專利名稱：低排放的天然氣蒸發(fā)系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種天然氣蒸發(fā)系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種低排放的天 然氣蒸發(fā)系統(tǒng)。
背景技術：
天然氣一般以液態(tài)在海上運輸。液體天然氣(LNG)在接收端蒸發(fā)以 經(jīng)由管路分配。LNG接收端一般使用兩種類型的LNG蒸發(fā)器中的一種。 一種類型是海水開架式蒸發(fā)器(ORV),另一種類型是浸沒燃燒式蒸發(fā)器 (SCV)。開架式蒸發(fā)器(ORV)利用環(huán)境溫度下的海水在一種開口、降膜型的 裝置中作為熱源，在所述開口、降膜型的裝置中，海水流過管子以便使 穿過所述管子的LNG蒸發(fā)。ORV系統(tǒng)由鋁合金集管(header)和導熱盤管 組成，其中所述導熱盤管具有許多帶翅片的熱交換器管子，這些管子像隔 板一樣排成一排。ORV包含幾個被稱為盤管的隔板。所述盤管被組合成獨 立的盤管組。所述盤管外部涂有鋅合金以抵抗海水的腐蝕。從ORV的高架的分配器注入海水以便使海水落到所述盤管的上面。 然后，在所述盤管下面的槽中收集海水，并把收集的海水從所述ORV排 放回海中。當海水流過所述盤管的長翅片管的熱交換器的外表面，就給流 到所述盤管內(nèi)部的LNG提供了熱量以便在冷卻海水的同時使所述LNG蒸 發(fā)。海水的溫度優(yōu)選一直高于8。C以便使ORV可有效地工作并獲得有效地 控制。ORV中的帶翅片的熱交換器管子的表面必需保持清潔以便維持高效的 熱交換。海水質(zhì)量是保持帶翅片的熱交換器管子清潔的重要因素。 一般 地，海水要經(jīng)過氯化以便保護管盤的表面免于生物毀損并防止海生物在ORV的管道內(nèi)部生長。海水中不應包含直徑大于規(guī)定最大值的固體以確保 均勻的水流量且在所述水槽和所述管盤頂部之間不會發(fā)生固體堵塞。并且，沉淀在用于ORV的海水中的沙子和淤泥應該是可忽略不計的。ORV需要大量的海水。因此，就需要進行環(huán)境研究來估計和評估被 ORV的進口系統(tǒng)所攝取的水中的魚和植物生物的量。如上所述，氯化水處 理可防止ORV管道內(nèi)部的海生物生長。然而排水中剩余的氯化物質(zhì)對海 洋生物環(huán)境有負面影響。浸沒燃燒蒸發(fā)器燃燒天然氣作為熱源并需要電力驅(qū)動助燃鼓風機。更 特別地是，所述SCV使包含在不銹鋼管中的LNG蒸發(fā)，其中所述不銹鋼 管浸沒在用天然氣燃燒器加熱的水浴器中。在基底負載終端SCV中，被用 作燃氣的天然氣是在巨大的單個燃燒器中燃燒而不是在多個小燃燒器中燃 燒。單個巨大的燃燒器更為經(jīng)濟。而且，單個燃燒器NOx和CO的排放等 級較低。所述SCV—般設計成使用設備汽化(boil off)氣體的低壓燃氣和 /或排放氣體的無用(let-down)氣體。所述SCV也可使用LNG終端處從 LNG中提取的較重的燃氣(C2以上)。在SCV中，所述水浴器的熱容量是很高的。這樣，即使突然的開啟/ 關閉和快速的載荷波動，SCV也可維持穩(wěn)定的運行。SCV為關閉之后的快 速起動提供了很大的靈活性并為需求變化提供了快速反應能力。由燃燒器而來的熱煙道氣體被噴射到布置有LNG蒸發(fā)盤管的水浴器 中以便更經(jīng)濟地加熱所述水浴器。這樣，由于燃燒產(chǎn)物被吸收于其中，所 以浴水就變成酸性的。必需在浴水中加入堿性化學物質(zhì)(例如稀釋的苛性 堿、碳酸鈉和碳酸氫鈉)以便控制PH值，因此在排放到環(huán)境之前，必需 中和過多的燃燒水(combustion water )。如上所述，SCV和ORV都具有影響環(huán)境的排放物。雖然已經(jīng)為兩個 系統(tǒng)研制出處理方法以便使其對環(huán)境的影響減到最小，但是這些處理方法 增加了成本。因此，需要一種成本更低廉的方法以便減小對環(huán)境影響。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明就致力于一種液體天然氣蒸發(fā)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)基本上消 除由于相關技術的限制和缺點所帶來的一個或多個問題。本發(fā)明的一個目的是要減小液體天然氣蒸發(fā)系統(tǒng)對環(huán)境的影響。本發(fā)明的另 一 個目的是提供用于液體天然氣蒸發(fā)系統(tǒng)的熱源。 本發(fā)明的另 一個目的是要提供一種液體天然氣蒸發(fā)系統(tǒng)作為熱交換器 的冷源，其中所述熱交換器可冷卻用在生產(chǎn)系統(tǒng)中的介質(zhì)。在下面的描述中將對本發(fā)明的其,特征或優(yōu)點進行闡述，從所描述 中，本發(fā)明的其他特征或優(yōu)點將部分地變得很明顯，或通過實踐本發(fā)明而 了解本發(fā)明的其他特征或優(yōu)點。通過在書面描述及其權利要求以及附圖中 所特別指出的結構可實現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點。為了實現(xiàn)這些和其他的優(yōu)點，據(jù)本發(fā)明的目的，如實施和廣泛描述的那樣，低排放的蒸發(fā)系統(tǒng)包括熱交換器，所述熱交換器用于冷卻使用在 生產(chǎn)過程中的介質(zhì)；散熱器，所述散熱器用于帶走熱量；蒸發(fā)器，所述蒸 發(fā)器用于把液態(tài)天然氣變?yōu)闅鈶B(tài)天然氣；冷卻液供給通道，所述冷卻液供 給通道用于從散熱器給熱交換器提供冷卻的流體；冷卻液回路，所述冷卻 液回路用于從熱交換器給散熱器提供加熱的流體；加熱流體供給通道，所 述加熱流體供給通道從熱交換器給蒸發(fā)器提供加熱的流體；和加熱流體回 路，所述加熱流體回路用于從蒸發(fā)器給熱交換器提供冷卻的流體。另一方面，低排放的氣體蒸發(fā)系統(tǒng)包括使用介質(zhì)的生產(chǎn)過程；熱交 換器，所述熱交換器從生產(chǎn)過程接收輸入介質(zhì)并把輸出介質(zhì)送回到生產(chǎn)過 程以便在生產(chǎn)過程中重新使用；散熱器，所述散熱器用于帶走容量；蒸發(fā) 器，所述蒸發(fā)器用于把液態(tài)天然氣變?yōu)闅鈶B(tài)天然氣；冷卻液供給通道，所 述冷卻液供給通道用于從散熱器給熱交換器提供冷卻的流體；冷卻液回 路，所述冷卻液回路用于從熱交換器給散熱器提供加熱的流體；加熱流體 供給通道，所述加熱流體供給通道從熱交換器給蒸發(fā)器提供加熱的流體； 加熱流體回路，所述加熱流體回路用于從蒸發(fā)器給熱交換器提供冷卻的流體。仍在另一方面，低排放天然氣蒸發(fā)系統(tǒng)包括發(fā)電過程，所述發(fā)電過 程用水驅(qū)動蒸汽渦輪發(fā)電機；冷凝器，所述冷凝器用于凝結從蒸汽渦輪發(fā) 電機輸出的蒸汽；散熱器，所述散熱器用于帶走熱量；蒸發(fā)器，所述蒸發(fā) 器用于把液態(tài)天然氣變?yōu)闅鈶B(tài)天然氣；冷卻液供給通道，所述冷卻液供給 通道用于從散熱器給熱交換器提供冷卻的流體；冷卻液回路，所述冷卻液 回路用于從冷凝器給散熱器提供加熱的流體；加熱流體供給通道，所述加 熱流體供給通道從冷凝器給蒸發(fā)器提供加熱的流體；加熱流體回路，所述加熱流體回路用于從蒸發(fā)器給冷凝器提供冷卻的流體。應該理解前面的一般描述和以下的詳細描述都是示例性和解釋性的， 目的在于提供對要求保護的所述發(fā)明的更一 步的解釋。


所包括的附圖用于提供對本發(fā)明的更進一步的了解，所述附圖被并入 說明書中并作為說明書的一部分，所述附示了本發(fā)明的實施例并和所 述描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。圖1是本發(fā)明的流程圖。圖2是低排放天然氣蒸發(fā)系統(tǒng)的示例性實施例的代表性示意圖。
具體實施方式
現(xiàn)在將詳細地討論本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其例子圖示在附圖中。 通過使用來自生產(chǎn)過程例如電廠或其他工業(yè)生產(chǎn)過程中的廢熱，本發(fā) 明的示例性實施例減少從蒸發(fā)終端的排放。圖1是本發(fā)明的流程圖。如圖 1所示，用于氣體蒸發(fā)且具有低排放的系統(tǒng)1包括生產(chǎn)系統(tǒng)10和終端20。生產(chǎn)系統(tǒng)10包括熱交換器11,所述熱交換器用于冷卻生產(chǎn)系統(tǒng)的生 產(chǎn)過程所使用的介質(zhì)。更確切地說，所述熱交換器11接收來自生產(chǎn)過程 的輸入介質(zhì)12，冷卻生產(chǎn)過程所使用的介質(zhì)，并把輸出介質(zhì)13排放回所 述生產(chǎn)過程這樣介質(zhì)就可被生產(chǎn)過程重新使用。所述輸入介質(zhì)12具有比 輸出介質(zhì)13高的溫度。所述生產(chǎn)過程IO還包括除熱的散熱器14。通過冷 卻液供應通道Pl接收被冷卻的流體，除去生產(chǎn)過程所使用的介質(zhì)中的熱 并經(jīng)由冷卻液回^各P2將加熱的流體送回散熱器14,熱交換器11就可冷卻 生產(chǎn)過程使用的介質(zhì)。所述終端20包括把液態(tài)變成氣態(tài)的蒸發(fā)器21。更確切地說，蒸發(fā)器 21接收液體輸入22并把液體加熱而生成氣態(tài)輸出23。通過加熱流體供纟會 通道P3接收來自熱交換器U的被加熱的流體，蒸發(fā)器21就使液體蒸 發(fā)，其中所述加熱流體供鄉(xiāng)合通道P3給流體加熱并經(jīng)由加熱流體回i 各P4 4吏 被冷卻的流體返回所述熱交換器11。所述生產(chǎn)過程可以是發(fā)電廠中的發(fā)電過程，其中，生產(chǎn)過程中的介質(zhì)是處于熱循環(huán)所使用的水以便驅(qū)動蒸汽渦輪發(fā)電機。在另一個例子中，所 述生產(chǎn)系統(tǒng)可以是使用冷卻水的化工廠或精煉廠。仍在另一個例子中，所 述生產(chǎn)系統(tǒng)可以是鋼廠的鋼制造過程，其中的介質(zhì)是用于淬硬鋼的冷卻介 質(zhì)。
一般而言，生產(chǎn)過程可以是任何的把熱從介質(zhì)帶走的工業(yè)過程。被蒸發(fā)的液體是液態(tài)天然氣。所述散熱器14可以是例如冷卻塔或其他類型的大型散熱器。所述蒸發(fā)器可以是ORV,其中所述ORV僅使用來 自熱交換器的被加熱的流體使天然氣蒸發(fā)。在替代方案中，所述蒸發(fā)器可 以是SCV,其中所述SCV使用穿過SCV的浴鍋而被加熱的流體，該SCV 帶有燃燒器或不帶燃燒器。換句話說，所述蒸發(fā)器可以是補充SCV,它使 用被加熱的流體和燃燒器作為蒸發(fā)的熱源。然而，所述SCV沒有燃燒器也 可接收被加熱的流體。在替代方案，可以使用其他類型的通過流體轉(zhuǎn)移熱 的殼體和管子型的蒸發(fā)器。圖2是低排放天然氣蒸發(fā)系統(tǒng)的示例性實施例的代表性示意圖。如圖 2所示，用于氣體蒸發(fā)且具有低排放的系統(tǒng)100包括電廠系統(tǒng)101和液態(tài) 天然氣(LNG)終端200。所述電廠使用基于水的介質(zhì)，例如水或水/乙二 醇混合物來驅(qū)動蒸汽渦輪發(fā)電機(未示出)。所述電廠包括冷凝器110，所述冷凝器110冷卻來自蒸汽渦輪發(fā)電機 的蒸汽120。更確切地說，所述冷凝器110接收來自蒸汽渦輪發(fā)電機的廢 蒸氣120,并冷卻所述蒸汽以及把冷凝物130送回熱循環(huán)以便驅(qū)動蒸汽渦 輪發(fā)電機。所述電廣101還包括用于除熱的冷凝塔140。通過冷卻水供給 通道P10接收冷卻水，并除去來自所述蒸汽渦輪發(fā)電機的廢蒸氣中的熱以 及經(jīng)由冷卻水回路P20使被加熱的水返回到所述冷卻纟荅140，所述冷凝器 110冷卻來自蒸汽渦輪發(fā)電機的廢蒸氣。所述液態(tài)天然氣終端200包括把液態(tài)天然氣變?yōu)闅鈶B(tài)天然氣的蒸發(fā)器 210。更確切地說，所述蒸發(fā)器210接收液態(tài)天然氣220并把液態(tài)天然氣 加熱以生成氣態(tài)天然氣230。通過加熱水供給通道P30從冷凝器110接收 被加熱的流體以加熱液態(tài)天然氣并經(jīng)由加熱水回路P40使冷卻的水回到所 述冷凝器110，則所述蒸發(fā)器210使液態(tài)天然氣蒸發(fā)。如圖2所示，被冷卻的水從帶有冷卻塔泵141的冷卻塔運動。所述冷 卻水供給通道P10包括冷卻水供給閥，所述冷卻水供給閥用于控制來自于 冷卻塔140的被冷卻的水的供給。如果系統(tǒng)101中水的供給不足，那么通過冷卻水吸水(take-up)裝置143例如通過把水從蓄水池抽到系統(tǒng)101中 來提供另外的水。如果系統(tǒng)101中的水太多，那么通過放水例如通過用泵 把多余的水抽到蒸發(fā)池就可排除多余的水。所述加熱水供給通道P30包括 加熱水供給閥，所述加熱水供給閥用于控制從冷凝器110到蒸發(fā)器210的 ^L加熱的水流。在替代方案中，如圖2中虛線部分所示，冷卻水混合供給 通道P50被連接在所述冷卻水供給通道P10和所述加熱水供給通道P30之 間。冷卻水混合供給閥243可控制有多少來自冷卻塔的被冷卻的水與來自 所述冷凝器的被加熱的水進行混合。被冷卻的水和被加熱的水的混合物提 供纟合所述加熱水供給通道P30。通過把被加熱的水轉(zhuǎn)移到LNG蒸發(fā)器就可減輕所述冷卻塔的負荷。 例如，輸出功率為390.8 MW的GE 9FA Unit Combined Cycle系統(tǒng)在大約 39。C的蒸汽溫度下需要的冷卻水負荷大約為5.36億BTU/hr。此加熱負荷 可用來蒸發(fā)大約每天9.5億標準立方英尺(或每年690萬噸)的LNG。大 約每分鐘需要3萬加侖的水被抽到電廠和LNG終端之間的系統(tǒng)中，基于 LNG蒸發(fā)器使用20。C的水溫降。而且，當在低壓下凝結蒸汽渦輪廢蒸氣 時由于使用了溫度更低的冷卻水，所以改善了電廣的效率。例如，如果冷 凝溫度降低10。C,那么蒸汽渦輪機的輸出功率將會增加1.3MW。以上所描述的LNG蒸發(fā)系統(tǒng)把廢熱從電廠或其他工業(yè)設備回收到 SCV。而且，使用以上所描述的LNG蒸發(fā)系統(tǒng)，使得ORV具有更少的海 水引入量/輸出量。而且，從LNG蒸發(fā)終端回收廢冷改善了電廠的熱效 率。在不背離本發(fā)明的精髓或范圍的情況下，可對本發(fā)明的低排放天然氣 蒸發(fā)系統(tǒng)進行修改和改變，這對本領域技術人員顯然的。因此，目的是倘 若對本發(fā)明的修改和改動在附帶的權利要求及其等同物的范圍內(nèi)，那么本 發(fā)明就涵蓋對本發(fā)明的修改和變動。
權利要求
1.一種低排放的天然氣蒸發(fā)系統(tǒng)，其包含熱交換器，所述熱交換器用于冷卻使用在生產(chǎn)過程中的介質(zhì)；散熱器，所述散熱器用于帶走熱量；蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器用于把液態(tài)天然氣變?yōu)闅鈶B(tài)天然氣；冷卻液供給通道，所述冷卻液供給通道用于從所述散熱器給所述熱交換器提供冷卻的流體；冷卻液回路，所述冷卻液回路用于從所述熱交換器給所述散熱器提供加熱的流體；加熱流體供給通道，所述加熱流體供給通道從所述熱交換器給所述蒸發(fā)器提供加熱的流體；和加熱流體回路，所述加熱流體回路用于從所述蒸發(fā)器給所述熱交換器提供冷卻的流體。
2. 如權利要求l中的系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換器從生產(chǎn)過程 接收輸入介質(zhì)并把輸出介質(zhì)送回到所述生產(chǎn)過程以便在該生產(chǎn)過程中重新 使用。
3. 如權利要求l中的系統(tǒng)，其特征在于，所述生產(chǎn)過程是發(fā)電廠中 的發(fā)電過程，所述散熱器是發(fā)電廠的蒸汽冷凝器。
4. 如權利要求l中的系統(tǒng)，其特征在于，所述散熱器是冷卻塔。
5. 如權利要求l中的系統(tǒng)，其特征在于，所述介質(zhì)是乙二醇和水的 混合物。
6. 如權利要求1中的系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)器是開架式蒸發(fā)器。
7. 如權利要求1中的系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)器接收來自所述 散熱器的被冷卻的流體和來自所述熱交換器的被加熱的流體的混合物。
8. 如權利要求1中的系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)器是浸沒燃燒式 蒸發(fā)器。
9. 一種低排放的氣體蒸發(fā)系統(tǒng)，其包含 生產(chǎn)過程，所述生產(chǎn)過程使用介質(zhì)；熱交換器，所述熱交換器從所述生產(chǎn)過程接收輸入介質(zhì)并把輸出介質(zhì)送回到所述生產(chǎn)過程以便在該生產(chǎn)過程中重新使用；散熱器，所述散熱器用于帶走熱量；蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器用于把液態(tài)天然氣變?yōu)闅鈶B(tài)天然氣；冷卻液供給通道，所述冷卻液供給通道用于從所述散熱器給所述熱交 換器提供冷卻的流體；冷卻液回路，所述冷卻液回路用于從所述熱交換器給所述散熱器纟是供 力口熱的:;克體；加熱流體供給通道，所述加熱流體供給通道從所述熱交換器給所述蒸發(fā)器提供加熱的流體；和加熱流體回^^,所述加熱流體回^^用于從所述蒸發(fā)器給所述熱交換器提供冷卻的流體。
10. 如權利要求9中的系統(tǒng)，其特征在于，所述生產(chǎn)過程是發(fā)電廠中 的發(fā)電過程，且所述散熱器是發(fā)電廠的蒸汽冷凝器。
11. 如權利要求9中的系統(tǒng)，其特征在于，所述散熱器是冷卻塔。
12. 如權利要求9中的系統(tǒng)，其特征在于，所述介質(zhì)乙二醇和水的混 合物。
13. 如權利要求9中的系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)器是開架式蒸發(fā)器。
14. 如權利要求9中的系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)器接收來自所述 散熱器的被冷卻的流體和來自所述熱交換器的被加熱的流體的混合物。
15. —種低排放的天然氣蒸發(fā)系統(tǒng)，其包含 發(fā)電過程，所述發(fā)電過程用水驅(qū)動蒸汽渦輪發(fā)電機；冷凝器，所述冷凝器用于凝結從所述蒸汽渦輪發(fā)電機輸出的蒸汽；散熱器，所述散熱器用于帶走熱量；蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器用于把液態(tài)天然氣變?yōu)闅鈶B(tài)天然氣；冷卻液供給通道，所述冷卻液供給通道用于從所述散熱器給所述冷凝 器提供冷卻的流體；冷卻液回路，所述冷卻液回路用于從所述冷凝器給所述散熱器提供加 熱的流體；加熱流體供給通道，所述加熱流體供給通道從所述冷凝器給所述蒸發(fā) 器提供加熱的流體；和加熱流體回路，所述加熱流體回路用于從所述蒸發(fā)器給所述冷凝器提 供冷卻的流體。
16. 如權利要求15中的系統(tǒng)，還包含冷卻液供給通道，所述冷卻液供給通道用于從所述散熱器給所述冷凝器提供冷卻的流體；和冷卻液回路，所述冷卻液回路用于從所述冷凝器給所述散熱器提供加 熱的流體。
17. 如權利要求15中的系統(tǒng)，其特征在于，所述散熱器是冷卻塔。
18. 如權利要求15中的系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)器是開架式蒸 發(fā)器。
19. 如權利要求15中的系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)器接收來自所 述散熱器的被冷卻的流體和來自所述冷凝器的被加熱的流體的混合物。
20. 如權利要求15中的系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)器是浸沒燃燒 式蒸發(fā)器。
全文摘要
一種低排放的天然氣蒸發(fā)系統(tǒng)，包含熱交換器，所述熱交換器用于冷卻使用在生產(chǎn)過程中的介質(zhì)；散熱器，所述散熱器用于帶走熱量；蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器用于把液態(tài)天然氣變?yōu)闅鈶B(tài)天然氣；冷卻液供給通道，所述冷卻液供給通道用于從所述散熱器給所述熱交換器提供冷卻的流體；冷卻液回路，所述冷卻液回路用于從所述熱交換器給所述散熱器提供加熱的流體；加熱流體供給通道，所述加熱流體供給通道從所述熱交換器給所述蒸發(fā)器提供加熱的流體；加熱流體回路，所述加熱流體回路用于從所述蒸發(fā)器給所述熱交換器提供冷卻的流體。
文檔編號F17C9/00GK101248308SQ200680020060
公開日2008年8月20日 申請日期2006年4月26日 優(yōu)先權日2005年4月27日
發(fā)明者楊啟烝, 黃族鵬 申請人:福斯特惠勒美國公司