一种LNG气化过程冷能利用的控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种LNG气化过程冷能利用的控制系统及其控制方法，包括载冷剂储罐、载冷剂输送泵、海水加热器、LNG气化器，LNG经所述的LNG气化器与载冷剂换热气化，气化后的天然气输送至下游天然气用户，换热后的载冷剂输送至冷能用户进行取冷，升温后的载冷剂输送至所述的载冷剂储罐，载冷剂从载冷剂储罐排出后，经所述的载冷剂输送泵输送至所述的海水加热器，载冷剂达到指定温度后进入LNG气化器。本发明专利技术所述的LNG气化过程冷能利用的控制系统采用串级控制，避免由LNG入口流量变化导致的出口天然气温度变化无法及时控制；海水加热载冷剂过程同样采用串级控制，避免由载冷剂入口流量变化导致的载冷剂出口温度无法及时控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于LNG冷能利用领域，尤其是涉及一种LNG气化过程冷能利用的控制系统及其控制方法。
技术介绍
液化天然气(LNG)是由天然气经过脱水、脱酸及低温液化而成的液体混合物，液化天然气体积约为等量气体形态的1/625。天然气(NG)作为一种清洁、高效能源越来越受到青睐，很多地方都将LNG列为首选燃料，天然气在能源供应中的比例迅速增加。每吨LNG在10MPa压力下等压升温至5℃气化过程中约释放763兆焦(折合212kW·h)的冷能，充分有效利用该冷能有利于提高资源利用率和创造更大的经济效益。此外，冷能开发与利用能有效减少LNG气化过程中对环境造成的冷污染，减少碳排放，完全符合国家节能减排和大力发展循环经济的理念。与欧美日等发达国家相比，中国LNG接收站建设起步较晚但发展较快，截至2014年11月底，我国沿海各地已投产LNG接收站项目共11个，在建和扩建项目10余个，另有多个项目正处于前期规划中。一个LNG进口量为500万t/年的接收站，同时相当于进口了11.5亿-12.0亿kWh、温度为-162.0℃的高品质冷能。目前，世界上大部分的LNG接收站主要通过开架式的海水气化器(ORV)和浸没燃烧式气化器(SCV)来加热LNG使其气化。开架式海水气化器是目前应用最广泛的基本负荷型LNG气化器，它采用海水作为热源，运行成本低廉。由于大量的冷能通过海水排入接收站周边的海域，使海水温度降低，会对LNG接收站附近海域的生态环境造成冷污染。浸没燃烧式气化器中，LNG通过热水而被气化，热水通过天然气燃烧被间接加热。浸没燃烧式汽化器需要消耗天然气，燃料约占LNG气化量的1.3％，操作成本较高。而且燃烧的过程中会产生氮氧化合物(NOx)、二氧化碳(CO2)以及其它温室气体，对环境造成一定的影响。LNG气化过程有效利用冷能的工程实例较少，气化过程需通过载冷剂带走冷能输送至冷能用户，因此对气化器形式要求较高，目前可用于冷能利用的气化器主要包括管壳式气化器(STV)和带中间介质气化器(IFV)。LNG冷能迄今没有实现大规模综合利用，主要由于LNG接收站一般地理位置较偏远距离输送载冷剂经济性较差，除经济因素之外，在技术上的主要障碍是LNG气化操作和冷能用户对冷能的利用不同步。接收站气化负荷必须根据下游需求而变化，主要有季节性和昼夜性两类波动；而冷能用户对冷能负荷的需求随生产过程、市场需求而变化。两者的规律完全不同，基本上是不同步的。这就产生了一个影响LNG冷能利用的关键问题：安全和负荷调节等因素决定LNG气化操作必须由接收站绝对掌控，不可能分散给远距离(＞4km)、多个冷能用户去进行。LNG气化量由接收站调控，LNG气化后温度必须满足天然气用户需求，加热介质降温后作为载冷剂输送冷能也必须满足冷能用户对载冷剂的温度要求，因此LNG气化冷能的利用的控制较为复杂。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种LNG气化过程冷能利用的控制系统及其控制方法，结合成熟的自动控制系统以及LNG气化和载冷剂输送的工艺过程提出了安全稳定的气化过程，LNG气化量随天然气用户需求变化时保证气化器出口天然气温度满足工艺要求，同时载冷剂出口温度满足冷能用户用冷要求。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种LNG气化过程冷能利用的控制系统，包括载冷剂储罐、载冷剂输送泵、海水加热器、LNG气化器，LNG经所述的LNG气化器与载冷剂换热气化，气化后的天然气输送至下游天然气用户，换热后的载冷剂输送至冷能用户进行取冷，升温后的载冷剂输送至所述的载冷剂储罐，载冷剂从载冷剂储罐排出后，经所述的载冷剂输送泵输送至所述的海水加热器，与海水换热后升温，载冷剂达到指定温度后进入LNG气化器；所述的海水加热器的海水进口上设置有阀门，所述的海水加热器的载冷剂出口上设有温度控制器，该温度控制器对所述的海水加热器的海水进口上的阀门进行控制，所述的载冷剂输送泵的出口上设有阀门，所述的LNG气化器的天然气出口处设有温度控制器，该温度控制器对所述的载冷剂输送泵的出口上的阀门进行控制。进一步，所述的LNG气化器与所述的载冷剂储罐之间设置有回流管道；所述的回流管道上设有阀门，所述的载冷剂储罐上设有温度开关，该温度开关对所述的回流管道上的阀门进行控制。进一步，所述的LNG气化器的天然气进口处设有流量计，所述的LNG气化器的天然气进口与LNG气化器的天然气出口之间设有流量控制器，该流量控制器接收所述的LNG气化器的天然气进口的流量计的信号，该流量控制器接收信号后与所述的LNG气化器的天然气出口处的温度控制器对所述的载冷剂输送泵的出口上的阀门进行串级控制。进一步，所述的载冷剂输送泵的出口上设有流量计，所述的海水加热器的载冷剂出口与载冷剂输送泵的出口之间设有流量控制器，该流量控制器接收所述的载冷剂输送泵的出口的流量计的信号，该流量控制器接收信号后与所述的海水加热器的载冷剂出口上的温度控制器对所述的载冷剂输送泵的出口上的阀门进行串级控制。所述的LNG气化过程冷能利用的控制方法，包括如下步骤：下游天然气用户确定LNG的气化量后，LNG经所述的LNG气化器与载冷剂换热气化，气化后的天然气输送至下游天然气用户，所述的载冷剂降温后输送至所述的冷能用户，载冷剂经冷能用户的取冷后返回至所述的载冷剂储罐，载冷剂从载冷剂储罐排出后，经所述的载冷剂输送泵输送至所述的海水加热器，与海水换热后升温，载冷剂达到指定温度后作为加热介质进入LNG气化器；所述的载冷剂在载冷剂输送泵的出口的流量由所述的LNG气化器的天然气出口的天然气的温度进行联锁控制；所述的海水进入海水加热器的海水进口的流量由所述的海水加热器的载冷剂出口的载冷剂的温度进行联锁控制。所述的载冷剂在LNG气化器的载冷剂进口与载冷剂出口的温度均为定值。进一步，所述的载冷剂在载冷剂输送泵的出口的流量由所述的LNG气化器的天然气出口的天然气的温度与所述的LNG气化器的LNG进口的LNG的流量串级控制。进一步，所述的海水进入海水加热器的海水进口的流量由所述的海水加热器的载冷剂出口的载冷剂的温度与所述的载冷剂输送泵的出口的载冷剂的流量串级控制。进一步，所述的LNG气化过程冷能利用的控制方法还包括如下步骤：载冷剂温度过高时停用海水加热器，并将从LNG气化器降温后的载冷剂通过所述的回流管道回流至载冷剂储罐。进一步，所述的载冷剂回流至所述的载冷剂储罐的流量由所述的载冷剂储罐内的载冷剂温度联锁控制。进一步，所述的载冷剂为乙二醇水溶液、乙醇、轻烃类载冷剂、R410a、R23、氨或盐水中的一种。所述的R410a是一种新型环保制冷剂，由两种准共沸的混合物二氟甲烷(R32)和五氟乙烷(R125)各50％组成，主要有氢、氟和碳元素组成，具有稳定、无毒、性能优越等特点。所述的R23别名氟利昂23、F23、F-23、HFC23、HFC-23。由于R23属于HFC类物质(非ODS物质Ozone-depleting Substances)——因此完全不破坏臭氧层，是世界绝大多数国家认可并推荐使用的环保制冷剂，也是主流的环保制冷剂之一。相对于现有技术，本专利技术所述的LNG气化过程冷能利用的控制系统及其控制方法具有以下优势：(1)本专利技术所述的LNG气化过程冷能利用的控制系统实现整个气化过程联本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LNG气化过程冷能利用的控制系统，其特征在于：包括载冷剂储罐、载冷剂输送泵、海水加热器、LNG气化器，LNG经所述的LNG气化器与载冷剂换热气化，气化后的天然气输送至下游天然气用户，换热后的载冷剂输送至冷能用户进行取冷，升温后的载冷剂输送至所述的载冷剂储罐，载冷剂从载冷剂储罐排出后，经所述的载冷剂输送泵输送至所述的海水加热器，与海水换热后升温，载冷剂达到指定温度后进入LNG气化器；所述的海水加热器的海水进口上设置有阀门，所述的海水加热器的载冷剂出口上设有温度控制器，该温度控制器对所述的海水加热器的海水进口上的阀门进行控制，所述的载冷剂输送泵的出口上设有阀门，所述的LNG气化器的天然气出口处设有温度控制器，该温度控制器对所述的载冷剂输送泵的出口上的阀门进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种LNG气化过程冷能利用的控制系统，其特征在于：包括载冷剂储罐、载冷剂输送泵、海水加热器、LNG气化器，LNG经所述的LNG气化器与载冷剂换热气化，气化后的天然气输送至下游天然气用户，换热后的载冷剂输送至冷能用户进行取冷，升温后的载冷剂输送至所述的载冷剂储罐，载冷剂从载冷剂储罐排出后，经所述的载冷剂输送泵输送至所述的海水加热器，与海水换热后升温，载冷剂达到指定温度后进入LNG气化器；所述的海水加热器的海水进口上设置有阀门，所述的海水加热器的载冷剂出口上设有温度控制器，该温度控制器对所述的海水加热器的海水进口上的阀门进行控制，所述的载冷剂输送泵的出口上设有阀门，所述的LNG气化器的天然气出口处设有温度控制器，该温度控制器对所述的载冷剂输送泵的出口上的阀门进行控制。2.根据权利要求1所述的LNG气化过程冷能利用的控制系统，其特征在于：所述的LNG气化器与所述的载冷剂储罐之间设置有回流管道；所述的回流管道上设有阀门，所述的载冷剂储罐上设有温度开关，该温度开关对所述的回流管道上的阀门进行控制。3.根据权利要求1或2所述的LNG气化过程冷能利用的控制系统，其特征在于：所述的LNG气化器的天然气进口处设有流量计，所述的LNG气化器的天然气进口与LNG气化器的天然气出口之间设有流量控制器，该流量控制器接收所述的LNG气化器的天然气进口的流量计的信号，该流量控制器接收信号后与所述的LNG气化器的天然气出口处的温度控制器对所述的载冷剂输送泵的出口上的阀门进行串级控制。4.根据权利要求1或2所述的LNG气化过程冷能利用的控制系统，其特征在于：所述的载冷剂输送泵的出口上设有流量计，所述的海水加热器的载冷剂出口与载冷剂输送泵的出口之间设有流量控制器，该流量控制器接收所述的载冷剂输送泵的出口的流量计的信号，该流量控制器接收信号后与所述的海水加热器的载冷剂出口上的温度控制器对所述的载冷剂输送泵的出口上的阀门...

【专利技术属性】
技术研发人员：王屹亮，罗勇强，李林，孔坤瑞，
申请(专利权)人：中国天辰工程有限公司，天津天辰绿色能源工程技术研发有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12