一种液化天然气冷能用于制冰的方法及装置.pdf

1、10申请公布号CN102331127A43申请公布日20120125CN102331127ACN102331127A21申请号201110242169422申请日20110823F25C1/1420060171申请人华南理工大学地址510640广东省广州市天河区五山路381号72发明人徐文东柳珉敏陈善铃冯俊杰74专利代理机构广州粤高专利商标代理有限公司44102代理人何淑珍54发明名称一种液化天然气冷能用于制冰的方法及装置57摘要本发明公开了一种液化天然气冷能用于制冰的方法及装置。（1）0305MPA、162的液化天然气与乙二醇水溶液热交换后温度为1520，压力为0305MPA，再气化为030

2、5MPA、25的天然气后进入天然气管网；（2）热交换后的乙二醇水溶液温度降为3436，增压至0305MPA后，与水换热，水凝结为冰，将冰刮下；（3）与水热交换后的乙二醇水溶液返回乙二醇常温储罐，常温储罐中的乙二醇水溶液升高为12，循环利用。本发明方法LNG冷能利用率高，制冰时无需外加制冷动力源，节约能耗。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页CN102331139A1/1页21一种液化天然气冷能用于制冰的方法，其特征在于，包括以下步骤（1）0305MPA、162的液化天然气与浓度为4055WT、12的乙二醇水溶液热交换后温度为1520，压

3、力为0305MPA，再气化为0305MPA、25的天然气后进入天然气管网；（2）热交换后的乙二醇水溶液温度降为3436，增压至0305MPA后，与水换热，水凝结为冰，将冰刮下；（3）与水热交换后的乙二醇水溶液返回乙二醇常温储罐，常温储罐中的乙二醇水溶液升高为12，循环利用。2实施权利要求1所述的方法的装置，其特征在于，包括LNG储罐（1）、LNG气化器（4）；乙二醇水溶液冷储罐（5）、制冰机（9）、乙二醇水溶液常温储罐（10）、温度传感器（14）、压力传感器（15）和第一LNG空气汽化器（16）；所述LNG储罐（1）与LNG气化器（4）的冷物流进口连接，LNG气化器（4）的冷物流出口再与第一L

4、NG空气汽化器（16）的进口连接，LNG气化器（4）与第一LNG空气汽化器（16）连接的管路上连接有压力传感器（15）和温度传感器（14），第一LNG空气汽化器（16）的出口连接到天然气管网，第一LNG空气汽化器（16）的壳体通空气；LNG气化器（4）的热物流进口与乙二醇水溶液常温储罐（10）的出口连接，LNG气化器（4）的热物流出口依次与乙二醇水溶液冷储罐（5）和制冰机（9）的冷媒进口连接，制冰机（9）的冷媒出口再连接到乙二醇水溶液常温储罐（10）的进口，制冰机（9）的自来水进口与自来水管连接。3根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述LNG储罐（1）与LNG气化器（4）冷物流进口通过保温

5、管线连接，保温管线上设有第一离心泵（3）、调节阀和流量计。4根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述乙二醇水溶液冷储罐（5）与制冰机（9）通过保温管线连接，保温管线上设有第二离心泵（7）、调节阀和流量计。5根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述LNG气化器（4）与乙二醇水溶液常温储罐（10）通过管线连接，管线上连接有第三离心泵（12）、调节阀和流量计。6根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述LNG储罐（1）和乙二醇水溶液冷储罐（5）是保温的储罐。7根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述乙二醇水溶液冷储罐（5）和乙二醇水溶液常温储罐（10）的液位通过液位计（6，11）来显示。权利要

6、求书CN102331127ACN102331139A1/4页3一种液化天然气冷能用于制冰的方法及装置技术领域0001本发明公开了一种LNG冷能用于制冰的方法及装置。背景技术0002LNG（LIQUIDNATURALGAS）是天然气经脱酸、脱水处理，低温工艺冷冻液化而成的低温液体混合物，其生产过程能耗高。而LNG接收站汽化1KGLNG约需要提供830KJ能量，即约230KWH每吨。0003若能将该LNG冷能有效回收利用，可以节省能源、减少LNG汽化过程污染、降低下游市场供气价格，提高天然气的经济效益。日本，美国，加拿大等国家很早开始研究LNG冷能利用，如海水淡化，空气分离，低温粉碎，制冰，发电等

7、。0004从日本LNG冷能利用的情况来看，LNG淡化海水是LNG冷能利用最为有效率的方式，但LNG冷能利用技术和经济效益最好的却是应用在空气分离行业，主要因为空气液化所需的液化温度与LNG的温度最为接近。中国专利2010101842992发明公开了一种利用LNG冷能的全液体空气分离装置。该发明具有较好的经济效益，但系统复杂，且需要较多的能量压缩经分馏后的氮气，因为氮气液化温度为200左右，而LNG冷能在流进管后，其温度甚至高于162，离氮气液化温度还有较大的差距，所以还需要较大的能耗。中国专利申请2010101410715公开了一种基于LNG卫星站冷能利用的倒灌式空气分离系统。从该发明可看出，

8、循环利用空气分离后的氮气可以将LNG冷能用来分离空气，但事实是空气分离后，氮气百分含量大，温度低，但氮气始终不能够液化（其液化温度低于LNG温度的162）。所以LNG冷能的利用是不充分的，且有较多的低温氮气浪费。从以上分析可以看出，LNG冷能利用于空气分离过程，设备、过程复杂，能量利用效率低。0005利用LNG冷能发电，在世界范围内并不多见，而且由于LNG的温度为162，冷能品质高，直接用来推动轮机一类发电装置，其效率较低，其能量利用效率仅为10左右。中国专利2007200078707实用新型提供一种LNG冷能梯级、集成利用系统，利用液化天然气（LNG）冷能梯级、集成用于低温发电、冷库、室内滑

9、冰场和冷水空调，并建立了冷能服务公司、冷库公司、室内滑冰场公司和冷水空调公司四个建设项目。如果LNG站的气化量受到限制，设备得不到合理利用，将导致LNG冷能梯级利用会有设备成本高昂，维护运行费用高，实际难于取得良好经济效益，甚至难于收回投资，而用于制冰等从能量利用效率，温度匹配都比较合适，而且有比较好的经济性。发明内容0006本发明目的在于克服现有技术，解决了目前LNG是直接通过气化供气的，而气化过程中LNG的冷量是白白浪费的，将LNG冷能用于制冰，则充分利用了LNG的冷能，节约能量。充分利用LNG冷能制冰，通过控制管路循环系统质量流量而达到控制各管路进出口温度、压力等参数的目的。0007本发

10、明目的通过如下技术方案实现说明书CN102331127ACN102331139A2/4页4一种液化天然气冷能用于制冰的方法，包括以下步骤（1）0305MPA、162的液化天然气与浓度为4055WT、12的乙二醇水溶液热交换后温度为1520，压力为0305MPA，再气化为0305MPA、25的天然气后进入天然气管网；（2）热交换后的乙二醇水溶液温度降为3436，增压至0305MPA后，与水换热，水凝结为冰，将冰刮下；（3）与水热交换后的乙二醇水溶液返回乙二醇常温储罐，常温储罐中的乙二醇水溶液升高为12，循环利用。0008实施所述的方法的装置，包括LNG储罐1、LNG气化器4；乙二醇水溶液冷储罐5

11、、制冰机9、乙二醇水溶液常温储罐10、温度传感器14、压力传感器15和第一LNG空气汽化器16；所述LNG储罐1与LNG气化器4的冷物流进口连接，LNG气化器4的冷物流出口再与第一LNG空气汽化器16的进口连接，LNG气化器4与第一LNG空气汽化器16连接的管路上连接有压力传感器15和温度传感器14，第一LNG空气汽化器16的出口连接到天然气管网，第一LNG空气汽化器16的壳体通空气；LNG气化器4的热物流进口与乙二醇水溶液常温储罐10的出口连接，LNG气化器4的热物流出口依次与乙二醇水溶液冷储罐5和制冰机9的冷媒进口连接，制冰机9的冷媒出口再连接到乙二醇水溶液常温储罐10的进口，制冰机9的自

12、来水进口与自来水管连接。0009所述LNG储罐1与LNG气化器4冷物流进口通过保温管线连接，保温管线上设有第一离心泵3、调节阀2和流量计。0010所述乙二醇水溶液冷储罐5与制冰机9通过保温管线连接，保温管线上设有第二离心泵7、调节阀8和流量计。0011所述LNG气化器4与乙二醇水溶液常温储罐10通过管线连接，管线上连接有第三离心泵12、调节阀13和流量计。0012所述LNG储罐1和乙二醇水溶液冷储罐5是保温的储罐。0013所述乙二醇水溶液冷储罐5和乙二醇水溶液常温储罐10的液位通过液位计（6，11）来显示。0014本发明具有以下优点1、高效节能LNG冷能利用率高，制冰时无需外加制冷动力源，节约

13、能耗；2、稳定性高；工艺流程简单，操作方便，控制弹性较大；3、投资成本低设备投入小，易于运行和维护，撬装化有利于不同卫星站之间的灵活利用，减少投资风险。0015附图说明图1为本发明的液化天然气冷能用于制冰的撬装化装置；其中，1为LNG储罐；2、8、13为调节阀；3为第一离心泵、7为第二离心泵、12为第三离心泵；4为LNG气化器；5为乙二醇水溶液冷储罐；6和11为液位计；9为制冰机；10为乙二醇水溶液常温储罐；14为温度传感器；15为压力传感器；16为第一LNG空气汽化器；17为第二LNG空气汽化器。具体实施方式说明书CN102331127ACN102331139A3/4页50016为更好说明系

14、统的工作原理，下面结合图1给出三个实施例实施例1一种液化天然气冷能用于制冰的方法，包括以下步骤（1）0305MPA、162的液化天然气与浓度为50WT、1的乙二醇水溶液热交换后温度为15，压力为0305MPA，再气化为0305MPA、25的天然气后进入天然气管网；（2）热交换后的乙二醇水溶液温度降为35，增压至0305MPA后，与水换热，水凝结为冰，将冰刮下；（3）与水热交换后的乙二醇水溶液返回乙二醇常温储罐，常温储罐中的乙二醇水溶液升高为1，循环利用。0017所述LNG储罐1与LNG气化器4冷物流进口通过保温管线连接，保温管线上设有第一离心泵3、调节阀2和流量计。0018所述乙二醇水溶液冷储

15、罐5与制冰机9通过保温管线连接，保温管线上设有第二离心泵7、调节阀8和流量计。0019所述LNG气化器4与乙二醇水溶液常温储罐10通过管线连接，管线上连接有第三离心泵12、调节阀13和流量计。0020所述LNG储罐1和乙二醇水溶液冷储罐5是保温的储罐。0021所述乙二醇水溶液冷储罐5和乙二醇水溶液常温储罐10的液位通过液位计（6，11）来显示。0022调节调节阀2，调节进入LNG气化器的LNG的流量为028KG/S；调节调节阀13，调节进入LNG气化器乙二醇水溶液的流量的，使乙二醇水溶液流量为2KG/S；调节调节阀8，调节进入制冰机的乙二醇的流量为2KG/S；与水换热，温度为20水沿制冰机壁面

16、以06KG/S流量流下，旋转机构以4RPM转速，刮刀在机构带动下做旋转运动，将换热壁面将生成的冰刮下，运往冰储罐。吸热后的乙二醇水溶液自动流入常温储罐10，自然升温到1，每小时获得冰2吨。0023实施所述的方法的装置，包括LNG储罐1、LNG气化器4；乙二醇水溶液冷储罐5、制冰机9、乙二醇水溶液常温储罐10、温度传感器14、压力传感器15和第一LNG空气汽化器16；所述LNG储罐1与LNG气化器4的冷物流进口连接，LNG气化器4的冷物流出口再与第一LNG空气汽化器16的进口连接，LNG气化器4与第一LNG空气汽化器16连接的管路上连接有压力传感器15和温度传感器14，第一LNG空气汽化器16的

17、出口连接到天然气管网，第一LNG空气汽化器16的壳体通空气；LNG气化器4的热物流进口与乙二醇水溶液常温储罐10的出口连接，LNG气化器4的热物流出口依次与乙二醇水溶液冷储罐5和制冰机9的冷媒进口连接，制冰机9的冷媒出口再连接到乙二醇水溶液常温储罐10的进口，制冰机9的自来水进口与自来水管连接。0024所述LNG储罐1与LNG气化器4冷物流进口通过保温管线连接，保温管线上设有第一离心泵3。0025所述乙二醇水溶液冷储罐5与制冰机9通过保温管线连接，保温管线上设有第二离心泵7。0026所述LNG气化器4与乙二醇水溶液常温储罐10通过管线连接，管线上连接有第三说明书CN102331127ACN10

18、2331139A4/4页6离心泵12。0027所述LNG储罐1和乙二醇水溶液冷储罐5是保温的储罐。0028本发明方法有两种实施方式，一种是LNG储罐1中的LNG经过增压后，一部分直接进入第二LNG空气汽化器17，气化为0305MPA、25的天然气后进入天然气管网，剩余部分进入LNG气化器4用于制冰。另一种是全部进入LNG气化器4用于制冰。0029实施例2从LNG储罐1中出来的低温低压LNG经过第一离心泵3增压到0305MPA，加压后的LNG流入LNG汽化器4，与从乙二醇水溶液常温储罐10增压后的乙二醇水溶液在汽化器4里换热。参考LNG管路的压力传感器15，温度传感器14，调整LNG的流量，确保

19、流量为015KG/S，乙二醇水溶液的流量为1KG/S，LNG出口温度为17，压力为0305MPA，再气化为0305MPA、25的天然气后进入天然气管网，降温后的乙二醇水溶液流入乙二醇水溶液冷储罐5，经第二离心泵7，流量为1KG/S，压力升高到0305MPA，进入制冰机9。温度为20水沿制冰机壁面以032KG/S流量流下，旋转机构以3RPM转速，刮刀在机构带动下做旋转运动，将换热壁面将生成的冰刮下，运往冰储罐。吸热后的乙二醇水溶液自动流入乙二醇水溶液常温储罐10，自然升温到1，获每小时获得冰11吨。0030实施例3从LNG储罐1中出来的低温低压LNG经过第一离心泵3增压到0304MPA，加压后的

20、LNG流入LNG汽化器4，与从乙二醇水溶液常温储罐10增压后的乙二醇水溶液在汽化器4里换热。参考LNG管路的压力传感器15，温度传感器14，调整LNG流量，确保流量为01KG/S，乙二醇水溶液的流量为07KG/S，LNG出口温度为20，压力为0305MPA，再气化为0305MPA、25的天然气后进入天然气管网，降温后的乙二醇水溶液流入冷储罐5，经第二离心泵7，流量为07KG/S，压力升高到0305MPA，进入制冰机9。温度为20水沿制冰机壁面以022KG/S流量流下，旋转机构以2RPM转速，刮刀在机构带动下做旋转运动，将换热壁面将生成的冰刮下，运往冰储罐。吸热后的乙二醇水溶液自动流入乙二醇水溶液常温储罐10，自然升温到1，每小时获得冰088吨。0031取LNG流量1000KG/H，系统总投资90万左右，按照1TLNG气化生产15T冰计算，按照每吨冰200元左右，每吨冰电力消耗约80KWH。按一般电价08元/KWH和夜间峰谷电价045元/KWH（8小时）计算，每天节电效益约1968元，年效益达72万元。每年出售冰可以获得利润260万元。说明书CN102331127ACN102331139A1/1页7图1说明书附图CN102331127A