一种LNG输送系统的制作方法

本发明涉及LNG的输送技术领域，尤其涉及一种LNG输送系统。

背景技术：

液化天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)一般是将常压下气态的天然气冷却至-162℃凝结成为液体。其主要成分是甲烷，无色、无味、无毒且无腐蚀性，体积约为同量气态天然气体积的1/600，LNG的重量仅为同体积水的45％左右。与气态天然气相比，LNG可以大大节约储运空间，而且具有热值大、性能高等特点。LNG一般储存于保冷常压储罐中，受储罐技术和保冷材料限制，外界环境热量会缓慢传导给储罐内LNG，LNG吸收外界热量会气化产生蒸汽(Boil Off Gas，BOG)，BOG的产生会导致储罐内压力升高，使储罐处于危险状态。为了消除过量BOG，以附图1的第二储罐2′为例，第二储罐2′的顶部与BOG低温压缩机8′的输入口连通，将第二储罐2′内的BOG压缩后送入BOG再冷凝器9′，同时，位于第二储罐2′底部的LNG低压泵7′也将LNG输出到BOG再冷凝器9′中，与被加压后的BOG按照一定的比例混合，利用外输出的过冷LNG的冷量，使BOG冷凝，从BOG再冷凝器9′出来的冷凝液与LNG混合外输至增压泵，进入后续工艺处理。如果第二储罐2′内的BOG压力继续上升到达警戒线时，大量的BOG会进入安全排放系统，通过火炬系统10′燃烧，造成大量能源浪费且污染环境。

对于跨洋运输天然气而言，船运LNG是最经济的方案。一般通过LNG运输船中的储罐将LNG从天然气液化站运输到LNG地面接收站，再输送到LNG地面接收站的储罐中。如图1所示，现有的将LNG从LNG运输船的输送到LNG地面接收站的LNG输送系统一般包括位于LNG运输船6′内的第一储罐1′和位于LNG地面接收站内的第二储罐2′，第一储罐1′和第二储罐2′之间连通有用于输送LNG的LNG输送管3′和用于输送气态天然气的气相管5′，在LNG输送管3′的一端连接有潜液泵4′，潜液泵4′对第一储罐1′内的LNG施加压力，以克服LNG输送管3′内的摩擦阻力及势差等进入到第二储罐2′中。由于国际上各个LNG地面接收站的标准不一致，为了使得LNG能顺利从第一储罐1′输送到第二储罐2′中，一般潜液泵4′的扬程都会有一定的余量，以满足各个LNG地面接收站的需要，因此，进入到第二储罐2′中LNG的压力一般比较大。为了使得进入到第二储罐2′中LNG的压力与第二储罐2′的设定值相匹配，一般是通过阀门节流消耗LNG多余的压力能，但是被消耗的压力能转换成了内能进入到LNG中，导致第二储罐2′中的BOG大幅增加。与正常存储时相比，LNG从第一储罐1′输送到第二储罐2′的过程中产生的BOG的量高达数倍，LNG低压泵7′外输出的LNG量无法满足LNG和BOG的混合比例要求，无法冷凝过量的BOG，剩余的BOG还需要通过安装高压BOG压缩机，加压BOG进入外输管网来处理，以满足正常操作工况零排放的要求。而BOG低温压缩机目前受制于国外技术壁垒，造价昂贵。为了满足数小时的LNG装卸过程所产生的BOG的处理，需要另外投入耗资巨大的BOG低温压缩机，急剧增大了运营成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种LNG输送系统，减少了LNG输送管中的LNG的富余的压力能，减少了第二储罐中BOG的产生和BOG低温压缩机设备的投入，节约了大量的成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种LNG输送系统，包括第一储罐、第二储罐及连通所述第一储罐和第二储罐的LNG输送管，所述第一储罐内设置有连接于所述LNG输送管的潜液泵，以将LNG从所述第一储罐通过所述LNG输送管输送到第二储罐，所述LNG输送管串联有用于将所述LNG的富余压力能转化为机械能的液力轮机，以减少所述第二储罐中BOG的产生。

其中，所述液力轮机包括外壳、发电机和驱动所述发电机发电的叶轮，所述发电机和所述叶轮均位于所述外壳内，所述液力轮机通过设置于所述外壳上的进液口和出液口串联在所述LNG输送管中，所述外壳内设置有用于连通所述进液口和所述出液口的流通通道，所述叶轮位于所述流通通道内，以使得流经所述流通通道的所述LNG推动所述叶轮旋转。

其中，所述外壳内固定有多个环绕所述叶轮外周设置的导片，所述LNG沿多个所述导片表面的流出方向与所述叶轮外周的切向方向的夹角为0°-30°，所述进液口与所述导片的外围连通，所述出液口与所述叶轮的中部连通。

其中，所述出液口与所述导片的外围之间通过位于所述外壳内的内筒隔断。

其中，多个所述导片呈环形均布于所述叶轮的外周。

其中，所述外壳呈柱状，所述进液口和所述出液口分别设置在所述外壳的相对的两端，所述叶轮和所述发电机的转子通过转轴连接，所述转轴的轴向与所述LNG的流动方向平行。

其中，所述发电机的转子和定子均浸没于所述LNG中，所述定子的绕组的输出端连接有一端穿出所述外壳的输出导线。

其中，所述外壳与所述定子之间设置有保护管，所述输出导线从所述保护管中穿出。

其中，所述发电机为鼠笼式异步发电机。

其中，所述第一储罐和所述第二储罐分别位于LNG运输船、LNG浮式储存再气化装置和LNG地面接收站三者中的两者之中。

有益效果：本发明提出一种LNG输送系统，包括第一储罐、第二储罐及连通第一储罐和第二储罐的LNG输送管，第一储罐内设置有连接于LNG输送管的潜液泵，以将LNG从第一储罐通过LNG输送管输送到第二储罐，LNG输送管串联有用于将LNG的富余压力能转化为机械能的液力轮机，以减少第二储罐中BOG的产生。液力轮机将LNG的富余的压力能转化成了机械能，减少了LNG输送管中的压力能，且LNG增加的热能少，减少了第二储罐中BOG的产生和BOG低温压缩机设备的投入，节约了大量的成本，还避免BOG再冷凝器无法冷凝过多的BOG，避免多余的BOG通过火炬系统燃烧，环保节约。

附图说明

图1是现有技术的LNG输送系统的结构示意图。

图2是本发明的实施例1提供的LNG输送系统的结构示意图。

图3是本发明的实施例1提供的液力轮机的剖视图。

图4是本发明的实施例1提供的叶轮的结构示意图。

其中：

1-第一储罐，2-第二储罐，3-LNG输送管，4-潜液泵，5-液力轮机，51-外壳，511-进液口，512-出液口，513-流通通道，52-发电机，521-转子，522-定子，523-输出导线，53-叶轮，54-导片，55-内筒，56-转轴，57-保护管，6-LNG运输船，1′-第一储罐，2′-第二储罐，3′-LNG输送管，4′-潜液泵，5′-气相管，6′-LNG运输船，7′-LNG低压泵，8′-BOG低温压缩机，9′-BOG再冷凝器，10′-火炬系统。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

如图2所示，本实施例提供了一种LNG输送系统，包括第一储罐1、第二储罐2及连通第一储罐1和第二储罐2的LNG输送管3，第一储罐1内设置有连接于LNG输送管3的潜液泵4，以将LNG从第一储罐1通过LNG输送管3输送到第二储罐2，LNG输送管3串联有用于将LNG的富余压力能转化为机械能的液力轮机5，以减少第二储罐2中BOG的产生。液力轮机将LNG的富余的压力能转化成了机械能，减少了LNG输送管中的压力能，且并非通过节流的方式转化成LNG的热能，LNG增加的热能少，减少了第二储罐中BOG的产生和BOG低温压缩机设备的投入，节约了大量的成本，且减少的BOG的产生，还避免BOG再冷凝器无法冷凝过多的BOG，避免多余的BOG通过火炬系统燃烧，环保节约。

具体而言，如图3所示，液力轮机5包括外壳51、发电机52和驱动发电机52发电的叶轮53，发电机52和叶轮53均位于外壳51内，液力轮机5通过设置于外壳51上的进液口511和出液口512串联在LNG输送管3中，外壳51内设置有用于连通进液口511和出液口512的流通通道513，叶轮53位于流通通道513内，以使得流经流通通道513的LNG推动叶轮53旋转，将LNG的压力能转换为叶轮53旋转的机械能，再进一步通过叶轮53驱动发电机52发电，将机械能转化为电能进行回收，产生额外的能量利用。

外壳51内固定有多个环绕叶轮53外周设置的导片54，LNG沿多个导片54表面的流出方向与叶轮53外周的切向方向的夹角为0°-30°，进液口511与导片54的外围连通，出液口512与叶轮53的中部呈一定的夹角进入叶轮53的叶片上，夹角以0°-30°为宜，以使得LNG能大致从叶轮53的切线方向推动叶轮53旋转，效率比较高。多个导片54呈环形均布于叶轮53的外周，以使得叶轮53在各个方向受力均匀，旋转平衡。为了LNG输送管3中的LNG均从叶轮53中经过，推动叶轮53旋转，出液口512与导片54的外围之间通过位于外壳51内的内筒55隔断。

本实施的外壳51设置为呈柱状，进液口511和出液口512分别设置在外壳51的相对的两端，叶轮53和发电机52的转子521通过转轴56连接，转轴的轴向56与LNG的流动方向平行，发电机52和叶轮53均沿着LNG的流动方向布置，流通通道513串联在LNG输送管3中，结构小巧，且LNG在传输过程中受到的阻力比较小，利于LNG的传输，减少了LNG热能的增加，提高其转化效率。外壳51可以设置为圆柱形，相应的内筒55、流通通道513等均可以设置为圆柱形，使得叶轮53等部件在各个方向受力更均匀，且减少LNG在传输过程中的撞击。

本实施例中，发电机52的转子521和定子522均浸没于LNG中，可以直接利用LNG散热，不需要其他的冷却系统，结构简单，定子522的绕组的输出端连接有一端穿出外壳51的输出导线523，以输出电能供外界利用。在外壳51与定子522之间设置有保护管57，输出导线523从保护管57中穿出，利用保护管57保护输出导线523，避免被LNG影响。发电机52可以为鼠笼式异步发电机，结构简单，便于直接浸没在LNG中，影响比较小。

本实施例通过叶轮53驱动发电机52发电，将机械能转换电能，减少了LNG输送管中的压力能。也可以将叶轮53通过转轴连接飞轮等装置，带动飞轮旋转产生的机械能再转换成其他的能量形式进行回收，可以将飞轮设置于外壳51外，通过飞轮将LNG中压力能转化为机械能后再进一步转化成其他能量。

本实施例的第一储罐1位于LNG运输船6内，第二储罐2位于LNG地面接收站中，以减少LNG从LNG运输船6到LNG地面接收站的装卸过程中的BOG的产生。实际上，第一储罐1和第二储罐2可以分别位于LNG运输船6、LNG浮式储存再气化装置和LNG地面接收站三者中的两者之中，只要是在LNG的装卸过程中，需要消除大量BOG的产生，均可以通过此种LNG输送系统，获得比较好的效果。

本实施例的LNG输送系统可以回收约有20％～50％潜液泵4的压力能，避免其转化为热能传输给LNG而产生大量BOG。在实验中，大型LNG运输船6用于运输和装卸LNG，其储存能力一般为170000m³，储存压力15kPag，温度-162℃，第一储罐1内置潜液泵4，单台输送能力1800m³/h，扬程155mLNG，功率575kW。LNG地面接收站用于储存和气化LNG，第二储罐2为全容罐，单罐储存能力一般为160000m³，储存压力15kPag，温度-162℃。LNG的卸载时间要求在20小时内完成，一般卸载率为10000m³/h。启动6台潜液泵，总功率为3450kW。

LNG输送管3安装液力轮机5后，可回收约为690kW～1725kW能量，减少BOG的产生量约为4.8t/h～12.1t/h,显著降低BOG低温压缩机能力，合理减少BOG低温压缩机数量。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。