专利名称：天然气系统和天然气系统能源回收装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及天然气系统领域，并且特别地，涉及ー种天然气系统能源回收装置。
背景技术：
液化天然气(LiquefiedNatural Gas,简称为 LNG)站、压缩天然气(CompressedNatural Gas，简称为CNG)站、以及L-CNG站是目前常用的系统，如图I所示，相关技术中的L-CNG站采用LNG及CNG并联流程向管网供气。LNG槽车向LNG储罐I内充入LNG，然后LNG储罐I中的向增压器2输入液化天然气9，在将液化天然气9截止后，LNG在增压器2中气化升压，之后，气化后的天然气流10回注LNG储罐I的上方，作为LNG储罐I向外供的压カ源。LNG储罐I在气相压力的作用下产生输出液化天然气11并输送至气化器3，气化器3产生输出液化天然气12供入燃气管网4中。另ー方面，CNG槽车则直接将压缩天然气13供入燃气调压室6，降压后产生输出天然气14提供至NG-冷冻液换热器5，加热至10°C左右产生输出天然气15提供至燃气管网4。从燃气管网4提供燃气锅炉燃气18送入燃气锅炉7，燃烧生成的热水16进入NG-冷冻液换热器5，冷却后的水17返回燃气锅炉7。可以看出，目前的L-CNG站虽然采用了冷能利用，具体方式大多采用循环介质取冷后供冷库或夏季直接向建筑物供冷的冷能利用方式。但是，目前的方案能源回收和利用并不全面，很多能源都被浪费掉了。针对相关技术中天然气系统的能源回收和利用不全面，导致能源浪费的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容针对相关技术中的问题，本实用新型提出ー种天然气系统和天然气系统能源回收装置，能够在LNG管路部分和CNG管路部分实现有效的冷能回收和利用，节省了天然气系统的能源。本实用新型的技术方案是这样实现的根据本实用新型的ー个方面，提供了ー种天然气系统。根据本实用新型的天然气系统包括冷冻液换热装置，用于对输入的天然气进行加热，并将加热后的天然气提供至燃气管网；冷库，连接至冷冻液换热装置，用于存储冷媒，并将冷媒通过输入管输入至冷冻液换热装置；其中，冷冻液换热装置进ー步通过回流管连接至冷库，在由冷冻液换热装置对冷媒进行降温后通过回流管将冷媒环回至冷库。其中，冷冻液换热装置包括第一冷冻液换热器和第二冷冻液换热器，冷库将冷媒进行分流后通过第一冷冻液换热器和第二冷冻液换热器各自的输入管提供至第一冷冻液换热器和第二冷冻液换热器；其中，第一冷冻液换热器用于对从液化天然气进行气化，并将气化后得到的天然气输入至燃气管网；第二冷冻液换热器用于接收压缩天然气，并对接收的压缩天然气进行升温，并将升温的天然气输入至燃气管网；并且，第一冷冻液换热器和第、ニ冷冻液换热器均通过回流管连接至冷库，在由第一冷冻液换热器和第二冷冻液换热器对冷媒进行降温后通过回流管将冷媒环回至冷库。该系统可以进一歩包括液化天然气储罐，用于输出液化天然气；增压器，用于对液化天然气储罐存储的液化天然气进行增压；其中，液化天然气储罐用于输出经过增压器增压后的液化天然气至第一冷冻液换热器。该系统可进ー步包括气化器，与第一冷冻液换热器并联，用于在エ况出现异常的情况下，对来自液化天然气储罐的增压后的液化天然气进行处理后输入至燃气管网。此外，该系统还可以进ー步包括膨胀机，用于利用输入的压缩天然气的膨胀做功产生电能，并将减压后的天然气输出至第二冷冻液换热器。该系统还可以进ー步包括低温热换热器和第三冷冻液换热器，串联在第二冷冻 液换热器与燃气管网之间；其中，低温热换热器接收第二冷冻液换热器输出的升温后的天然气，低温热换热器具有水暖系统，用于对来自第二冷冻液换热器的天然气进行升温；第三冷冻液换热器用于接收低温热换热器输出的升温后的天然气，第三冷冻液换热器与锅炉连接，用于通过锅炉水对来自低温热换热器的天然气进行升温，并将升温后的天然气输入至燃气管网。此外，冷库进ー步设置有循环泵，循环泵用于将冷库中的冷媒通过输入管输入至冷冻液换热装置；可选地，冷媒为こニ醇的水溶液。根据本实用新型的另一方面，提供了ー种天然气系统能源回收装置。根据本实用新型的天然气系统能源回收装置包括冷库、冷冻液换热装置，冷库通过输入管和回流管与冷冻液换热装置连接；冷库用于存储冷媒，通过输入管将冷媒提供给冷冻液换热装置，并通过回流管接收由冷冻液换热装置返回的经过冷冻液换热装置降温后的冷媒，其中，冷冻液换热装置用于对输入的天然气进行加热。其中，冷冻液换热装置包括第一冷冻液换热器和第二冷冻液换热器，冷库将存储的冷媒进行分流后通过第一冷冻液换热器和第二冷冻液换热器各自的输入管提供至第一冷冻液换热器和第二冷冻液换热器；其中，第一冷冻液换热器用于对从液化天然气进行气化，并将气化后得到的天然气输入至燃气管网；第二冷冻液换热器用于接收压缩天然气，井对接收的压缩天然气进行升温，并将升温的天然气输入至燃气管网；并且，第一冷冻液换热器和第二冷冻液换热器均通过各自的回流管连接至冷库，在由第一冷冻液换热器和第二冷冻液换热器对冷媒进行降温后通过回流管将冷媒环回至冷库。该装置可进ー步包括膨胀机，用于利用输入的压缩天然气的膨胀做功产生电能，并将减压后的天然气输出至第二冷冻液换热器。该装置可进ー步包括低温热换热器和第三冷冻液换热器，串联在第二冷冻液换热器与燃气管网之间；其中，低温热换热器接收第二冷冻液换热器输出的升温后的天然气，低温热换热器具有水暖系统，用于对来自第二冷冻液换热器的天然气进行升温；第三冷冻液换热器用于接收低温热换热器输出的升温后的天然气，第三冷冻液换热器与锅炉连接，用于通过锅炉水对来自低温热换热器的天然气进行升温，并将升温后的天然气输入至燃气管网。此外，冷库进ー步设置有循环泵，循环泵用于将冷库中的冷媒通过输入管输入至冷冻液换热装置。本实用新型通过在LNG管路部分和CNG管路部分设置冷冻液换热器，能够将天然气换热过程中产生的冷能传递给冷冻液换热器中流动的冷媒，并将降温后的冷媒环回至冷库，从而有效利用了天然气系统中的冷能，节省了能源。
图I是相关技术中天然气系统的框图；图2是根据本实用新型实施例的天然气系统的框图。
具体实施方式
常规的液化天然气(LNG)、压缩天然气(CNG)或L-CNG站的冷能并不能够得到有效利用，并且在得到符合要求的天然气后直接进入管网NG，而在天然气的处理过程中，LNG气化后或CNG减压后均需设置加热器将NG加热至10°C左右，加热器所使用的燃料一般是管道燃气，同时CNG的压カ能也未得到充分的利用。因此，不仅LNG及CNG的冷能未被利用，并且，未被利用的冷能还需由燃烧NG的方式补充使NG能够达到进入管网的标准；此外，CNG的压カ能也被浪费。针对上述问题，本实用新型提出了解决方案，下面将详细描述本实用新型的具体实施例。根据本实用新型的实施例，提供了ー种天然气系统以及天然气系统的能源回收装置。如图2所示，根据本实用新型实施例的天然气系统以及其中的能源回收装置包括增压器22，用于对液化天然气储罐21存储的液化天然气进行增压；液化天然气储罐21，用于输出增压后的液化天然气217 ；第一冷冻液换热器28，用于对输入的增压后的液化天然气219进行气化，并将气化后得到的天然气220输入至燃气管网24 ；第二冷冻液换热器27，用于接收压缩天然气224，并对接收的压缩天然气224进行升温，并将升温的天然气227输入至燃气管网24 ；冷库210，用于存储冷媒；循环泵211，连接至冷库210，用于将冷库210中的冷媒进行分流后通过输入管输入至第一冷冻液换热器28和第二冷冻液换热器27 ；其中，第一冷冻液换热器28和第二冷冻液换热器27进ー步通过回流管连接至冷库，在由第一冷冻液换热器28和第二冷冻液换热器27对冷媒进行降温后通过回流管将冷媒环回至冷库210。此外，该装置可以进ー步包括气化器23，与第一冷冻液换热器28并联，用于在エ况出现异常的情况下，对来自液化天然气储罐21的增压后的液化天然气218进行处理后输入至燃气管网24。另外，该天然气系统能源回收装置可以进一歩包括膨胀机212，用于利用输入的压缩天然气223的膨胀做功产生电能228，并将减压后的天然气224输出至第二冷冻液换热器27。此外，该天然气系统能源回收装置可以进一歩包括低温热换热器26和第三冷冻液换热器25，串联在第二冷冻液换热器27与燃气管网24之间；其中，低温热换热器26接收第二冷冻液换热器27输出的升温后的天然气225，低温热换热器26具有水暖系统，用于对来自第二冷冻液换热器27的天然气进行升温；第三冷冻液换热器25用于接收低温热换热器26输出的升温后的天然气226，第三冷冻液换热器25与锅炉213连接，用于通过锅炉水235对来自低温热换热器26的升温后 的天然气226进行升温，并将升温后的天然气227输入至燃气管网24，还将锅炉水236返回给锅炉213。其中，上述的冷媒可以是こニ醇的水溶液，另外，本实用新型同样可以采用其他冷媒，本文不再--列举。在实际应用中，可以由LNG槽车向液化天然气储罐21内充入LNG214(1. 5bar，_162°C )，然后液化天然气储罐21产生输出液化天然气215向增压器22内充入部分LNG，将输出液化天然气215截止后，LNG在增压器22中气化升压至4bar，然后产生输出液化天然气216并回注到液化天然气储罐21的上方，作为液化天然气储罐21向外供的压カ源。液化天然气储罐21在气相压力的作用下产生输出液化天然气217，流量为1500kg/h，分拆为两个输出液化天然气218和液化天然气219，エ况正常的情况下分流液化天然气218可以为不可用，仅在故障或检修エ况下使用，输出液化天然气219送入至第一冷冻液换热器28，气化的NG 220直接供入燃气管网24中，压カ为4bar。另ー方面，CNG槽车则将天然气(CNG) 221供入，流量为7150kg/h，温度为20°C，压カ为220bar，分为两个分流CNG 222和CNG 223后分别进入燃气调压室29和膨胀机212，在エ况正常的情况下可以不采用燃气调压室29，仅为故障或检修エ况下使用；CNG在膨胀机212中膨胀做功，发出200kW的电能输出228，减压后的NG 224为4bar，温度为_158°C，进入第二冷冻液换热器27，升温至_30°C，第二冷冻液换热器27产生输出天然气225并提供至低温热换热器26，在低温热换热器26升温至-10°C后，产生输出天然气226送入第三冷冻液换热器25，第三冷冻液换热器25产生温度达到10°C后的输出天然气227，并提供至燃气管网24。可选地，从冷库210中引出的冷媒为こニ醇的水溶液，流量为100t/h，温度为-10°c，通过冷媒流229进入循环泵211 (冷冻液循环泵)加压后分拆成两个冷媒流230和231，分别进入第二冷冻液换热器27和第一冷冻液换热器28吸收CNG及LNG的冷量，然后汇合为冷媒流232，此时的冷媒温度为-14°C，返回冷库210。来自外界低温热水233进入低温热换热器26，此时的该热水流量为10t/h，温度为40°C ;放热后的水流234返回热源，返回温度为25°C。从燃气管网24中引出的燃气流237供入锅炉213，燃烧生成的热水235进入第三冷冻液换热器25，冷却后的水流236返回锅炉213，该部分流程可以配置为备用。由于系统増加了第一和第二冷冻液换热器，使得LNG和CNG的冷量大部分可回收并应用于冷库210，増加的低温热换热器26可利用废热保证燃气进入燃气管网24的温度，综合几项措施，可以在创造大量冷能的前提下，大幅的削減燃气锅炉的毎年气耗18. 4万m3，带来显著的增收节支效益。[0048]可以看出，借助上述系统，针对现有技术方案存在的缺陷，采用分别加装LNG-冷媒换热器和CNG-冷媒换热器，实现LNG和CNG冷能的利用，减少燃气锅炉加热上述燃气的消耗；同时还设置NG-低温冷冻液换热器充分利用外部废热，进ー步减少燃气锅炉的气耗；另外，通过设置膨胀机，能够在实现系统冷能回收的基础上进一歩实现压力能的安全回收，使得CNG的压カ能得到回收并产生可观的电力，同时还产生了更多的冷量，该冷量被应用于冷库中，创造了经济效益。其中，附图中仅示出了一个冷库210，在实际应用中，可以有多个冷库分别为第一和第二冷冻液换热器提供冷媒。參见图2示出的本实用新型天然气系统能源回收装置，当以压カ为I个标准大气压、温度为_162°C、流量为15000kg/h的LNG为例时，第一冷冻液换热器28产生的冷量是336. 4kW，第二冷冻液换热器27产生的冷量是214. 3kW。当以压カ为220个标准大气压、温度为20°C、流量为10000Nm3/h的CNG为例时，膨胀机212的发电功率是538kW，第二冷冻液换热器27产生的冷量是823kW。 综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过在LNG管路部分和CNG管路部分设置冷冻液换热器，能够将天然气换热过程中产生的冷能传递给冷冻液换热器中流动的冷媒，并将降温后的冷媒环回至冷库，从而有效利用了天然气系统中的冷能，实现冷能的外供，有效节省了能源，可大幅削减燃气锅炉因加热LNG和CNG造成的燃气消耗，并且，CNG的压カ可以由膨胀机回收发电，进ー步节省了能源。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。
权利要求1.ー种天然气系统，其特征在于，包括 冷冻液换热装置，用于对输入的天然气进行加热，并将加热后的天然气提供至燃气管网；· 冷库，连接至所述冷冻液换热装置，用于存储冷媒，并将冷媒通过输入管输入至所述冷冻液换热装置； 其中，所述冷冻液换热装置进ー步通过回流管连接至所述冷库，在由所述冷冻液换热装置对冷媒进行降温后通过回流管将冷媒环回至所述冷库。
2.根据权利要求I所述的天然气系统，其特征在于，所述冷冻液换热装置包括第一冷冻液换热器和第二冷冻液换热器，所述冷库将冷媒进行分流后通过所述第一冷冻液换热器和所述第二冷冻液换热器各自的输入管提供至所述第一冷冻液换热器和所述第二冷冻液换热器； 其中，所述第一冷冻液换热器用于对从液化天然气进行气化，并将气化后得到的天然气输入至燃气管网； 所述第二冷冻液换热器用于接收压缩天然气，并对接收的压缩天然气进行升温，并将升温的天然气输入至燃气管网； 并且，所述第一冷冻液换热器和所述第二冷冻液换热器均通过回流管连接至所述冷库，在由所述第一冷冻液换热器和所述第二冷冻液换热器对冷媒进行降温后通过回流管将冷媒环回至所述冷库。
3.根据权利要求2所述的天然气系统，其特征在干，进ー步包括 液化天然气储罐，用于输出液化天然气； 增压器，用于对液化天然气储罐存储的液化天然气进行增压； 其中，所述液化天然气储罐用于输出经过所述增压器增压后的液化天然气至所述第一冷冻液换热器。
4.根据权利要求2所述的天然气系统，其特征在干，进ー步包括 气化器，与所述第一冷冻液换热器并联，用于在エ况出现异常的情况下，对来自所述液化天然气储罐的增压后的液化天然气进行处理后输入至所述燃气管网。
5.根据权利要求2所述的天然气系统，其特征在干，进ー步包括 膨胀机，用于利用输入的所述压缩天然气的膨胀做功产生电能，并将减压后的天然气输出至所述第二冷冻液换热器。
6.根据权利要求2所述的天然气系统，其特征在干，进ー步包括 低温热换热器和第三冷冻液换热器，串联在所述第二冷冻液换热器与所述燃气管网之间； 其中，所述低温热换热器接收所述第二冷冻液换热器输出的升温后的天然气，所述低温热换热器具有水暖系统，用于对来自所述第二冷冻液换热器的天然气进行升温； 所述第三冷冻液换热器用于接收所述低温热换热器输出的升温后的天然气，所述第三冷冻液换热器与锅炉连接，用于通过锅炉水对来自所述低温热换热器的天然气进行升温，并将升温后的天然气输入至所述燃气管网。
7.根据权利要求I所述的天然气系统，其特征在于，所述冷库进ー步设置有循环泵，所述循环泵用于将所述冷库中的冷媒通过输入管输入至所述冷冻液换热装置。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的天然气系统，其特征在于，所述冷媒为こニ醇的水溶液。
9.ー种天然气系统能源回收装置，其特征在于，包括冷库、冷冻液换热装置，所述冷库通过输入管和回流管与所述冷冻液换热装置连接； 所述冷库用于存储冷媒，通过输入管将冷媒提供给所述冷冻液换热装置，并通过回流管接收由所述冷冻液换热装置返回的经过所述冷冻液换热装置降温后的冷媒，其中，所述冷冻液换热装置用于对输入的天然气进行加热。
10.根据权利要求9所述的天然气系统能源回收装置，其特征在于，所述冷冻液换热装 置包括第一冷冻液换热器和第二冷冻液换热器，所述冷库将存储的冷媒进行分流后通过所述第一冷冻液换热器和所述第二冷冻液换热器各自的输入管提供至所述第一冷冻液换热器和所述第二冷冻液换热器； 其中，所述第一冷冻液换热器用于对从液化天然气进行气化，并将气化后得到的天然气输入至燃气管网； 所述第二冷冻液换热器用于接收压缩天然气，并对接收的压缩天然气进行升温，并将升温的天然气输入至燃气管网； 并且，所述第一冷冻液换热器和所述第二冷冻液换热器均通过各自的回流管连接至所述冷库，在由所述第一冷冻液换热器和所述第二冷冻液换热器对冷媒进行降温后通过回流管将冷媒环回至所述冷库。
11.根据权利要求10所述的天然气系统能源回收装置，其特征在干，进ー步包括 膨胀机，用于利用输入的所述压缩天然气的膨胀做功产生电能，并将减压后的天然气输出至所述第二冷冻液换热器。
12.根据权利要求10所述的天然气系统能源回收装置，其特征在干，进ー步包括 低温热换热器和第三冷冻液换热器，串联在所述第二冷冻液换热器与所述燃气管网之间； 其中，所述低温热换热器接收所述第二冷冻液换热器输出的升温后的天然气，所述低温热换热器具有水暖系统，用于对来自所述第二冷冻液换热器的天然气进行升温； 所述第三冷冻液换热器用于接收所述低温热换热器输出的升温后的天然气，所述第三冷冻液换热器与锅炉连接，用于通过锅炉水对来自所述低温热换热器的天然气进行升温，并将升温后的天然气输入至所述燃气管网。
13.根据权利要求9所述的天然气系统能源回收装置，其特征在于，所述冷库进ー步设置有循环泵，所述循环泵用于将所述冷库中的冷媒通过输入管输入至所述冷冻液换热装置。
专利摘要本实用新型公开了一种天然气系统和天然气系统能源回收装置，该系统包括冷冻液换热装置，用于对输入的天然气进行加热，并将加热后的天然气提供至燃气管网；冷库，连接至冷冻液换热装置，用于存储冷媒，并将冷媒通过输入管输入至冷冻液换热装置；其中，冷冻液换热装置进一步通过回流管连接至冷库，在由冷冻液换热装置对冷媒进行降温后通过回流管将冷媒环回至冷库。本实用新型通过在LNG管路部分和CNG管路部分设置冷冻液换热器，能够将天然气换热过程中产生的冷能传递给冷冻液换热器中流动的冷媒，并将降温后的冷媒环回至冷库，从而有效利用了天然气系统中的冷能，节省了能源。
文档编号F25B27/00GK202420026SQ20112057470
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者仵浩, 李伟, 杨涛, 甘中学, 田建兴, 蔡奇志 申请人:新奥科技发展有限公司