液化天然气再气化和发电制造技术

本发明专利技术提供了对液化天然气进行再气化并同时发电的系统和方法，其中所述液化天然气的制冷内容物对低压工作流体蒸气进行冷凝，且其中受热的液化天然气和低压工作流体冷凝物的组合制冷内容物对中压工作流体蒸气进行冷凝。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对液化天然气进行再气化同时发电的构型和方法，这优选是用环境空气、海水或其它低级热源实现的。最优选地，用多级兰金循环进行发电，其中工作流体在至少两个级上产生膨胀，其中用液化天然气的制冷内容物对下级工作流体进行冷凝，且其中用受热的液化天然气的制冷内容物和下级工作流体冷凝物对中间极工作流体进行冷凝。最通常地，在冷箱中实施工作流体的冷凝。 在本专利技术主题的一个方面中，液化天然气再气化和发电系统包括冷箱，其中用液化天然气对下级工作流体蒸气进行冷凝且其中用液化天然气和下级工作流体冷凝物对中间极工作流体蒸气进行冷凝，且其中液化天然气供给物被气化。这种系统将进一步包括被流体联接至所述冷箱和第二膨胀涡轮的第一膨胀涡轮，从而使得所述第一膨胀涡轮将所述中间极工作流体蒸气的第二部分提供给所述冷箱且将所述中间极工作流体蒸气的第一部分提供给所述第二膨胀涡轮。最优选地，所述第二膨胀涡轮产生了所述下级工作流体蒸气，且所述第一膨胀涡轮接收通常作为组合物质流存在的中间极工作流体冷凝物和所述下级工作流体冷凝物。 特别预想的系统将使得可将所述下级工作流体冷凝物注入所述中间极工作流体蒸气内，且将进一步包括加热器以便对所述中间极工作流体冷凝物、所述下级工作流体冷凝物和/或所述中间极工作流体蒸气的第一部分进行加热。最优选地，所述加热器将使用环境空气、海水或废热中的加热内容物。进一步优选地，所述第一膨胀涡轮被构造以便在介于50psia与250psia之间的压力下将所述中间极工作流体蒸气的所述第一部分提供给所述冷箱，且所述第二膨胀涡轮在介于5psia与50psia之间的压力下产生所述下级工作流体蒸气。此外，所述中间极工作流体蒸气的所述第一部分与所述中间极工作流体蒸气的所述第二部分之间的比率通常优选为至少1. 1。 因此，一种对液化天然气进行再气化并发电的方法包括使工作流体在第一膨胀涡轮中进行膨胀以便产生中压工作流体蒸气并发电的步骤且包括使所述中压工作流体蒸气的第一部分在第二膨胀涡轮中进行膨胀以便产生低压工作流体蒸气和附加功率的进一步的步骤。在更进一步的步骤中，用液化天然气的制冷内容物对所述低压工作流体蒸气进行冷凝以便产生加热的液化天然气和第二冷凝物，且用所述第二冷凝物和所述加热的液化天然气的制冷内容物对所述中压工作流体蒸气的第二部分进行冷凝并产生第一冷凝物和气化的液化天然气。最通常的情况下，第一冷凝物与第二冷凝物随后进行组合以便形成所述工作流体。 在特别优选的方法中，所述第一冷凝物与所述第二冷凝物在热交换器中进行组合，和/或在冷箱中相应的交换器中形成所述第一冷凝物和所述第二冷凝物。进一步优选5地，所述组合的冷凝物和所述中压工作流体蒸气的所述第一部分中的至少一种在加热器中受到加热，所述加热器最优选地由用作热源的环境空气、海水或废热加热。 在最典型的情况下，且尤其是在所述工作流体是烃和/或混合流体的情况下，所述组合的冷凝物在进入所述第一膨胀涡轮之前具有介于100与500psia之间的压力，所述中压工作流体蒸气具有介于50与250psia之间的压力，且所述低压工作流体蒸气具有介于5与50psia之间的压力。此外，所述中压工作流体蒸气的所述第一部分与所述中压工作流体蒸气的所述第二部分之间的比率为至少1. 1。 从下面对本专利技术优选实施例进行的详细描述中将更易于理解本专利技术的各种目的、特征、方面和优点。附图说明 图1是利用外部组合的低压工作流体与中压工作流体对液化天然气进行再气化并进行闭合循环发电的典型构型； 图2是利用内部组合的低压工作流体与中压工作流体对液化天然气进行再气化并进行闭合循环发电的另一典型构型； 图3是曲线图，图中示出了在使用冷箱的情况下液化天然气与用作工作流体的丙烷之间的复合加热曲线；禾口 图4是曲线图，图中示出了在使用冷箱的情况下液化天然气与用作工作流体的混合流体之间的复合加热曲线。具体实施例方式本专利技术的专利技术人已经发现可通过在多级兰金循环构型中使用工作流体的方式而有利地利用液化天然气的制冷内容物在LNG再气化设施中产生功率，其中在至少两个热交换级中对液化天然气进行再气化，且其中每个所述交换级接收来自相应的涡轮机或涡轮机级的膨胀的工作流体蒸气。在特别优选的构型中，用受热的液化天然气(通过对低压工作流体进行冷凝产生的)和低压工作流体冷凝物的制冷内容物对所述中压工作流体进行冷凝，且通过多个低温加热源对工作流体进行加热。 因此，应该认识到可使用环境空气气化器、海水气化器和/或废热实现液化天然气再气化和发电，而不必使用燃料气体。此外，这种构型将通常会产生适于进行管线传输的气化液化天然气，而无需进一步设置加热器来提高气化液化天然气的温度。可通过将现有的LNG气化器变为发电设备的方式而采用预想的方法和构型对现有的LNG再气化设备进行改型翻新，或者也可重新设计LNG气化器。在本专利技术主题的进一步优选的方面中，应该意识到用过热器提高膨胀器入口处的工作流体蒸气温度以便避免在膨胀器出口处出现过度的冷凝。最优选地，低压工作流体的制冷内容物(通常与受热的液化天然气的制冷内容物一起)被用于对高压工作流体进行冷凝，且冷凝物流体可随后在热交换器内部或外部进行混合。 图1示意性地示出了多级兰金功率循环的一种典型构型，其中两个兰金循环设备都被流体联接至LNG再气化设备。当然，应该认识到尽管本文示出了两级膨胀方案，但也可应用三级膨胀或多级膨胀(未示出)。还应该注意到预想的构型并不限于特定的液化6天然气输出量或液化天然气成分，且预想的设备可接收更高或更低的速率、不同的液化天然气和工作流体成分。 进一步参见图1，在500匪scfd的输出速率下的(来自LNG贮存罐或其它贮存源)液化天然气物质流l通常处在70psig与100psig之间的压力下且处在约-26(T F至-250° F的温度下。物质流1通过LNG泵51被泵送至适当的压力，通常为约1200psig至1800psig，从而根据满足管线需求的需要而形成加压液化天然气物质流2。再气化的液化天然气经由交换器61被排出冷箱62，从而成为处在管线压力下且处在约40。 F至7(T F之间的温度下的物质流3。正如本文所使用地，与数字结合起来的术语约指的是从该数字绝对值以下20%至该数字绝对值以上20%的数字范围，该范围包括端点在内。例如，术语约-150° F指的是-120。 F至-180。 F的范围，且术语约1500psig指的是1200psig至1800psig的范围。兰金功率循环中所用的工作流体可以是纯组分流体、多组分流体(例如烃和/或其它有机物)。正如易于意识到地，工作流体的特定成分通常取决于输入液化天然气的特定成分、管线压力和所需功率循环压力。还希望根据需要改变工作流体成分和/或循环运行压力以使发电效率最大化。 流速为6， 000gpm、温度通常为40° F且压力为180psia至380psia的高压液体物质流13在过热器57中产生气化且被过度加热至约60。 F至15(T F的温度，从而形成了物质流4，所述物质流在高压膨胀器53上产生膨胀而达到约100psia的压力。发电器54被操作性地(通常被共轴地)联接至膨胀器52和53以便发电。应该注意到过热器57可使用环境空气、海水或其它废热源作为适当的热源。通常处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对液化天然气进行再气化并发电的方法，所述方法包括：　　　　使工作流体在第一膨胀涡轮中进行膨胀以便产生中压工作流体蒸气并发电；　　　　使所述中压工作流体蒸气的第一部分在第二膨胀涡轮中进行膨胀以便产生低压工作流体蒸气和附加功率；　　　　用液化天然气的制冷内容物对所述低压工作流体蒸气进行冷凝以便产生加热的液化天然气和第二冷凝物；　　　　用所述第二冷凝物和所述加热的液化天然气的制冷内容物对所述中压工作流体蒸气的第二部分进行冷凝并产生第一冷凝物和气化的液化天然气；并且　　　　使所述第一冷凝物与所述第二冷凝物进行组合以便形成所述工作流体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-5-30 60/940,787一种对液化天然气进行再气化并发电的方法，所述方法包括使工作流体在第一膨胀涡轮中进行膨胀以便产生中压工作流体蒸气并发电；使所述中压工作流体蒸气的第一部分在第二膨胀涡轮中进行膨胀以便产生低压工作流体蒸气和附加功率；用液化天然气的制冷内容物对所述低压工作流体蒸气进行冷凝以便产生加热的液化天然气和第二冷凝物；用所述第二冷凝物和所述加热的液化天然气的制冷内容物对所述中压工作流体蒸气的第二部分进行冷凝并产生第一冷凝物和气化的液化天然气；并且使所述第一冷凝物与所述第二冷凝物进行组合以便形成所述工作流体。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述使所述第一冷凝物与所述第二冷凝物进行组 合的步骤是在热交换器中实施的。3. 根据权利要求1所述的方法，其中在冷箱中相应的交换器中形成所述第一冷凝物和 所述第二冷凝物。4. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括对组合的冷凝物和所述中压工作流体蒸气 的所述第一部分中的至少一种进行加热。5. 根据权利要求4所述的方法，其中所述加热步骤使用环境空气、海水或废热作为热源。6. 根据权利要求1所述的方法，其中所述组合的冷凝物在进入所述第一膨胀涡轮之前 具有介于100psia与500psia之间的压力，其中所述中压工作流体蒸气具有介于50psia与 250psia之间的压力，且其中所述低压工作流体蒸气具有介于5psia与50psia之间的压力。7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述中压工作流体蒸气的所述第一部分与所述中 压工作流体蒸气的所述第二部分之间的比率为至少1. 1。8. 根据权利要求1所述的方法，其中所述工作流体包括烃。9. 根据权利要求1所述的方法，其中所述液化天然气在500MMs...

【专利技术属性】
技术研发人员：J马克，
申请(专利权)人：氟石科技公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]