對(duì)液化天然氣進(jìn)行氣化的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于對(duì)液化天然氣（ LNG ）進(jìn)行氣化的系統(tǒng)和方法。一種系統(tǒng)利用傳熱介質(zhì)的閉路循環(huán)和來(lái)自廢熱源的廢熱對(duì)所述 LNG 進(jìn)行氣化，所述傳熱介質(zhì)受到環(huán)境空氣的加熱。
【專利說(shuō)明】對(duì)液化天然氣進(jìn)行氣化的系統(tǒng)和方法
[0001 ] 本申請(qǐng)是原案申請(qǐng)日為2008年I月15日、申請(qǐng)?zhí)枮?00880003635.X (PCT/US2008/051098)、發(fā)明名稱為《生態(tài)液化天然氣(LNG)氣化器系統(tǒng)》的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種利用傳熱介質(zhì)的閉路循環(huán)和來(lái)自至少一個(gè)廢熱源的廢熱對(duì)液化天然氣(LNG)進(jìn)行氣化的方案，所述傳熱介質(zhì)受到環(huán)境空氣的加熱。

【背景技術(shù)】
[0003]液化天然氣(LNG)在近來(lái)的能源市場(chǎng)中扮演著重要的角色。自進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，最迫在眉睫的能量問題促使液化設(shè)施得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，所述液化設(shè)施位于偏遠(yuǎn)的天然氣產(chǎn)地。當(dāng)液化站完工之后，在能量消耗者所在地修建接收終端和再氣化終端就成為不可避免的需要。在北美洲存在30個(gè)以上的LNG終端。目前，這些LNG終端所采納的氣化方式是利用開架式氣化(open-rack vaporizat1n) (ORV)實(shí)現(xiàn)LNG的氣化。然而，這些設(shè)施無(wú)法持續(xù)運(yùn)行下去，原因在于使用海水作為用于進(jìn)行氣化的傳熱介質(zhì)會(huì)帶來(lái)環(huán)境問題。
[0004]液化天然氣的再氣化與其它液化氣體，如氮，的再氣化在工藝數(shù)量和運(yùn)行操作方面是截然不同的。因此，被設(shè)計(jì)用來(lái)對(duì)其它液化氣體進(jìn)行再氣化的設(shè)施不足以對(duì)LNG進(jìn)行再氣化。
[0005]因此，需要提供一種高效、經(jīng)濟(jì)、緊湊且對(duì)環(huán)境無(wú)害的用于對(duì)LNG進(jìn)行再氣化的系統(tǒng)和方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明滿足了這些和其它需要，其中提供了一種用于對(duì)LNG進(jìn)行氣化的系統(tǒng)和方法。用于對(duì)LNG進(jìn)行氣化的所述系統(tǒng)包括循環(huán)的傳熱介質(zhì)，所述循環(huán)的傳熱介質(zhì)受到現(xiàn)有熱源的加熱以便對(duì)LNG進(jìn)行氣化。用于對(duì)LNG進(jìn)行氣化的所述方法包括使所述傳熱介質(zhì)循環(huán)通過(guò)這些熱源以便對(duì)LNG進(jìn)行氣化。
[0007]在本發(fā)明的一個(gè)方面中，用于對(duì)LNG進(jìn)行氣化的所述系統(tǒng)包括傳熱介質(zhì)，所述傳熱介質(zhì)包括二元醇、水和醇(alcohol)ο所述系統(tǒng)還包括用于實(shí)現(xiàn)傳熱介質(zhì)的體積波動(dòng)和泵吸(volume surging and pump suct1n)的膨脹罐。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于實(shí)現(xiàn)傳熱介質(zhì)的循環(huán)的至少一個(gè)循環(huán)泵。此外，所述系統(tǒng)還包括用于將所述傳熱介質(zhì)加熱至接近環(huán)境溫度的溫度的至少一個(gè)空氣加熱器。接下來(lái)，所述系統(tǒng)還包括至少一個(gè)用以從至少一個(gè)廢熱源中回收廢熱的熱回收單元。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于對(duì)LNG進(jìn)行氣化而使其變?yōu)樘烊粴獾闹辽僖粋€(gè)管殼式熱交換器。
[0008]在本發(fā)明的另一方面中，披露了一種用于對(duì)LNG進(jìn)行氣化的方法。所述方法包括:使包括二元醇、水和醇的傳熱介質(zhì)從膨脹罐循環(huán)至至少一個(gè)空氣加熱器。所述方法進(jìn)一步包括使用至少一個(gè)空氣加熱器將所述傳熱介質(zhì)加熱至大約為環(huán)境溫度的溫度。接下來(lái)，所述方法還包括使所述傳熱介質(zhì)從所述至少一個(gè)空氣加熱器循環(huán)至至少一個(gè)熱回收單元，所述至少一個(gè)熱回收單元從至少一個(gè)廢熱源中回收廢熱。此外，所述方法還包括使用所述至少一個(gè)熱回收單元對(duì)所述傳熱介質(zhì)進(jìn)行加熱。隨后，所述方法包括使所述傳熱介質(zhì)從所述至少一個(gè)熱回收單元循環(huán)通過(guò)至少一個(gè)管殼式熱交換器的殼體部分。此外，所述方法包括將LNG從貯存罐或入口泵送至所述至少一個(gè)管殼式熱交換器的管道部分以便對(duì)LNG進(jìn)行氣化而使其變?yōu)樘烊粴狻Ｋ龇椒ㄟ€包括使所述傳熱介質(zhì)循環(huán)返回所述膨脹罐以便產(chǎn)生體積波動(dòng)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]在附圖中示例性且并非限制性地示出了本發(fā)明，且在所述附圖中，使用相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件，其中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于對(duì)LNG進(jìn)行氣化的系統(tǒng)的示圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010]本發(fā)明描述了一種用于對(duì)LNG進(jìn)行氣化的系統(tǒng)和方法。在下面的說(shuō)明書中，出于解釋說(shuō)明的目的，闡述了多個(gè)特定細(xì)節(jié)以使所屬領(lǐng)域技術(shù)人員能夠徹底地理解本發(fā)明。然而，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員顯然能夠認(rèn)識(shí)到:可在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下或者在具有等效布置的情況下實(shí)踐本發(fā)明。在其它實(shí)例中以框圖形式示出了眾所周知的結(jié)構(gòu)和裝置，以便避免對(duì)本發(fā)明產(chǎn)生不必要的混淆。
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于對(duì)LNG進(jìn)行氣化的系統(tǒng)的示圖。膨脹罐ET-1貯存著水、二元醇和醇的混合物作為傳熱介質(zhì)。該膨脹罐ET-1包括經(jīng)過(guò)氣流保護(hù)處理的可耐受大氣作用的碳鋼以便在約30° F至約150° F的溫度下和約10 psig的壓力下實(shí)現(xiàn)該傳熱介質(zhì)的體積膨脹和泵吸。膨脹罐ET-1包括入口 /出口、自動(dòng)/手動(dòng)填充管嘴、液位指示/控制裝置和不帶絕緣的個(gè)人防護(hù)裝置。二元醇包括乙二醇。醇包括甲醇/乙醇。傳熱介質(zhì)具有低于約-40° F的冰點(diǎn)，但該傳熱介質(zhì)在所述系統(tǒng)中的最低運(yùn)行溫度為約-20° Fo至少一個(gè)循環(huán)泵CP-1使傳熱介質(zhì)從膨脹罐ET-1中循環(huán)出來(lái)。循環(huán)泵包括大容積的低壓頭泵。
[0012]循環(huán)泵CP-1將傳熱介質(zhì)輸送至至少一個(gè)空氣加熱器AH-1。空氣加熱器AH-1包括翅片-風(fēng)扇熱交換器，該翅片-風(fēng)扇熱交換器對(duì)被吹入空氣加熱器AH-1的散熱片內(nèi)的環(huán)境空氣中所包含的熱量進(jìn)行交換，從而對(duì)流動(dòng)通過(guò)空氣加熱器AH-1的傳熱介質(zhì)進(jìn)行加熱?？諝饧訜崞鰽H-1的運(yùn)行溫度為約-20° F至約150° F且運(yùn)行壓力為約150 psig?？諝饧訜崞鰽H-1將傳熱介質(zhì)從低于環(huán)境溫度的溫度加熱至接近環(huán)境溫度的溫度。通過(guò)傳熱介質(zhì)對(duì)LNG進(jìn)行氣化所需的熱量中有約50%至約80%是由空氣加熱器AH-1提供的。
[0013]傳熱介質(zhì)從至少一個(gè)空氣加熱器AH-1循環(huán)至至少一個(gè)廢熱回收單元WRU-1。廢熱回收單元包括水管型廢熱回收單元以便從至少一個(gè)廢熱源WHS-1和/或至少一個(gè)明火加熱器中進(jìn)行排氣熱回收。通過(guò)傳熱介質(zhì)對(duì)LNG進(jìn)行氣化所需的熱量中有約20%至約50%是由廢熱回收單元WRU-1提供的。對(duì)于更冷的環(huán)境條件而言，該廢熱回收單元可回收輔助的導(dǎo)管明火熱量(auxiliary duct fired heat)。到目前為止，本系統(tǒng)并不需要類似于大氣氣化裝置(Atmospheric Air Vaporizers) (AAV)和開架式氣化裝置(ORV)等的低溫設(shè)施。
[0014]傳熱介質(zhì)從至少一個(gè)廢熱回收單元循環(huán)至至少一個(gè)管殼式熱交換器LE-1的殼體側(cè)。LNG從入口或貯存罐LT-1被泵送通過(guò)至少一個(gè)管殼式熱交換器LE-1的管道側(cè)以便產(chǎn)生氣化而變?yōu)樘烊粴?。在循環(huán)通過(guò)管殼式熱交換器LE-1的殼體側(cè)之后，該傳熱介質(zhì)循環(huán)返回膨脹罐ET-1以便產(chǎn)生體積波動(dòng)。
[0015]因此，本發(fā)明披露了一種高效、經(jīng)濟(jì)、緊湊且對(duì)環(huán)境無(wú)害的用于對(duì)LNG進(jìn)行氣化的系統(tǒng)和方法。
[0016]盡管上文已經(jīng)結(jié)合多個(gè)實(shí)施例和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不因此受限，而是覆蓋了落入所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的各種變型和等效布置。
【權(quán)利要求】
1.一種對(duì)液化天然氣(LNG)進(jìn)行氣化的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 傳熱介質(zhì)，所述傳熱介質(zhì)包括二元醇、水和醇； 用于實(shí)現(xiàn)傳熱介質(zhì)的體積波動(dòng)和泵吸的膨脹罐； 用于實(shí)現(xiàn)傳熱介質(zhì)的循環(huán)的循環(huán)泵，其中所述循環(huán)泵使所述傳熱介質(zhì)從所述膨脹罐循環(huán)至空氣加熱器； 空氣加熱器，所述空氣加熱器是用于通過(guò)用傳熱介質(zhì)交換環(huán)境空氣中所包含的熱量從而將所述傳熱介質(zhì)加熱至接近環(huán)境溫度的溫度的第一熱源，并且所述空氣加熱器的運(yùn)行溫度為-20 °?至150 °F且運(yùn)行壓力為150 psig，所述傳熱介質(zhì)受所述空氣加熱器的加熱程度處在約50%至約80%范圍內(nèi)； 廢熱回收單元，所述廢熱回收單元包含從廢熱源回收的排氣熱量并且所述廢熱回收單元是對(duì)先前得到加熱的傳熱介質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步加熱達(dá)20%至50%的程度的第二熱源；和用于對(duì)LNG進(jìn)行氣化而使其變?yōu)樘烊粴獾墓軞な綗峤粨Q器，其中所述空氣加熱器和所述廢熱回收單元是現(xiàn)有熱源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述傳熱介質(zhì)包括乙二醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述傳熱介質(zhì)包括甲醇或者乙醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述傳熱介質(zhì)具有低于約-40°F的冰點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述傳熱介質(zhì)具有約-20°F的運(yùn)行溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述膨脹罐包括碳鋼以便在約-30°F至約150 °F的溫度下和約10 psig的壓力下實(shí)現(xiàn)所述傳熱介質(zhì)的體積膨脹。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述空氣加熱器是與環(huán)境空氣進(jìn)行熱交換的翅片-風(fēng)扇熱交換器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述傳熱介質(zhì)從所述廢熱回收單元循環(huán)至所述管殼式熱交換器的殼體側(cè)，且其中所述LNG被泵送通過(guò)所述管殼式熱交換器的管道側(cè)以便產(chǎn)生氣化而變?yōu)樘烊粴狻?br> 9.一種對(duì)液化天然氣(LNG)進(jìn)行氣化的方法，所述方法包括: 使包括二元醇、水和醇的傳熱介質(zhì)從膨脹罐循環(huán)至空氣加熱器，所述空氣加熱器是第一熱源，所述空氣加熱器的運(yùn)行溫度為-20 °?至150 °F且運(yùn)行壓力為150 psig ; 使用所述空氣加熱器通過(guò)用傳熱介質(zhì)交換環(huán)境空氣中所包含的熱量從而將所述傳熱介質(zhì)加熱至大約為環(huán)境溫度的溫度； 使所述傳熱介質(zhì)從所述空氣加熱器循環(huán)至廢熱回收單元，所述廢熱回收單元包含排氣熱量并且是第二熱源，所述廢熱回收單元從廢熱源回收廢熱例如排氣熱量； 使用所述廢熱回收單元對(duì)先前得到加熱的傳熱介質(zhì)進(jìn)行加熱達(dá)20%至50%的程度； 使所述傳熱介質(zhì)從所述廢熱回收單元循環(huán)通過(guò)管殼式熱交換器的殼體側(cè)，所述傳熱介質(zhì)受所述空氣加熱器的加熱程度處在約50%至約80%范圍內(nèi)； 將所述LNG從貯存罐泵送至所述管殼式熱交換器的管道側(cè)以便對(duì)所述LNG進(jìn)行氣化而使其變?yōu)樘烊粴?；并? 使所述傳熱介質(zhì)循環(huán)返回所述膨脹罐以便產(chǎn)生體積波動(dòng)，其中所述空氣加熱器和所述廢熱回收單元是現(xiàn)有熱源。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述傳熱介質(zhì)包括甲醇或者乙醇。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述傳熱介質(zhì)被混合以便具有低于約-40 °F的冰 點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】F17C9/00GK104482403SQ201410427864
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2008年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2007年1月30日
【發(fā)明者】S. 丁 J. 申請(qǐng)人:福斯特惠勒（美國(guó)）公司