用于回收來自低溫罐的蒸汽的裝置的制造方法
【專利說明】用于回收來自低溫罐的蒸汽的裝置
[0001]本發(fā)明涉及一種用于回收來自低溫罐的蒸發(fā)氣體的裝置。
[0002]本發(fā)明的領(lǐng)域是例如低溫液體的運輸。在運輸過程中，低溫液體被放置在隔熱罐中，但是，盡管實施了令人滿意的隔熱，但是還會在罐的內(nèi)部與外部之間發(fā)生熱交換。這些交換導致來自外部的能量加到罐的內(nèi)部并導致罐中的液體的一部分蒸發(fā)。該蒸發(fā)趨于增加所涉及的罐中的壓力。為了限制壓力的這種增加，蒸發(fā)液體以氣體形式從罐中移除。
[0003]根據(jù)低溫液體的性質(zhì)(和因此對應氣體的性質(zhì))，在罐中收集的蒸發(fā)氣體可以各種方式來處理。因此，例如，人們可考慮簡單地將其排到大氣中。也可處理回收的蒸發(fā)氣體以便被再液化且然后再弓丨入罐中。
[0004]在其中低溫液體可用作燃料的情況下，例如，如果低溫液體是LNG(液化天然氣的英文縮寫)，那么回收的蒸發(fā)氣體可用于驅(qū)動運輸車輛(一般是船(甲烷運輸船))。
[0005]本發(fā)明更具體地涉及一種用于從低溫液體的蒸發(fā)回收氣體的系統(tǒng)，這使得可能根據(jù)需要來供應高壓氣體發(fā)動機和/或再液化該回收的蒸發(fā)氣體。為了對運行的發(fā)動機供應天然氣，通常設置中/高壓壓縮機，這使天然氣的壓力為10巴至300巴的數(shù)量級(S卩IMPa至30MPa)。根據(jù)船的速度，發(fā)動機的氣體需求變化且所有的回收蒸發(fā)氣體或其中一部分被壓縮，以便供應發(fā)動機，或該氣體被發(fā)送至裝置以對其進行再液化。
[0006]進入再液化裝置的蒸發(fā)氣體通常在至少4巴(或0.4MPa)的壓力下且在約-100至+40 V的溫度下。如上所述，在再液化之后，所獲得的液體返回低溫液體罐。
[0007]文獻W0-2007/117148圖示了一種使得可能在其壓縮之前預熱來自再液化系統(tǒng)的罐的蒸發(fā)液化天然氣流的方法和裝置。所述方法包括使蒸發(fā)氣體流在第一熱交換器中經(jīng)受與溫度高于蒸發(fā)氣體流的第二冷卻流的熱交換，第二冷卻流通過將第一冷卻流選擇地劃分為該第二冷卻流和第三冷卻流來獲得，后者被注入再液化系統(tǒng)的冷箱的第一冷卻通路中。蒸發(fā)氣體因此在其壓縮之前達到接近環(huán)境溫度，且源自蒸發(fā)氣體的冷氣基本上轉(zhuǎn)移至再液化系統(tǒng)。在壓縮步驟之前，為了將蒸發(fā)氣體預熱至接近環(huán)境溫度，冷卻蒸發(fā)氣體經(jīng)受與冷卻流的熱交換，在熱交換之前，所述冷卻流處于高于蒸發(fā)氣體的溫度的溫度下。
[0008]因此，本發(fā)明的目的是提供一種裝置，其用于回收用于一方面供應用于發(fā)動機的壓縮單元，且另一方面供應再液化系統(tǒng)的低溫液體的蒸發(fā)氣體，所述裝置用于回收具有減少功耗的蒸發(fā)氣體。
[0009]有利地，所提出的裝置將使得可能完全防止供應壓縮單元且旨在用于發(fā)動機的氣體的污染。優(yōu)選地，該裝置的設計簡單且生產(chǎn)成本低。
[0010]為此，本發(fā)明提出了一種用于回收來自低溫罐的蒸發(fā)氣體的裝置，其包括:
[0011 ]-具有若干壓縮級的壓縮單元，所述單元被供應來自低溫罐的氣體并在發(fā)動機供應壓力下傳輸氣體，
[0012]-再液化系統(tǒng)，其具有液體到低溫罐的出口，
[0013]-交換器，其布置在低溫罐和壓縮單元之間，以便在氣體進入液化系統(tǒng)之前冷卻所述氣體并由此在蒸發(fā)氣體進入所述壓縮單元之前加熱來自所述罐的蒸發(fā)氣體。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，來自低溫罐的蒸發(fā)氣體由在壓縮單元內(nèi)被壓縮至低于或等于發(fā)動機供應壓力的壓力的氣體加熱，且再液化系統(tǒng)被供應在壓縮單元內(nèi)被壓縮至低于或等于發(fā)動機的供應壓力的壓力的氣體，任選地由供應壓縮單元的蒸發(fā)氣體冷卻。
[0015]該構(gòu)造被發(fā)現(xiàn)在功耗方面是特別有利的。以非常原始的方式，當壓縮單元的技術(shù)許可時，壓縮蒸發(fā)氣體的一部分可在其達到其設定點壓力(對應于發(fā)動機的供應壓力)之前被移除，以便供應再液化系統(tǒng)。此外，該壓縮氣體由供應壓縮單元的蒸發(fā)氣體冷卻。有利的是，一方面，因為優(yōu)選的是在蒸發(fā)氣體進入壓縮單元之前加熱蒸發(fā)氣體，且另一方面，還優(yōu)選的是冷卻進入再液化系統(tǒng)的氣體。
[0016]為了提高再液化系統(tǒng)的入口處的壓力和溫度的控制，提出用于回收蒸發(fā)氣體的裝置是這樣的，使得壓縮單元包括入口、發(fā)動機供應壓力下的第一出口和中間壓力下的第二出口，且第二出口一方面連接至交換器，且另一方面連接至三通閥，所述三通閥具有直接連接至第二出口的入口 ；在來自第二出口的氣體穿過交換器中之后被供應所述氣體的入口；和至再液化系統(tǒng)的出口。
[0017]為了使得可能在進入液化系統(tǒng)之前降低壓力(和溫度)，膨脹閥有利地布置在再液化系統(tǒng)的上游。當裝置還裝有三通閥時，膨脹閥可處于由交換器和三通閥形成的單元的下游，但優(yōu)選處于該單元的上游，以便限制在交換器內(nèi)部具有液體的危險。
[0018]為了限制其隨后被再液化的蒸發(fā)氣體污染的危險，有利地假設壓縮單元沒有被潤滑。否則，該壓縮單元有利地包括至少一個潤滑壓縮級的至少一個非潤滑壓縮級上游。然后可考慮潤滑壓縮級的中間壓力上游處的出口。而且，也可能考慮用于處理氣體的單元(例如，凝聚過濾器或活性炭過濾器)的安裝，以便避免或至少限制朝向再液化系統(tǒng)夾帶油。
[0019]在一個實施方案中，根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的用于回收蒸發(fā)氣體的裝置的特征在于，再液化系統(tǒng)包括制冷劑流體的閉合環(huán)路，所述制冷劑流體供應至少一個交換器以用于冷卻進入再液化系統(tǒng)的蒸發(fā)氣體。
[0020]在該實施方案中，單個交換器可用于實施一方面在蒸發(fā)氣體進入壓縮單元之前加熱來自罐的蒸發(fā)氣體，且另一方面使用制冷劑流體的閉合環(huán)路冷卻進入再液化系統(tǒng)的蒸發(fā)氣體。
[0021]當設置了制冷劑流體的閉合環(huán)路時，例如環(huán)路本質(zhì)上包含氮氣。
[0022]本發(fā)明還涉及:
[0023]-—種單元，其包括至少一個低溫罐、使用中或高壓天然氣作為燃料的發(fā)動機，和用于回收來自所述低溫罐的蒸發(fā)氣體的裝置，其特征在于，用于回收蒸發(fā)氣體的裝置是如上所述用于回收蒸發(fā)氣體的裝置，和
[0024]-—種用于輸送液化天然氣的船，其特征在于，所述船包括如上所述用于回收蒸發(fā)氣體的裝置。
[0025]在參考所附示意圖提供的以下描述中，本發(fā)明的細節(jié)和優(yōu)點將變得更加明顯，其中:
[0026]圖1示意地示出用于回收來自低溫罐的蒸發(fā)氣體的裝置的第一實施方案，
[0027]圖2是第一實施方案變型的類似于圖1的圖的視圖，且
[0028]圖3是第二實施方案變型的類似于圖1和圖2的圖的視圖。
[0029]參考載有至少一個低溫液體罐2的船作出以下描述。通常，船上有若干罐，或有一個罐，這些罐被特別分區(qū)以避免波蕩問題。在這里將考慮單個罐，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員很顯然的是，該文檔的教導適用于多個罐。在下面，假設，使用LNG(液體天然氣的英文縮寫)，即液化天然氣。船然后包括以壓縮天然氣作為燃料運行的至少一個發(fā)動機(未示出)。
[0030]為了對發(fā)動機供應壓縮天然氣，從LNG蒸發(fā)的氣體被回收在罐2中、在壓縮單元4中壓縮，以便由供應管線6向發(fā)動機發(fā)送(在該發(fā)動機中，所述氣體然后用作燃料)。該蒸發(fā)氣體通常稱為英文縮寫B(tài)OG(汽化氣體)。不管罐2的保溫如何，在LNG(—般在-160°C的量級的溫度下存儲)與外部之間都會發(fā)生不可避免的熱交換。
[0031]用于蒸發(fā)氣體的管8因此將罐2的上部分連接至壓縮單元4的入口。交換器10布置在壓縮單元4的該管上游。在這里，該交換器使得可能在被引入壓縮裝置4之前對來自罐2的蒸發(fā)氣體加熱。
[0032]壓縮單元4一般包括若干壓縮級，因為合適的是具有用于發(fā)動機的供應壓力，根據(jù)發(fā)動機，該供應壓力一般在10巴和300巴之間(或IMPa和30MPa之間)。第一壓縮級由第一級12示意地表示，而最后級在圖中僅由第二級14示意地表示。在圖中所示的構(gòu)造中，供應管線6連接至第二級14的出口。通常，可在壓縮單元的每個級之后提供氣體的冷卻。通常稱為“中間冷卻器”或“后冷卻器”的對應交換器未在圖中描繪。
[0033]在所示的實施方案中，壓縮單元4具有中間