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一种低温接收站冷能、热能综合利用系统

2021-04-25 17:14:39

一种低温接收站冷能、热能综合利用系统

  技术领域

  本实用新型属于低温接收站内储存、运输低温液化烃领域,尤其是涉及一种低温接收站冷能、热能综合利用系统。

  背景技术

  低温接收站一般为沿海建造的接收低温运输船中低温液化烃的接收基地,现有低温接收站工艺如下:低温液化烃自码头卸船臂卸船至低温储罐中储存;低温液化烃在低温罐中储存压力一般为15KpaG左右,低温罐可以是单防罐、双防罐和全防罐,储罐材质可以是金属或混凝土。

  常压下液化烃储存温度很低,比如,丙烯常压沸点为-41℃,丙烷常压沸点为-42℃,异丁烷常压沸点为-11.5℃,因此低温罐储存温度低于环境温度,储罐储存过程中由于吸收环境热量会不断的产生BOG(Boil Off Gas),卸船过程中,由于容积置换效应,同样也会产生置换BOG。由于低温储罐设计压力很低(一般为25Kpa G左右),不能储存以上连续产生的BOG,需要设置BOG回收系统。回收系统工艺一般如下:低温罐产生的BOG经过BOG压缩机增压后进入BOG再液化系统变成常温液体,之后进入闪蒸罐闪蒸,闪蒸产生的低温气相重新回到BOG再液化系统,闪蒸产生的低温液相重新回到低温罐进行储存。

  对于C3、C4、LPG或液氨,运输槽车为常温槽车,只能运输常温C3、C4、LPG或液氨,所以低温罐内的低温C3、C4、LPG或液氨需要加热成常温液体装车。加热工艺一般如下:低温罐内低温液体经低温潜液泵送至加热器进行加热,加热后的常温液体进入常温球罐缓存,之后再经过装车泵进行装车。对于年周转量大的接收站,加热器热源一般为低压蒸汽,对于调峰型接收站,加热器热源可以是环境空气。

  现有技术中存在一些难以解决的问题:(1)现有工艺系统内的热能及冷能没有进行有效利用,导致资源的浪费。(2)低温液体进入加热器中加热,需要提供额外的加热介质,接收站运行费用及能耗非常高。(3)低温罐产生的BOG经过压缩后,冷凝成常温液体后,需经过节流闪蒸、减温后进入低温罐,节流闪蒸产生的BOG又重新进入BOG再液化系统,这种工艺会造成BOG压缩、再液化系统能力选型过大、能耗过大的问题。

  发明内容

  有鉴于此,本实用新型旨在提出一种低温接收站冷能、热能综合利用系统,以充分利用系统自身产生的热能及冷能,减小低温液体外输加热升温过程中的能量消耗及转运过程中的电耗。

  为达到上述目的,本实用新型的技术方案是这样实现的:

  一种低温接收站冷能、热能综合利用系统,包括低温罐、冷凝系统、储存运输系统,加热系统、制冷系统、制冰系统;所述低温罐包括出气口和出液口,出气口与冷凝系统连接,出液口分别与冷凝系统、加热系统、制冷系统、制冰系统的一端连接,冷凝系统、加热系统的另一端均与储存运输系统连接。

  进一步的,所述冷凝系统包括压缩机、冷凝器,所述低温罐的出气口经过压缩机后与冷凝器的气体进口连接,冷凝器的液体出口与所述储存运输系统连接。

  进一步的,所述储存运输系统包括依次连接的常温球罐、装车泵、槽车,常温球罐还分别与所述冷凝器的液体出口、所述加热系统连接,所述槽车包括出气口,所述槽车的出气口与所述冷凝器的气体进口连接。

  进一步的,所述储存运输系统具有对低温液体储存和运输两个功能。

  进一步的,所述加热系统包括蒸汽加热器、蒸汽凝液加热器,所述低温罐的出液口分别经过蒸汽加热器、蒸汽凝液加热器后与常温球罐连接。

  进一步的,所述蒸汽加热器的凝液出口经过蒸汽凝液加热器后与制冰系统连接。

  进一步的,所述低温罐的出液口经过冷凝器后与蒸汽凝液加热器连接。

  进一步的,所述低温罐的出液口经过制冰系统后与所述蒸汽加热器连接。

  进一步的,所述制冷系统包括冷水交换器、冷水罐、冷水循环泵、供冷系统,供冷系统包括进水端与出水端,冷水交换器的冷进口与所述低温罐的出液口连接,冷水交换器的冷出口与所述蒸汽凝液加热器连接,冷水交换器的冷进口与供冷系统的出水端连接,冷水交换器的冷出口经过冷水罐、冷水循环泵后与供冷系统的进水端连接。

  进一步的,所述供冷系统包括并联的油冷系统、轴封冷却系统、空调系统,并联的一端与供冷系统的进水端连接,并联的另一端与供冷系统的出水端连接。

  相对于现有技术,本实用新型所述的一种低温接收站冷能、热能综合利用系统具有以下优势:

  (1)本实用新型所述的低温接收站冷能、热能综合利用系统,充分利用系统自身产生的热能及冷能,减小低温液体外输加热升温过程中的能量消耗及转运电耗。以120万吨丙烷年周转量为例,低温丙烷外输时的蒸汽消耗较传统工艺减小约53%左右,对于年周转量比较小的接收站,可以做到零蒸汽消耗。

  (2)本实用新型所述的低温接收站冷能、热能综合利用系统,BOG经压缩机、冷凝器冷凝后的液体直接送入常温球罐储存,避免液体重新回到低温罐因闪蒸现象而造成的BOG压缩及冷凝系统选型过大,系统能耗过大的问题。

  (3)本实用新型所述的低温接收站冷能、热能综合利用系统,利用低温罐内的低温液体回收装车过程中产生的BOG,一方面可以充分利用槽车BOG的热能,另一方面可以降低常温球罐的操作压力,进而减小BOG压缩机出口压机及低温罐罐内泵出口压力,减小低温液体装车时的用电消耗。与现有工艺相比,压缩机和低温罐出口压力降低约70%左右,一方面可以减小设备的投资,另一方面可以减小装置运行时的能耗。

  (4)本实用新型所述的低温接收站冷能、热能综合利用系统,利用低温罐内的低温液体的冷能去制冰,一方面可以减小低温液体外输加热时的热能消耗,另一方面可以生产制冰产品,提高接收站效益。

  (5)本实用新型所述的低温接收站冷能、热能综合利用系统,充分利用了接收站内压缩机油冷系统,机泵轴封冷却系统,办公楼空调系统,公用工程冷却系统等产生的热能,通过冷水交换器把收集起来的热能用于加热低温罐内出来的低温液体,充分利用了系统内的热能,进而减少外部热源的供给,节约资源,降低成本。

  附图说明

  构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:

  图1为本实用新型实施例所述低温接收站冷能、热能综合利用系统示意图。

  附图标记说明:

  1-低温罐;2-冷凝系统;3-储存运输系统;4-加热系统;5-制冷系统;6-制冰系统;8-压缩机;9-蒸汽加热器;10-蒸汽凝液加热器;11-冷凝器;12-常温球罐;13-装车泵;14-槽车;15-冷水交换器;16-冷水罐;17-冷水循环泵;18-油冷系统;19-轴封冷却系统;20-空调系统;21-供冷系统;

  A-低温液化烃;B-蒸汽入口。

  具体实施方式

  需要说明的是,在不冲突的情况下,本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

  在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

  下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

  如图1所示,一种低温接收站冷能、热能综合利用系统,包括低温罐1、冷凝系统2、储存运输系统3,加热系统4、制冷系统5、制冰系统6;

  低温罐1包括出气口和出液口,出气口与冷凝系统2连接,冷凝系统2包括压缩机8、冷凝器11,低温罐1的出气口经过压缩机8后与冷凝器11的气体进口连接,冷凝器11的液体出口与储存运输系统3连接。从低温罐1出气口出来的BOG经压缩机8、冷凝器11冷凝后的液体直接送入常温球罐12储存,避免液体重新回到低温罐因闪蒸现象而造成的BOG压缩及冷凝系统选型过大,系统能耗过大的问题。

  出液口分别与冷凝系统2、加热系统4、制冷系统5、制冰系统6的一端连接,冷凝系统2、加热系统4的另一端均与储存运输系统3连接。低温罐1的出液口经过冷凝器11后与蒸汽凝液加热器10连接。低温罐1的出液口经过制冰系统6后与所述蒸汽加热器9连接。

  低温罐1出液口出来的低温液体分成不同的部分,分别送至制冰系统6、冷凝器11、蒸汽凝液加热器10、蒸汽加热器9、冷水交换器15中,通过不同换热设备使各部分低温液体吸收热量,进行升温,然后再送至蒸汽凝液加热器10、蒸汽加热器9继续加热或者直接送到常温球罐12储存。这样可以充分利用系统内各部分的热量对低温液体进行加热,从而有效利用系统内的热量并且可以减少外部热源的供给,节约资源,降低成本。

  加热系统4包括蒸汽加热器9、蒸汽凝液加热器10,低温罐1的出液口分别经过蒸汽加热器9、蒸汽凝液加热器10后与常温球罐12连接。蒸汽加热器9的凝液出口经过蒸汽凝液加热器10后与制冰系统6连接。

  蒸汽加热器9的热源为来自蒸汽入口B的蒸汽,蒸汽经蒸汽加热器9后冷凝为蒸汽凝液,蒸汽凝液送入蒸汽凝液加热器10作为热源,经过蒸汽凝液加热器10后的蒸汽凝液送入制冰系统6作为制冰系统的产品。

  利用低温罐内的低温液体的冷能以及蒸汽凝液原料去制冰,一方面可以减小低温液体外输加热时的热能消耗,另一方面可以生产制冰产品,提高接收站效益。

  储存运输系统3包括依次连接的常温球罐12、装车泵13、槽车14,常温球罐12还分别与所述冷凝器11的液体出口、加热系统4连接,槽车14包括出气口,槽车14的出气口与冷凝器11的气体进口连接。利用低温罐1内的低温液体回收装车过程中槽车14出气口出来的BOG,一方面可以充分利用槽车14中BOG的热能,另一方面可以降低常温球罐12的操作压力,进而减小压缩机8出口压机及低温罐1罐内泵出口压力,减小低温液体装车时的用电消耗。与现有工艺相比,压缩机8和低温罐1出口压力降低约70%左右,一方面可以减小设备的投资,另一方面可以减小装置运行时的能耗。

  制冷系统5包括冷水交换器15、冷水罐16、冷水循环泵17、供冷系统21,供冷系统21包括进水端、出水端,冷水交换器15的冷进口与所述低温罐1的出液口连接,冷水交换器15的冷出口与所述蒸汽凝液加热器10连接,冷水交换器15的冷进口与供冷系统21的出水端连接,冷水交换器15的冷出口经过冷水罐16、冷水循环泵17后与供冷系统21的进水端连接。供冷系统21包括并联的油冷系统18、轴封冷却系统19、空调系统20,并联的一端与供冷系统21的进水端连接,并联的另一端与供冷系统21的出水端连接。

  充分利用了接收站内油冷系统18,轴封冷却系统19,空调系统20以及其他类似公用工程冷却系统等产生的热能,通过冷水交换器把收集起来的热能用于加热低温罐出来的低温液体,充分利用了系统内的热能,进而减少外部热源的供给,节约资源,降低成本。

  本系统充分利用系统自身产生的热能及冷能,减小低温液体外输加热升温过程中的能量消耗及周转电耗。以120万吨丙烷年周转量为例,低温丙烷外输时的蒸汽消耗较传统工艺减小约53%左右,对于年周转量比较小的接收站,可以做到零蒸汽消耗。

  本系统的工作原理如下:

  如图1所示,一种低温接收站冷能、热能综合利用的方法,来自码头卸船臂卸船的低温液化烃A送至低温罐1中储存,低温罐1出气口产生的BOG经过压缩机8增压后进入冷凝器11,经冷凝器11冷凝后变成常温凝液送去常温球罐12中储存,冷凝器11所需要的冷量由低温罐1内低温液体提供。

  低温罐1出液口的液相分成五个部分输送,第一部分液相经过冷凝器11后进入蒸汽凝液加热器10中加热,加热之后液体送入常温球罐12中储存;该部分外输低温液体经过冷凝器11时为冷凝器11提供了冷量,使同样经过冷凝器11的BOG液化成凝液,同时该部分液体的温度升高。升高温度后的该部分液体送入蒸汽凝液加热器10中继续加热,加热之后该部分液体送入常温球罐12中储存。

  第二部分液相送入蒸汽凝液加热器10中加热,加热之后该部分液体送入常温球罐12中储存。

  第三部分液相送入蒸汽加热器9中加热,加热之后该部分液体送入常温球罐12中储存。

  第四部分液相送入制冰系统6中,经过制冰系统6的液体送入蒸汽加热器9中加热,加热之后该部分液体送入常温球罐12中储存。

  第五部分液相送入冷水交换器15中,经交换后的该部分低温液体的温度升高,继续送入蒸汽凝液加热器10中加热,加热之后该部分液体送入常温球罐12中储存。

  低温罐1出液口的液相分成的五个部分没有优先顺序,五个部分是并行的,每部分量都是通过热侧温度调节控制其量。

  常温球罐12中储存的常温液体经装车泵13后送入槽车14中,装车过程中产生的槽车BOG送入冷凝器11,经冷凝器11冷凝后变成常温凝液送回常温球罐12中储存。

  其中,蒸汽加热器9的热源为来自蒸汽入口B的蒸汽,蒸汽经蒸汽加热器9后冷凝为蒸汽凝液,蒸汽凝液送入蒸汽凝液加热器10作为热源,经过蒸汽凝液加热器10后的蒸汽凝液送入制冰系统6作为制冰原料。

  冷水交换器15的热源为经过油冷系统18、轴封冷却系统19、空调系统20、或其他系统后的热循环水,热循环水经过冷水交换器15后依次经过冷水罐16、冷水循环泵17后继续循环到油冷系统18、轴封冷却系统19、空调系统20、或其他系统中。

  实施例:

  以某项目为例,其低温丙烷从国外采购,接收站年周转量为120万吨,接收站设置3个6万方的低温全防罐、2个4000方球罐和其他装车辅助设施。

  来自低温船的低温丙烷进入3个6万方低温全防罐进行储存,低温罐1储存压力15kpaG,储存温度-40度;低温罐1出气口的低温BOG进入压缩机8,增压至0.5MpaG后进入冷凝器11冷至0℃后进入常温球罐12缓存。

  低温丙烷外输时第一部分低温丙烷送入冷水交换器15,经冷水交换器15后低温丙烷的温度为-10℃,继续经蒸汽凝液加热器10后复热至0℃,然后进入常温球罐12缓存;冷水交换器15的热进口温度为12℃,热出口温度为5℃,5℃冷水经过冷水罐16、冷水循环泵17后循环到供冷系统21中。

  低温丙烷外输时第二部分低温丙烷进入蒸汽凝液加热器10后复热至0℃,然后进入常温球罐12缓存。

  低温丙烷外输时第三部分低温丙烷送入制冰系统6,经过制冰系统6后的低温丙烷的温度为-25℃,继续经蒸汽加热器9后复热至0℃,然后进入常温球罐12缓存;制冰系统6需要的原料水由蒸汽凝液加热器10过来的蒸汽凝液提供。

  低温丙烷外输时第四部分低温丙烷进入蒸汽加热器9复热到0℃,然后进入常温球罐12缓存,蒸汽加热器9凝液出口的蒸汽凝液为140℃,蒸汽凝液进入蒸汽凝液加热器10复热低温丙烷后温度降到20℃,送入制冰系统6。

  低温丙烷外输时第五部分低温丙烷经冷凝器11后进入蒸汽凝液加热器10,复热至0℃,然后进入常温球罐12缓存。

  常温球罐12中的液体经过装车泵13后送入槽车中。装车过程中槽车14出气口的BOG进入冷凝器11冷凝至0℃后进入常温球罐12缓存。

  使用本工艺低温丙烷外输时蒸汽消耗量为22441t/年,常用工艺蒸汽消耗量为47747t/年,与现有工艺相比,低温丙烷外输时节约蒸汽25306t/年,蒸汽消耗减小约53%。

  使用本工艺优化后压缩机8和低温罐1内泵出口压力为5公斤,现有工艺的压缩机8和低温罐1内泵出口压力为17公斤,与现有工艺相比,压缩机8和低温罐1内泵出口压力较现有工艺降低约70%,相比较于已有全压力式球罐,本工艺中的常温球罐可以设计成半冷冻式球罐,设备一次性投资降低约50%。

  以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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