[发明专利]一种LNG冷能蓄存及同步供应冷能的运行系统及方法

说明书

本发明公开了一种LNG冷能蓄存及同步供应冷能的运行系统及方法；包括三个阀门、三个温度控制器、LNG泵，三个蓄存同步供应LNG冷能的容器，三个冷能利用装置，三个冷媒储罐和三个冷媒泵以及连接它们的管路。LNG在经过LNG泵加压后，进入蓄存同步供应LNG冷能的容器中与相变蓄冷材料换热，容器中的相变材料蓄存LNG冷量；同时冷媒离开冷媒储罐，经冷媒泵加压后进入蓄存同步供应LNG冷能的容器中与相变蓄冷材料换热，冷媒从相变材料中获取冷量后，进入冷能利用装置供应冷量，冷媒释放冷量后返回冷媒储罐。通过调节LNG的流量，相变蓄冷材料始终维持在固液共存状态，从而使LNG冷能供应与蓄存同步进行。

技术领域

本发明涉及LNG冷能利用技术领域，尤其涉及一种LNG冷能蓄存及同步供应冷能的运行系统及方法。

背景技术

随着我国经济发展，能源结构的调整，天然气已成为和煤炭及石油相提并论的主要能源，并且将成为未来主要能源之一。液化天然气(Liquefied Natural Gas，以下简称LNG)是继煤炭、石油之后的又一新兴绿色清洁能源，LNG是气态天然气在脱硫、脱水处理后，经低温工艺冷冻液化而成的低温(-162℃)液体混合物。在供应给下游用户使用之前，必须将LNG气化并加热至0℃以上输入管网。LNG气化时会放出大量的冷量，每吨LNG气化释放的冷能约为200kW·h。通过特定的工艺技术将这部分冷能进行回收和利用，则可以达到节能环保以及拓展LNG产业链的目的。

目前，LNG冷量已经应用于发电、空分、低温粉碎、干冰制造、冷库等工业中，替代了大量用于制冷所消耗的电能。由于LNG的气化量要根据下游燃气用户的峰、谷负荷来确定，从而决定LNG释放冷能的负荷，即白天燃气负荷大，LNG气化量大，释放的冷量就多，反之亦然。然而空分等冷能利用工艺的冷能需求是要持续稳定的，其与天然气用户的峰、谷负荷波动特性不同。LNG气化负荷波动，即释放冷量的波动，导致LNG冷能利用项目在供气低谷负荷时，装置的用冷需求得不到满足，甚至被迫停车，对冷量利用装置的长周期稳定运行产生不良影响，进而影响生产的经济效益。此外，为了保证冷能利用装置的平稳运行，目前只能按最低气化量来设计冷能利用规模，这导致气化高峰负荷期间的冷能得不到完全利用，浪费了大量的冷能，致使LNG冷能利用率偏低。

目前所存在的普通蓄冷系统及方法，虽然可以将LNG气化富余的冷量储存下来，在冷能短缺时释放冷量供给设备使用，从而维持LNG冷能装置在夜间或LNG停供期间连续生产，提高LNG冷能的利用率。但是，这些普通的蓄冷系统及方法存在以下缺陷：1)冷能利用装置需要在“与LNG直接换热”和“与蓄冷物质(或冷媒)换热”两种工况下切换。这种情况下，冷能利用装置虽然可以连续运行，但需要相应调整生产负荷，不能做到完全的平稳运行；2)目前所存在的蓄冷系统及方法只有一次蓄冷，并未能实现LNG冷能的梯级蓄存与供应。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种LNG冷能蓄存及同步供应冷能的运行系统及方法。该系统结构简单，使得冷能利用装置始终保持在与蓄冷物质(或冷媒)换热的状况下工作，可以避免普通蓄冷技术在“与LNG直接换热”和“与蓄冷物质(或冷媒)换热”两种工况下切换，从而避免冷能利用装置的生产负荷或操作工况随LNG气化负荷波动不断调整，显著提高生产稳定性，并且能实现不同温位的LNG冷能的梯级蓄存与供应。

本发明通过下述技术方案实现：

一种LNG冷能蓄存及同步供应冷能的运行系统，包括LNG泵4、一号阀门1、一号温度控制器11、一号蓄存同步供应LNG冷能容器8、一号冷能利用装置14、一号冷媒储罐17、一号冷媒泵5、二号阀门2、三号阀门3、二号温度控制器12、三号温度控制器13、二号蓄存同步供应LNG冷能容器9、三号蓄存同步供应LNG冷能容器10、二号冷能利用装置15、三号冷能利用装置16、二号冷媒储罐18、三号冷媒储罐19、二号冷媒泵6和三号冷媒泵7；