CN108826013A - 一种液化气船卸货再气化*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液化气船卸货再气化***包括位于液化气船上用于运输过程中储存LNG的储罐和设置在液化气船上连接在储罐上的气化装置；所述气化装置包括LNG加热装置、闭合的中间介质回路和海水提供装置。本发明在低温海水工况引入了微波加热，根据海域的不同，可以进行不同功率的加热，该***在各情况海水工况的海域均可以使用，适用于中国的各个海域以及国外其他相似海域，灵活应用于各种海水工况。

Description

一种液化气船卸货再气化***
技术领域
本发明涉及一种液化气船卸货再气化***。
背景技术
天然气的产地与消费地往往相隔很远，输送通常通过管线进行，气态的气体在陆上从储层在管线中输送。然而，许多储层位于遥远的区域或者具有受限制的可接近性的区域，包括管线的利用或者在技术上非常复杂、或者在经济上无效益。那么，一种非常普遍的技术是，将天然气在生产现场处或附近液化，并且将LNG在通常位于海船上的特别设计的储罐中输送到市场。将天然气液化包括将气体压缩和冷却到低温温度，例如-160℃。因此，LNG运载工具可将巨大量的LNG运输至目的地，在该目的地，货物被卸载到陆上的专用罐，之后用LNG运输车辆通过公路或者铁路输送或者被再蒸发并通过例如管线输送。更好地做法是将液货卸载到陆上管线之前在海船上再蒸发LNG，LNG流经一个或多个位于船上的蒸发器。在运输船周围的海水流经用于在卸载到陆上设施之前将LNG加热和蒸发成天然气的蒸发器。应用于海上LNG接收与处理、陆上LNG接收站资源调配、海洋开采天然气处理与运输的海上浮式再气化装置变得越发重要，前景十分广阔。
现有的主要加热气化装置为海水通入换热器，与中间介质和LNG换热，这样的气化装置的气化能力受气候等因素的影响较大，随气温降低，气化能力下降，且工作时换热器管道的某些部位可能结冰，尤其是换热器后半部分，使传热效果降低，因此通常装置的进口水温应控制在5℃以上，而对于海水温度低于5℃的情况，现有液化天然气再气化***无法使用。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种液化气船卸货再气化***，该***可以在海水温度较低时也可使用。
为解决上述技术问题，本发明的液化气船卸货再气化***包括：
位于液化气船上用于运输过程中储存LNG的储罐和设置在液化气船上连接在储罐上的气化装置；
所述气化装置包括：
-LNG加热装置，包括增压泵、第一换热器和第二换热器，所述增压泵连接储罐，所述第一换热器连接增压泵，所述第一换热器的连接第二换热器；
-闭合的中间介质回路，包括中间介质储罐、中间介质循环泵，所述中间介质储罐连接第一换热器，中间介质储罐连接第三换热器，第三换热器连接第一换热器；
-海水提供装置，包括海水泵，所述海水泵连接第二换热器和第三换热器。
作为一种改进，所述第二换热器包括壳体，所述壳体中部设置换热腔，所述壳体前端设置上前腔和下前腔，所述上前腔设置海水进口，所述下前腔设置海水出口，所述壳体上设置LNG进口和LNG出口，所述换热腔内设置水平的隔板，所述隔板远离LNG进口的一端设置开口，所述换热腔内设置挡板，所述壳体的后端设置端盖，所述上前腔、下前腔与换热腔通过换热管连接，所述端盖外侧设置微波加热装置，所述换热管伸出端盖，所述端盖外的换热管通过细支管连接，所述细支管由透微波材料组成，所述微波加热装置包括谐振腔，所述谐振腔由上壁、下壁和侧壁组成，所述细支管穿过上壁和下壁。
由于进入换热器的LNG温度低，大约零下十度左右。当冬天海水温度比较低时，通过第二换热器的海水容易在换热器的某些位置结冰，堵塞换热器，导致换热效率降低，影响气化效果。将换热器的热液和冷液的通道都设置成折返式，并且海水的通道设置成多条换热管，这样海水通道可以在换热器的端部有折返的管道，从而可以上后腔和下后腔之间设置加热装置。用细支管将上下后腔的换热管相连，谐振腔的上壁和下壁留有小孔或缝隙，微波不会透过小孔或缝隙，细支管穿过谐振腔，细支管里的海水可以直接被加热。
所述小孔在上壁和下壁的分布设置密集区和稀疏区，所述密集区成圆环状。
由于谐振腔内的微波存在衍射和反射现象，微波场的分布不是均匀的，由于微波在样品界面发生折射和反射，产生驻波现象，使样品内部电场分布出现“震荡”，导致温度分布差异。经试验表明微波场的能量密度都是轴向温度都沿中心水平面对称，呈现中间和最边缘能量低，谐振器中部成圆环状区域能量密度高。因此，将穿过谐振器的细支管的密度也设置成围绕中心的圆环处最高，形成密集区，谐振腔的边缘和中心为密度低的稀疏区。使得细支管中的水可以被均匀的加热。
作为一种改进，所述细支管中的一部分分为两端的挠性段和中部的刚性段，所述刚性段穿过谐振腔，所述挠性段与换热管连接，所述上壁和下壁在与设置放射状缝隙，所述缝隙上设置金属丝。
由于需要根据海水的流量和温度调整加热的功率，不同盐度的海水的介电特性不同，对微波的吸收不同，导致微波场的分布也会随之变化，密集区的范围和能量密度也会变化，需要根据这些变化来调整细支管在谐振腔中的分布。将细支管分为两端的挠性段和中部的刚性段，在调整加热的功率时，可以通过移动装置调整细支管刚性段的位置，而挠性段与换热管连接处可以不受影响。上壁和下壁设置缝隙，缝隙之间上设置金属丝，金属丝既可以屏蔽电磁波防止电磁波外漏，又不妨碍刚性段沿放射状缝隙在径向上的移动。
所述第二换热器上设置流量传感器和温度传感器，所述流量传感器和温度传感器连接控制器。
本发明在低温海水工况引入了微波加热，根据海域的不同，可以进行不同功率的加热，该***在各情况海水工况的海域均可以使用，适用于中国的各个海域以及国外其他相似海域，灵活应用于各种海水工况。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的液化气船卸货再气化***的结构示意图。
图2是本发明的热交换器的结构示意图。
图3是微波加热装置的结构示意图。
图4是图2中A部分的局部放大图。
图5是微波加热装置的上壁的示意图。
图6是微波加热装置与换热管的连接示意图。
图7是微波加热装置的上壁第二种实施方式的示意图。
图8是图7中B部分的局部放大图。
具体实施方式
如图1-图8所示，本发明的液化气船卸货再气化***包括：位于液化气船上用于运输过程中储存LNG的储罐1和设置在液化气船上连接在储罐1上的气化装置。气化装置包括LNG加热装置、闭合的中间介质回路和海水提供装置。
如图1所示，LNG加热装置包括增压泵2、第一换热器3和第二换热器4，增压泵2连接储罐1，增压泵2连接第一换热器3的一个入口，第一换热器3的出口连接第二换热器4。闭合的中间介质回路包括中间介质储罐5、中间介质循环泵6，中间介质储罐5连接第一换热器3的另一个入口，中间介质储罐5连接第三换热器7，第三换热器7连接第一换热器3。海水提供装置包括海水泵8，海水泵8连接第二换热器4和第三换热器7。
LNG从船上的储罐1中输出，并送到增大LNG压力的增压泵2中，增压的LNG从增压泵2流入到第一换热器3中。中间介质优选为丙烷。中间介质储罐5中的丙烷由中间介质循环泵6驱动到第三换热器7中，与相反方向的穿过第三换热器的海水来加热，中间介质通常比进入的海水的温度低达2℃至5℃。然后，已加热的中间介质通过管道输送到第一换热器3中，与反向通过的LNG换热，加热LNG，降温后的中间介质循环回到中间介质储罐5。被加热后的天然气被输送到第二换热器4中，与反向通过的海水进行换热。
如图2所示，第二换热器包括壳体10，壳体10中部设置换热腔20，壳体10前端设置上前腔11和下前腔12，上前腔11设置海水进口13，下前腔12设置海水出口14，壳体1上设置LNG进口15和LNG出口16，换热腔20内设置水平的隔板17，所述隔板远离LNG进口的一端设置开口17a，壳体10内设置挡板21，壳体10的后端设置端盖18，上前腔11、下前腔12与换热腔20通过换热管19连接。
从第一换热器出来的LNG从LNG进口15进入，在换热腔20内流过，经过挡板21的阻挡，可以与换热管19内的海水充分换热。海水从海水入口13内进入上前腔11，进入换热管19，换热管19在换热腔20内穿过，与流经换热腔20的LNG交换热量。然后海水从端盖外端的换热管折返，通过在进入下换热腔20，最终从海水出口14流出。
由于在第一换热器加热后的LNG温度还是比较低，大约零下十度左右。当冬天海水温度比较低时，通过第二换热器的海水容易在换热器的某些位置结冰，堵塞换热器，导致换热效率降低，影响气化效果。
端盖18外侧设置微波加热装置22，所述换热管19伸入上后腔17和下后腔18，上后腔17与下后腔18中的换热管19通过细支管23连接，细支管23由透微波材料组成，微波加热装置22包括谐振腔24和微波发生装置27，谐振腔24由上壁24a、下壁24b和侧壁24c组成，如图3和图4所示，上壁24a、下壁24b设有小孔25，细支管23通过小孔25穿过谐振腔的上壁24a、下壁24b。图4中只画出两条换热管，事实上换热管19可以根据需要设置足够的数量。
小孔25在上壁24a和下壁24b的分布设置密集区28和稀疏区30，密集区28成圆环状，如图5所示。
换热器的流体管路上上设置流量传感器和温度传感器，流量传感器和温度传感器连接控制器，所述控制器连接微波加热装置22。控制器根据流量传感器和温度传感器传来的信息，可以判断加热情况，从而调整加热的功率。
在另一种实施方式中，将细支管23设置为可根据情况调整在谐振腔内的分布。
具体做法为：细支管23中的一部分分为两端的挠性段23a和中部的刚性段23b，刚性段23b穿过谐振腔24，挠性段23a与换热管19连接如图6所示。上壁24a和下壁24b设置多条以上壁24a和下壁24b的中心为圆心的放射状的缝隙29，如图7所示，缝隙29上设置金属丝31，金属丝31形成网状，如图8所示。图7中未画出不能移动的细支管23，图8中画出了不能移动的细支管和小孔25，还画出了可沿缝隙29径向移动的细支管。
由于需要根据海水的流量和温度调整加热的功率，不同盐度的海水的介电特性不同，对微波的吸收不同，导致微波场的分布也会随之变化，密集区的范围和能量密度也会变化，需要根据这些变化来调整细支管在谐振腔中的分布。将细支管23分为两端的挠性段和中部的刚性段，在调整加热的功率时，可以调整细支管刚性段的位置，而挠性段与换热管连接处可以不受影响。在上壁24a和下壁24b上开设放射状的缝隙29，这些缝隙29可以使得部分在密集区28附近的一部分细支管23的刚性段23b沿径向向密集区28内移动，或者向密集区28外移动，使得密集区28内的细支管23的密度增大或减小，适应微波场的分布的变化。设置在缝隙29上的金属丝31可以遮蔽缝隙29，既可以屏蔽电磁波防止电磁波外漏，又不妨碍刚性段沿放射状缝隙29在径向上的移动。

Claims (5)

1.一种液化气船卸货再气化***，其特征在于：包括
位于液化气船上用于运输过程中储存LNG的储罐和设置在液化气船上连接在储罐上的气化装置；
所述气化装置包括：
-LNG加热装置，包括增压泵、第一换热器和第二换热器，所述增压泵连接储罐，所述第一换热器连接增压泵，所述第一换热器的连接第二换热器；
-闭合的中间介质回路，包括中间介质储罐、中间介质循环泵，所述中间介质储罐连接第一换热器，中间介质储罐连接第三换热器，第三换热器连接第一换热器；
-海水提供装置，包括海水泵，所述海水泵连接第二换热器和第三换热器。
2.按照权利要求1所述的液化气船卸货再气化***，其特征在于：所述第二换热器包括壳体，所述壳体中部设置换热腔，所述壳体前端设置上前腔和下前腔，所述上前腔设置海水进口，所述下前腔设置海水出口，所述壳体上设置LNG进口和LNG出口，所述换热腔内设置水平的隔板，所述隔板远离LNG进口的一端设置开口，所述换热腔内设置挡板，所述壳体的后端设置端盖，所述上前腔、下前腔与换热腔通过换热管连接，所述端盖外侧设置微波加热装置，所述换热管伸出端盖，所述端盖外的换热管通过细支管连接，所述细支管由透微波材料组成，所述微波加热装置包括谐振腔，所述谐振腔由上壁、下壁和侧壁组成，所述细支管穿过上壁和下壁。
3.按照权利要求2所述的液化气船卸货再气化***，其特征在于：所述小孔在上壁和下壁的分布设置密集区和稀疏区，所述密集区成圆环状。
4.按照权利要求3所述的液化气船卸货再气化***，其特征在于：所述细支管中的一部分分为两端的挠性段和中部的刚性段，所述刚性段穿过谐振腔，所述挠性段与换热管连接，所述上壁和下壁在与设置放射状缝隙，所述缝隙上设置金属丝。
5.按照权利要求4所述的液化气船卸货再气化***，其特征在于：所述第二换热器上设置流量传感器和温度传感器，所述流量传感器和温度传感器连接控制器。
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