液化天然氣再氣化中的用于廢熱回收和環(huán)境空氣蒸發(fā)器的配置和方法
【專利說明】液化天然氣再氣化中的用于廢熱回收和環(huán)境空氣蒸發(fā)器的配置和方法
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)?00980127856.2、申請(qǐng)日2009年7月17日、發(fā)明名稱“液化天然氣再氣化中的用于廢熱回收和環(huán)境空氣蒸發(fā)器的配置和方法”的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002]本申請(qǐng)要求我們共同待審的于2008年7月17日提交的序列號(hào)為61/081636的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的領(lǐng)域是LNG (液化天然氣)再氣化，尤其是使用環(huán)境空氣蒸發(fā)和低級(jí)/廢熱的再氣化。
【背景技術(shù)】
[0004]LNG蒸發(fā)是相對(duì)能量密集(energy intensive)的過程，其通常需要等于在LNG中大約1.5%能量含量的熱負(fù)荷。該顯著的能量要求通常通過使用海水作為外部熱源來(lái)滿足。然而，使用海水再氣化LNG是有環(huán)境問題的，因?yàn)樗木植窟€原會(huì)不利地影響海洋生物循環(huán)和環(huán)境。替代性地，可使用在水下燃燒蒸發(fā)器中的燃料氣體燃燒來(lái)蒸發(fā)LNG。然而，這種系統(tǒng)需要燃料氣體并且趨于產(chǎn)生不期望的排放物。
[0005]在再氣化液化氣體的其它已知方法中，環(huán)境空氣被用作環(huán)境空氣蒸發(fā)器的熱源。雖然這種類型的蒸發(fā)器在低溫設(shè)備(例如，氮蒸發(fā)器)中是十分常見的，但是環(huán)境空氣蒸發(fā)器通常受限于相對(duì)小的容量，并且在大多數(shù)情形中不能產(chǎn)生來(lái)自LNG的環(huán)境溫度氣體產(chǎn)物。當(dāng)應(yīng)用于LNG蒸發(fā)時(shí)，環(huán)境空氣蒸發(fā)器通常產(chǎn)生在大約-40 °F的蒸發(fā)產(chǎn)物，這對(duì)于大多數(shù)管線規(guī)格來(lái)說是不可接受的。為了增加蒸發(fā)LNG的溫度，熱量被補(bǔ)充給環(huán)境空氣蒸發(fā)器，如美國(guó)專利N0.7，392，767中所教導(dǎo)的那樣。在此，采用驟冷塔(quench column)作為用于加熱循環(huán)液體的熱源，并且采用附加的間接熱交換器以產(chǎn)生熱液體流，該熱液體流供應(yīng)熱量以蒸發(fā)LNG。雖然這種驟冷塔配置在一些廢熱回收配置中可能有效，尤其是來(lái)自氣輪機(jī)排氣的廢熱，但是不可避免的是將排氣過冷至低于排氣露點(diǎn)的溫度，從而導(dǎo)致不期望的廢副產(chǎn)物，該副產(chǎn)物必須被中和或者以其它方式處理。
[0006]替代性地，如在美國(guó)專利N0.5，251，452中所描述的，LNG環(huán)境空氣蒸發(fā)器能夠使用循環(huán)加熱和除霜來(lái)操作。雖然這種蒸發(fā)在概念上是簡(jiǎn)單的并且不需要LNG作為燃料源，然而仍存在各種不利之處。其中，這種環(huán)境空氣蒸發(fā)方案通常需要相對(duì)大數(shù)量的空氣蒸發(fā)器、測(cè)試空間、以及因而高操作和資本成本。為了防止上述缺陷中的至少一些，已經(jīng)描述各種新的配置，其幫助在LNG接收終端回收電力。在這種配置中，LNG被用作用于產(chǎn)生電力的散熱裝置、和/或發(fā)電設(shè)備的燃料，如在我們共同待審的序列號(hào)為PCT/US03/25372的國(guó)際專利申請(qǐng)(公布為 WO 2004/109206 Al)、PCT/US03/26805 (公布為 WO 2004/109180 Al)和PCT/US05/24973 (公布為WO 2006/019900 Al)中所描述的，上述文獻(xiàn)均以引用的方式并入本文中。
[0007]雖然這些配置中的大多數(shù)趨于將能量消耗降低至少一些程度(例如，經(jīng)由環(huán)境空氣蒸發(fā)器和/或來(lái)自氣輪機(jī)排氣的廢熱回收)，但是這種配置常常在產(chǎn)生液體流出物方面仍是相對(duì)低效的，在電力產(chǎn)生效率方面沒有明顯改進(jìn)。在其它已知配置中，如在美國(guó)專利N0.5，457，951中所描述的，LNG使用熱傳遞介質(zhì)在集成組合循環(huán)發(fā)電設(shè)備中再氣化，其中蒸氣循環(huán)的工作流體與LNG在其中蒸發(fā)的熱交換器中的熱交換流體進(jìn)行熱交換，且其中熱交換流體進(jìn)一步制冷壓縮機(jī)的進(jìn)口空氣。然而，這種配置通常受限于常規(guī)熱交換器并且因而不能利用環(huán)境空氣交換器的益處。
[0008]因此，雖然本領(lǐng)域已知用于具有LNG利用和/或再氣化的發(fā)電設(shè)備的多種過程和配置，但是幾乎所有的發(fā)電設(shè)備都具有一個(gè)或多個(gè)不足。因而，在LNG再氣化的環(huán)境空氣蒸發(fā)器領(lǐng)域，仍存在提供用于廢熱回收的改進(jìn)配置和方法的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明涉及一種LNG再氣化的配置和方法，其中來(lái)自環(huán)境空氣和非環(huán)境空氣源的熱量被用于蒸發(fā)LNG。最優(yōu)選地，所構(gòu)想的方法和配置包括環(huán)境空氣蒸發(fā)器和熱交換器，其中熱傳遞介質(zhì)加熱來(lái)自環(huán)境空氣蒸發(fā)器的蒸發(fā)天然氣，其中熱傳遞介質(zhì)使用主要且持續(xù)的源加熱，該主要且持續(xù)的源提供足夠的熱量以將蒸發(fā)天然氣升高至管線傳輸溫度。
[0010]在本發(fā)明主題的一個(gè)方面，發(fā)電設(shè)備包括環(huán)境空氣交換器，該交換器將LNG蒸發(fā)成具有第一溫度的冷卻蒸發(fā)天然氣流。第一熱交換器耦接至環(huán)境空氣交換器并且接收冷蒸發(fā)天然氣流以及使用來(lái)自熱傳遞介質(zhì)回路中的熱傳遞介質(zhì)的熱量將冷蒸發(fā)天然氣流加熱至第二溫度。最優(yōu)選地，熱傳遞介質(zhì)回路熱耦接至廢熱源，所述廢熱源是用于熱傳遞介質(zhì)回路的主要且持續(xù)的熱源；并且廢熱源允許將熱傳遞介質(zhì)加熱至足夠的量以將冷蒸發(fā)天然氣流從第一溫度升高至第二溫度。在這種配置和方法中，還優(yōu)選的是，來(lái)自環(huán)境空氣交換器的冷凝水被提供給熱量回收蒸氣發(fā)生器。
[0011]尤其優(yōu)選的是，廢熱源包括熱量回收蒸氣發(fā)生器，并且熱傳遞介質(zhì)回路經(jīng)由第二和第三熱交換器耦接至熱量回收蒸氣發(fā)生器。仍優(yōu)選的是，廢熱源是至熱傳遞介質(zhì)回路的唯一熱源。其中熱量回收蒸氣發(fā)生器包括選擇性催化劑還原單元，通常優(yōu)選的是，該設(shè)備還包括控制單元，該控制單元調(diào)節(jié)在熱傳遞介質(zhì)回路的各個(gè)線路中的熱傳遞介質(zhì)的流率，以從而保持在選擇性催化劑還原單元中的期望溫度。在進(jìn)一步構(gòu)想的其它方面，熱傳遞介質(zhì)回路用來(lái)自至少兩個(gè)不同源的廢熱加熱，和/或該設(shè)備可包括第二環(huán)境空氣交換器，該第二環(huán)境空氣交換器與第一環(huán)境空氣交換器交替地操作。
[0012]因此，本發(fā)明人還構(gòu)想出一種再氣化LNG并且產(chǎn)生電力(power)的方法，其中在一個(gè)步驟中LNG在環(huán)境空氣交換器中被蒸發(fā)，以形成冷蒸發(fā)天然氣流。在另一步驟中，冷蒸發(fā)天然氣流在第一熱交換器中使用熱傳遞介質(zhì)回路中的熱傳遞介質(zhì)加熱，其中熱傳遞介質(zhì)回路熱耦接至熱源而不是環(huán)境空氣。最典型地，廢熱源是用于熱傳遞介質(zhì)回路的主要且持續(xù)的熱源(例如，熱量回收蒸氣發(fā)生器)，其典型地經(jīng)由至少兩個(gè)熱交換器耦接至熱傳遞介質(zhì)回路。例如，這種熱交換器可使用熱量回收蒸氣發(fā)生器的鍋爐給水作為熱源。關(guān)于選擇性催化還原單元(其中實(shí)施的話)，應(yīng)用上述提供的相同考慮。
[0013]因而，從不同的角度看，氣化LNG的方法將包括在環(huán)境空氣蒸發(fā)器中蒸發(fā)LNG的步驟以及通過使用來(lái)自鍋爐給水的熱量作為主要且持續(xù)熱源(例如，來(lái)自熱量回收蒸氣循環(huán)的BFW)在下游熱交換器中將蒸發(fā)LNG加熱至適合管線傳輸溫度的另一步驟。需要時(shí)，BFff能夠有利地用于對(duì)環(huán)境空氣蒸發(fā)器進(jìn)行除霜。
[0014]本發(fā)明的各個(gè)目的、特征、方面以及優(yōu)勢(shì)從本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的下述詳細(xì)描述將更加顯而易見。
【附圖說明】
[0015]圖1是根據(jù)本發(fā)明主題的具有LNG再氣化的一個(gè)示例性發(fā)電設(shè)備的示意圖。
[0016]圖2是根據(jù)本發(fā)明主題的具有LNG再氣化和選擇性催化還原單元的另一示例性發(fā)電設(shè)備的不意圖。
[0017]圖3是根據(jù)圖2的具有環(huán)境空氣蒸發(fā)器除霜系統(tǒng)的另一示例性發(fā)電設(shè)備的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明涉及使設(shè)備中的LNG蒸發(fā)的配置和方法，其中使用一個(gè)或多個(gè)環(huán)境空氣交換器將LNG蒸發(fā)至相對(duì)低的溫度(例如，大約-40 °F)，且其中冷卻的蒸發(fā)LNG經(jīng)由與廢熱或低級(jí)熱源的間接熱交換通過熱傳遞流體進(jìn)一步被加熱。例如，在最優(yōu)選的配置中，再循環(huán)BFff (鍋爐給水)被用來(lái)吸取氣輪機(jī)熱量并且控制排氣的露點(diǎn)溫度以便