一种液化天然气汽化系统
技术领域
本实用新型涉及一种液化天然气汽化系统。
背景技术
随着全球能源需求的不断增长以及对生态保护的日趋重视，天然气作为一种高效、清洁的能源近年来在国内外得到大幅应用。由于液化后的天然气其体积可缩小为原来的1/600，因此天然气通常被低温(-162℃)液化后存储。液化天然气(LNG)供给用户使用时，不管是民用还是工业使用，都是需要将LNG转化为气态并恢复到常温以后才能使用。
现有技术中，通常采用加热水浴汽化器内的介质水的方式，使介质水与不锈钢盘管内的LNG进行热量互换，以将LNG再气化。
然而，现有的水浴汽化器大多都是采用电加热的方式加热介质水，例如一台复热能力为500Nm3/h的水浴汽化器，电加热器的额定功率为14Kw，单位时间内消耗的电能是14Kw*h，工业用电按照1元/度计算，那么每小时的费用就是14元，一天24小时的费用即14×24＝336元，这样日复一日的使用，一年所需的电费就是336×365＝122640元。此种加热方式将会极大的消耗电能，不利于创造低碳生活，且增加了LNG再气化的成本。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本实用新型的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
实用新型内容
本实用新型的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种能够降低耗能成本的液化天然气汽化系统。
为实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：
根据本实用新型的一方面，提供了一种液化天然气汽化系统，包括至少一汽化器、至少一热交换器、中间流体以及至少一个泵。至少一汽化器用于汽化所述液化天然气至气体状态；至少一热交换器连接于所述汽化器以形成闭环回路；中间流体，在所述汽化器和所述热交换器之间沿所述闭环回路循环；至少一个泵，用于循环所述中间流体；
其中，利用所述热交换器供给的热量加热所述中间流体，所述热交换器供给的热量由一次能源转化而得；
其中，利用所述汽化器供给的热量加热所述中间流体，所述汽化器供给的热量由二次能源转化而得；
其中，所述中间流体利用其所携带的热量加热所述液化天然气至其汽化温度以上。
根据本实用新型一实施方式，所述一次能源包括太阳能，所述热交换器包括太阳能热水器；所述二次能源包括电能，所述汽化器包括电加热水浴汽化器。
根据本实用新型一实施方式，所述中间流体包括乙二醇或水。
根据本实用新型一实施方式，还包括监控设备，用于监测所述中间流体的体积；
当所述中间流体的体积小于一流体阈值时，补充所述中间流体以达到所述流体阈值。
根据本实用新型一实施方式，还包括监控设备，用于监测所述热交换器供给的热量；
当所述热交换器供给的热量大于第一热量阈值时，减少所述汽化器供给的热量，以确保所述中间流体所携带的热量维持在一设定热量阈值。
根据本实用新型一实施方式，还包括监控设备，用于监测所述热交换器供给的热量；
当所述热交换器供给的热量介于第一热量阈值和第二热量阈值之间时，提高所述汽化器供给的热量，以确保所述中间流体所携带的热量维持在一设定热量阈值，其中所述第一热量阈值大于所述第二热量阈值。
根据本实用新型一实施方式，还包括监控设备，用于监测所述热交换器供给的热量；
当所述热交换器供给的热量小于第二热量阈值时，停止在所述汽化器和所述热交换器之间循环所述中间流体，仅利用所述汽化器供给的热量加热所述中间流体。
根据本实用新型一实施方式，还包括保温装置，所述热交换器封闭于所述保温装置内，所述保温装置包括透明壳体和设于所述透明壳体内的电热装置。
根据本实用新型一实施方式，还包括光反射装置，用以将太阳光反射至所述热交换器。
由上述技术方案可知，本实用新型的液化天然气汽化系统的优点和积极效果在于：
本实用新型提供的液化天然气汽化方法及系统，分别利用汽化器和热交换器对中间流体进行加热，且分别利用一次能源和二次能源供给的热量对中间流体进行加热。相比现有技术中仅采用二次能源供给的热量加热，本实用新型充分将一次能源自身具有的热量转化为中间流体所携带的热量，从而补充入LNG汽化所需的热量，进而减少了二次能源的消耗，降低了汽化成本。
另外，利用至少一个泵将中间流体在汽化器和热交换器之间循环，保证了汽化器供给的热量和热交换器供给的热量在中间流体内持续互换，使得中间流体所携带的热量更加均匀稳定，更有利于持续汽化LNG。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本实用新型的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1是根据一示例性实施方式示出的一种液化天然气汽化系统示意图。
图2是根据一示例性实施方式示出的一种液化天然气汽化方法流程图。
其中，附图标记说明如下：
11、水浴汽化器
12、太阳能热水器
13、泵
14、中间流体
15、阀门
16、保温装置
17、光反射装置
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”、“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
本实用新型的一实施方式提供一种液化天然气汽化系统，包括至少一汽化器、至少一热交换器、中间流体以及至少一个泵。
汽化器用于汽化液化天然气至气体状态；至少一热交换器连接于汽化器以形成闭环回路；中间流体在汽化器和热交换器之间沿闭环回路循环；至少一个泵用于循环中间流体。其中，利用热交换器供给的热量加热中间流体，热交换器供给的热量由一次能源转化而得；其中，利用汽化器供给的热量加热中间流体，汽化器供给的热量由二次能源转化而得；其中，中间流体利用其所携带的热量加热液化天然气至其汽化温度以上。
本实用新型提供的液化天然气汽化系统，分别利用汽化器和热交换器对中间流体进行加热，且分别利用一次能源和二次能源供给的热量对中间流体进行加热。相比现有技术中仅采用二次能源供给的热量加热，本实用新型充分将一次能源自身具有的热量转化为中间流体所携带的热量，从而补充入LNG汽化所需的热量，进而减少了二次能源的消耗，降低了汽化成本。
另外，利用至少一个泵将中间流体在汽化器和热交换器之间循环，保证了汽化器供给的热量和热交换器供给的热量在中间流体内持续互换，使得中间流体所携带的热量更加均匀稳定，更有利于持续汽化LNG。
在一些实施方式中，为了充分利用自然界中的可再生能源，本实用新型实施例所述的一次能源例如可选择太阳能、风能、水能、海洋能等，利用热交换器的作用将上述一次能源中的热量收集并加热中间流体。
另外，本实用新型实施例所述的二次能源例如可选择电力、蒸汽、汽油、煤油等，利用上述二次能源中具有的热量将中间流体加热。
通过利用上述一次能源+二次能源的混合加热方式，以将中间流体加热，进而再将LNG汽化，通过加入一次能源，大幅降低了二次能源的消耗。
下面以具体实施方式进行详细说明。
为了方便描述，以一次能源选择太阳能、二次能源选择电力为例进行详细说明。
如图1所示，在本实施方式中，本实用新型提供的液化天然气汽化系统包括采用电力加热的水浴汽化器11、一个太阳能热水器12、中间流体14和一个泵13。泵13能够驱动中间流体14在水浴汽化器11和太阳能热水器12之间循环。
在一示例性实施方式中，中间流体14可以为水，当然，还可以为其他介质，例如乙二醇等。
太阳能热水器12的数量可以为一个、两个或多个，泵13的数量也可以为一个、两个或多个，本实用新型实施例中不对数量作特别限定。
在本实用新型的优选实施方案中，作用于中间流体14的泵13可以是由同步转速电动机驱动的传统单级离心泵。单级离心泵在流体循环中被频繁地用于抽吸水/流体，并且为本领域技术人员所公知。
虽然本实用新型的优选实施方案涉及单级离心泵，但是可采用满足流速要求的很多种类的泵。在替换性的实施方案中，泵可以是平滑流和脉动流泵，速度头(velocity-head)或正排量泵，螺杆泵，回旋泵，叶轮泵，齿轮泵，径向柱塞泵，旋转斜盘泵，柱塞泵和活塞泵，或者其他满足中间流体14流速要求的泵。
太阳能热水器12吸收太阳能的热量并加热其内部的中间流体14，水浴汽化器11利用电力加热中间流体14，泵13能够驱动中间流体14在太阳能热水器12和水浴汽化器11之间循环，实现热量的循环互换，中间流体14通过吸收太阳能的热量和电力供给的热量，使其自身能够达到汽化LNG的温度。
在一示例性实施方式中，液化天然气汽化系统还包括监控设备，用于监测中间流体14的体积，以能够及时地补充中间流体14。
具体来说，当位于水浴汽化器11内的中间流体14的水位低于最低水位值时，为了避免水浴汽化器11发生干烧，可以控制流体阀门开启，向循环的中间流体14内补给因蒸发等因素而缺失的水量，水量补给入口可选在太阳能热水器12的冷水进口，直到增加到设定的水位限值，阀门关闭，停止供水。
在一示例性实施方式中，监控设备还可用于监测热交换器供给的热量。
具体来说，当监控设备监测到外界环境光照充足，太阳能转化为热能的效率升高时，控制系统可适当降低电加热器的加热功率，以确保中间流体14所携带的热量维持在一设定热量阈值，该设定热量阈值能够保证LNG汽化。
通过采取上述的调节方式，在保证LNG汽化的前提下，能够充分最大化地利用太阳能所具有的热量，而减少电加热器的耗电量，更加地低碳环保，节约成本。
与此相反，当监控设备监测到光照减弱，太阳能转化为热能的效率降低时，控制系统可适当升高电加热器的加热功率，以确保中间流体14所携带的热量维持在一设定热量阈值，该设定热量阈值能够保证LNG汽化。
通过采取上述的调节，由于太阳能转化为热能的效率降低，及时提高电加热器的加热功率，避免中间流体所携带的热量不够而影响LNG正常汽化。
另外，当光感接收器监测到外界环境处于阴雨天气或夜晚时分没有光照时，控制系统将水浴汽化器11与太阳能热水器12之间的水阀门15关闭，水循环停止，以避免电加热器的负载增大，待光照充足，太阳能热水器12内的水温升高到设定温度，可以与电加热水浴汽化器11内的水进行热量交互时，监控系统将水浴汽化器11与太阳能热水器12之间的水阀门15开启，继续进行水循环。
总结来说，当监控设备监测到所述热交换器供给的热量大于第一热量阈值时(即光照充足，太阳能转化为热能的效率升高)，可采取适当降低电加热器的加热功率的措施；当监控设备监测到所述热交换器供给的热量介于第一热量阈值和第二热量阈值之间时(即光照减弱，太阳能转化为热能的效率降低)，可采取适当升高电加热器的加热功率的措施；当监控设备监测到所述热交换器供给的热量低于第二热量阈值时(即阴雨天气或夜晚时分没有光照)，可采取停止水循环的措施。总之，通过监控系统实时监测及实时调节，可以始终保持太阳能热水器12与电加热器转化热量的平衡，从而保证水浴汽化器11的汽化能力不变。
在一示例性实施方式中，液化天然气汽化系统还包括保温装置16，热交换器封闭于保温装置16内，保温装置16包括透明壳体和设于透明壳体内的电热装置。
具体来说，为防止太阳能热水器12在外界环境低于0℃时热水器内水结冰的现象，可以对太阳能热水器12设置双层保温透明玻璃罩防护、玻璃罩内设置电热装置，当太阳能热水器12出水口温度低于2℃且罩内温度低于5℃时，启动玻璃罩内电热装置，保持罩内温度高于5℃，并且对相关管路进行电伴热保温以减少热量损耗，同时避免结冰封堵的现象。
在一示例性实施方式中，液化天然气汽化系统还包括光反射装置17，用以将太阳光反射至热交换器。
具体来说，为提高太阳能热水器12光能转化为热能的效率，可利用太阳光能收集反射器，太阳光能收集反射器可自动调整取光角度，以保证最大限度的收集单位面积内的光能，利用反射原理，将光能反射到太阳能热水器12，从而更高效的将光能转化为水的热能，从而提高光能转为热能的效率。
本实用新型的另一实施方式提供一种液化天然气汽化方法，装配完成上述的液化天然气汽化系统。所述汽化方法包括：在汽化器和热交换器之间形成循环的中间流体14，汽化器用于汽化液化天然气；利用热交换器供给的热量加热中间流体14，其中，热交换器供给的热量由一次能源转化而得；利用汽化器供给的热量加热中间流体14，其中，汽化器供给的热量由二次能源转化而得；以及利用中间流体14所携带的热量加热液化天然气至其汽化温度以上。
在一些实施方式中，为了充分利用自然界中的可再生能源，本实用新型实施例所述的一次能源例如可选择太阳能、风能、水能、海洋能等，利用热交换器的作用将上述一次能源中的热量收集并加热中间流体14。
另外，本实用新型实施例所述的二次能源例如可选择电力、蒸汽、汽油、煤油等，利用上述二次能源中具有的热量将中间流体14加热。
通过利用上述一次能源+二次能源的混合加热方式，将中间流体14加热，进而再将LNG汽化，通过加入一次能源，大幅降低了二次能源的消耗。
为了方便描述，以一次能源选择太阳能、二次能源选择电力为例进行详细说明。
如图2所示，步骤S910中，在汽化器和热交换器之间形成循环的中间流体14，汽化器用于汽化液化天然气。
在一示例性实施方式中，汽化器为水浴汽化器11，热交换器为太阳能热水器12，在水浴汽化器11和太阳能热水器12之间通过管道连接形成闭环回路。同时利用至少一个泵13循环该中间流体14。水浴汽化器11利用中间流体14所携带的热量汽化LNG。
在一实施方式中，中间流体14可以为水，当然，还可以为其他介质，例如乙二醇等。
太阳能热水器12的数量可以为一个、两个或多个，泵13的数量也可以为一个、两个或多个，本实用新型实施例中不对数量作特别限定。
在本实用新型的优选实施方案中，作用于中间流体14的泵可以是由同步转速电动机驱动的传统单级离心泵。单级离心泵在流体循环中被频繁地用于抽吸水/流体，并且为本领域技术人员所公知。
虽然本实用新型的优选实施方案涉及单级离心泵，但是可采用满足流速要求的很多种类的泵。在替换性的实施方案中，泵可以是平滑流和脉动流泵，速度头(velocity-head)或正排量泵，螺杆泵，回旋泵，叶轮泵，齿轮泵，径向柱塞泵，旋转斜盘泵，柱塞泵和活塞泵，或者其他满足中间流体14流速要求的泵。
步骤S920中，利用热交换器供给的热量加热中间流体14，其中，热交换器供给的热量由一次能源转化而得。
在一示例性实施方式中，一次能源包括太阳能，太阳能热水器12吸收太阳能的热量并加热其内部的中间流体14。
当然，在其他实施方式中，一次能源还可以选择其他类型，例如风能、水能、海洋能等。
步骤S930中，利用汽化器供给的热量加热中间流体14，其中，汽化器供给的热量由二次能源转化而得。
在一示例性实施方式中，二次能源包括电力，水浴汽化器11利用电力加热内部的中间流体14。
当然，在其他实施方式中，二次能源还可以选择其他类型，例如蒸汽、汽油、煤油等。
步骤S940中，利用中间流体14所携带的热量加热液化天然气至其汽化温度以上。
在一示例性实施方式中，泵13能够驱动中间流体14在太阳能热水器12和水浴汽化器11之间循环，实现热量的循环互换，中间流体14通过吸收太阳能的热量和电力供给的热量，使其自身能够达到汽化LNG的温度。在中间流体14持续流经水浴汽化器11后，中间流体14所携带的热量与位于水浴汽化器11内的不锈钢盘管内的低温LNG进行热能互换，LNG实现汽化。
在一些实施方式中，所述方法还包括：当中间流体14的体积低于一流体阈值时，补充中间流体14以达到流体阈值。
具体来说，当位于水浴汽化器11内的中间流体14的水位低于最低水位值时，为了避免水浴汽化器11发生干烧，可以控制流体阀门开启，向循环的中间流体14内补给因蒸发等因素而缺失的水量，水量补给入口可选在太阳能热水器12的冷水进口，直到补水增加到设定的水位限值，阀门关闭，停止供水。
在一些实施方式中，所述方法还包括：当热交换器供给的热量高于第一热量阈值时，减少汽化器供给的热量，以确保中间流体14所携带的热量维持在一设定热量阈值。
具体来说，当监控设备监测到外界环境光照充足，太阳能转化为热能的效率升高时，控制系统可适当降低电加热器的加热功率，以确保中间流体14所携带的热量维持在一设定热量阈值，该设定热量阈值能够保证LNG汽化。
通过采取上述的调节，在保证LNG汽化的前提下，能够充分最大化地利用太阳能所具有的热量，而减少电加热器的耗电量，更加地低碳环保，节约成本。
在一些实施方式中，所述方法还包括：当热交换器供给的热量介于第一热量阈值和第二热量阈值之间时，提高汽化器供给的热量，以确保中间流体14所携带的热量维持在一设定热量阈值，其中第一热量阈值大于第二热量阈值。
具体来说，当监控设备监测到光照减弱，太阳能转化为热能的效率降低时，控制系统可适当升高电加热器的加热功率，以确保中间流体14所携带的热量维持在一设定热量阈值，该设定热量阈值能够保证LNG汽化。
通过采取上述的调节，由于太阳能转化为热能的效率降低，及时提高电加热器的加热功率，避免影响LNG正常汽化。
在一些实施方式中，所述方法还包括：当热交换器供给的热量低于第二热量阈值时，停止在汽化器和热交换器之间循环中间流体14，仅利用汽化器供给的热量加热中间流体14。
具体来说，当光感接收器监测到外界环境处于阴雨天气或夜晚时分没有光照时，控制系统将水浴汽化器11与太阳能热水器12之间的水阀门15关闭，水循环停止，以避免电加热器的负载增大，待光照充足，太阳能热水器12内的水温升高到设定温度，可以与电加热水浴汽化器11内的水进行热量交互时，监控系统将水浴汽化器11与太阳能热水器12之间的水阀门15开启，继续进行水循环。
总结来说，当监控设备监测到所述热交换器供给的热量高于第一热量阈值时(即光照充足，太阳能转化为热能的效率升高)，可采取适当降低电加热器的加热功率的措施；当监控设备监测到所述热交换器供给的热量介于第一热量阈值和第二热量阈值之间时(即光照减弱，太阳能转化为热能的效率降低)，可采取适当升高电加热器的加热功率的措施；当监控设备监测到所述热交换器供给的热量低于第二热量阈值时(即阴雨天气或夜晚时分没有光照)，可采取停止水循环的措施。总之，通过监控系统实时监测及实时调节，可以始终保持太阳能热水器12与电加热器转化热量的平衡，从而保证水浴汽化器11的汽化能力不变。
综上所述，本实用新型提供的液化天然气汽化方法及系统的优点和有益效果在于：
本实用新型提供的液化天然气汽化系统，分别利用汽化器和热交换器对中间流体14进行加热，且分别利用一次能源和二次能源供给的热量对中间流体14进行加热。相比现有技术中仅采用二次能源供给的热量加热，本实用新型充分将一次能源自身具有的热量转化为中间流体14所携带的热量，从而补充入LNG汽化所需的热量，进而减少了二次能源的消耗，降低了汽化成本。
另外，利用至少一个泵13将中间流体14在汽化器和热交换器之间循环，保证了汽化器供给的热量和热交换器供给的热量在中间流体14内持续互换，使得中间流体14所携带的热量更加均匀稳定，更有利于持续汽化LNG。
在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的液化天然气汽化方法及系统仅仅是采用本实用新型的原理的一个示例。本领域的普通技术人员应当清楚地理解，本实用新型的原理并非仅限于附图中示出或说明书中描述的装置的任何细节或任何部件。
应可理解的是，本实用新型不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本实用新型能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本实用新型的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本实用新型延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本实用新型的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本实用新型的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本实用新型。
