04GK204284926SQ201420626462
【發(fā)明者】許佳偉, 單彤文, 屈長龍, 黃宇, 宋坤, 李恩道, 明紅芳 [申請(qǐng)人]中國海洋石油總公司, 中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司