处理地热液化天然气（lng）的系统和方法
【专利说明】处理地热液化天然气(LNG)的系统和方法
[0001]此申请要求2013年1月15日提交的美国临时申请序列号61/752885的优先权权益。
技术领域
[0002]本发明的领域是液化天然气(LNG)的再气化。
【背景技术】
[0003]以下的描述包括在理解本发明时可能有用的信息。它并不是承认本文所提供的任何信息都是现有技术或与目前要求保护的发明相关，或明确或隐含引用的任何公开物都是现有技术。
[0004]天然气是具有许多重要应用的普通燃料源。天然气通常以它的液体形式被运输，在本文中被称为液化天然气(LNG)，因为它占用少得多的体积。一旦到达它的邻近使用源(例如，电厂)的目的地，LNG可经由再气化过程转换回气体状态。
[0005]许多再气化设备、系统和过程是已知的。例如，Convers1n Gas Imports,L.P.(“CGI”)是与再气化相关的以下美国专利的拥有者:5，511，905,6, 739，140、6，813，893、6，880，348、6，848，502、6，945，055、7，036，325。这些和所有其他引用的外在材料都通过引用其全文并入本文。当通过引用并入的参考文献中的术语的定义或使用与本文提供的术语的定义不一致或相反时，本文中提供的该术语的定义被视为是支配性的。
[0006]一些以上列出的专利描述了使用盐穴储存库(salt cavern storage)的LNG接纳终端的设计。LNG可直接来自船舶或来自常规的储存箱。LNG接纳终端可位于陆上或海上。
[0007]这些专利中的一些还描述了用于使补偿或未补偿盐穴中的LNG和储存库变暖的方法，该方法被称为毕晓普过程? (Bishop Process?)。
[0008]一些以上列出的专利中还描述了管套管热交换器设计。LNG接纳终端的一个实施例使用多个盐穴以用于混合来自不同源的气体，以实现管线标准BTU (S卩，英热单位)的内容。
[0009]遗憾的是，目前的再气化技术受到许多缺点的影响。例如，一些以上列出的专利中描述了其中变暖流体(例如，海水)在使用后被排放到海中的系统。排放的流体可能对环境造成负面影响(例如，排放的海水通常太冷，并能杀死鱼卵，从而降低了海洋生物的种群)。
[0010]公司GTherm最近已经构思用于发电的新方法，该方法依赖于地热井(参见图1)。该GTherm方法利用闭环系统和循环流体。当循环流体在其通过地热井时被加热，且当它通过蒸发器时被冷却。GTherm还构思将类似的原理应用到提高石油采收率的系统。然而，尽到申请人的最佳知晓，本领域的普通技术人员都未能提供具有循环流体的闭环系统，循环流体为LNG再气化系统而利用来自地热井的热量。
[0011]US20070079617描述了用于液化天然气的地热蒸发的方法和系统。然而，在US20070079617中描述的系统似乎不提供管套管热交换器，以有效地利用来自地热井的热量。
[0012]因此，仍然需要用于LNG再气化的改进系统和方法。
【发明内容】
[0013]本发明主题提供了一种用于利用来自地热能热源(例如，地热井)的热量使冷流体(如液化天然气(LNG))变暖的装置、系统和方法。在一些实施例的一方面，变暖流体(例如，7K、油、盐水等)在闭环系统中循环，所述闭环系统通过地热能热源或在地热能热源附近，然后通过热交换器。当变暖流体经过地热能热源附近时，热量被传递到变暖流体。然后变暖流体通过热交换器，在热交换器处变暖流体将热量传递至液化天然气流。当LNG流通过热交换器时，从变暖流体传递至LNG流的热量可帮助将LNG流从液体状态转换为气体状态。然后变暖流体循环回到地热能热源，以重复所述过程。
[0014]在一些实施例的一方面，热交换器包括管套管构造，其中LNG流通过内管，并且变暖流体通过在内管的外部周围的环形空间。内管的长度的一部分具有隔板，以用于控制在冷的LNG (上游)和变暖气体(下游)之间的应力和热膨胀。变暖流体经由旁路导管(例如，穿过管线)穿过内管的隔板部分。
[0015]从以下对优选实施例的详细描述、以及附图中，本发明的主题的各种目的、特征、方面和优点将变得更加明显，附图中相似的附图标记表示相似的部件。
【附图说明】
[0016]图1是利用地热能的发电过程的示意图。
[0017]图2是利用地热能的管套管LNG再气化系统的示意图。
[0018]图3是图2中所示的管套管热交换器的透视截面图。
[0019]图4是图2中所示的管套管热交换器的侧面截面图。
[0020]图5是图2中所示的管套管隔板构造的分解图。
[0021]图6a、6b分别是在再气化系统中使用的地热井的一个实施例的透视图和截面图。
[0022]图7是图6a的地热井的透视图，其具有可选的真空绝缘管。
[0023]图8a和8b分别是地热井的透视图和截面图，其具有用于安装热浆液的浆液管。
[0024]图9a和9b分别是在再气化系统中使用的地热井的另一个实施例的透视图和截面图。
[0025]图10a-10f是在再气化系统中使用的地热井的另一个实施例的各种视图。
【具体实施方式】
[0026]以下的讨论提供了本发明主题的许多示例性实施例。虽然每个实施例表示发明元件的单一组合，本发明主题被认为包括所公开的要素的所有可能组合。因此，如果一个实施例包括要素A、B和C，以及第二实施例包括要素B和D，则本发明主题也被认为包括A、B、C或D的其他剩余的组合，即使没有明确地公开。
[0027]本发明的主题提供了一种使用地热能使液化天然气(LNG)再气化的装置、系统和方法。
[0028]图2示出了再气化系统100系统。系统100具有闭环导管(例如，流体路径)，变暖流体105在其中循环。栗130产生闭环导管中的负压，使得循环流体105循环通过地热井110和热交换器120。当通过地热井110时，循环流体105被加热。热量被传递到流动通过管套管热交换器130的LNG 140，使得LNG 140从液体状态转换为气体状态(例如天然气150)。距离122是
变暖流体(也被称为循环流体）可以是水、油、盐水、Duratherm?，或适合在所需规格下传递热的任何其它流体。在一些实施例中，循环流体具有高的热容量，使得它在较长的距离和/或时间保留热量。
[0029]管170将LNG从LNG源140载运至热交换器120。图3示出了管170的截面图170。管170包括由绝缘材料172 (例如，气凝胶绝缘Cabot Nano gel? Expanison Pact?)包围的低温额定内管（cryogenic rated inner pipe) 1710包围的绝缘材料172是外部碳钢套管173，然而，如果要求，可以使用另一种低温额定管。如果要求，围绕管173的是混凝土配重涂层174。用于输送LNG的各种管构造是已知的，并且可以与本文中所呈现的发明原理一起使用，除非在权利要求书中另有说明。
[0030]图4示出了管套管热交换器120的侧面截面图。变暖流体105在点401处以较高的温度进入热交换器120。当流体105沿着距离122流动时，流体105将热量传递到LNG140，流体105在点402处以比它在点401处更低的温度退出热交换器120。热交换器130具有隔板125，当LNG 140转换为天然气150时，隔板125提供了对应力和热膨胀的控制。流体105经由穿过管线125穿过隔板125。
[0031]图5示出了管隔板125的分解图。隔板125帮助提供完整性，以处理进入热交换器120的冷的LNG和离开热交换器120的变暖天然气（S卩，气体状态)之间的应力和热膨胀。在一些实施例中，