用于處理蒸發(fā)氣體的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開用于處理蒸發(fā)氣體的系統(tǒng)和方法。根據(jù)本發(fā)明的用于處理在船只或船舶結(jié)構(gòu)的LNG儲罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體的系統(tǒng)包括：再氣化線，其用于通過再氣化存儲在所述LNG儲罐中的LNG而供應(yīng)天然氣；以及高壓壓縮線，其用于將在所述LNG儲罐中產(chǎn)生的所述蒸發(fā)氣體壓縮到高壓并供應(yīng)到所述再氣化線下游的點。
【專利說明】
用于處理蒸發(fā)氣體的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于處理蒸發(fā)氣體的系統(tǒng)和方法，且更具體地說，涉及一種用于處理蒸發(fā)氣體的系統(tǒng)和方法，其可將在LNG儲罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體壓縮到高壓且在再氣化線的下游供應(yīng)經(jīng)壓縮蒸發(fā)氣體，使得蒸發(fā)氣體在通過用于再氣化存儲在LNG儲罐中的LNG的再氣化線將天然氣供應(yīng)到陸上時與經(jīng)再氣化天然氣一起供應(yīng)到陸上。
【背景技術(shù)】
[0002]液化天然氣(Liquef ied Natural Gas，以下簡稱為“LNG”)為通過將主要由甲燒(Methane)組成的天然氣冷卻到約-162°C而獲得的無色透明液體，且其具有為天然氣的體積的約1/600的體積。因此，可通過將天然氣液化成LNG來高效地運輸天然氣。
[0003]由于天然氣在大氣壓下在_163°C的極低溫度下液化，所以LNG可在大氣壓下甚至在略高于_163°C的溫度下汽化。盡管將LNG載運工具、LNG-FPS0、RV和類似的LNG儲罐熱隔離，但歸因于熱量從外部連續(xù)地轉(zhuǎn)移到LNG儲罐而使LNG在LNG儲罐中自然地蒸發(fā)。因此，在LNG儲罐中產(chǎn)生蒸發(fā)氣體(Boil-Off Gas，簡稱:B0G)。
[0004]BOG的產(chǎn)生導(dǎo)致LNG損失且促使運輸效率降低。另外，當(dāng)蒸發(fā)氣體在儲罐中積累時，歸因于LNG儲罐中壓力過度增加而存在爆炸危險。因此，已研究各種方法來處理在LNG儲罐中產(chǎn)生的B0G。
[0005]最近，為了處理B0G，已提議再液化BOG并將其返還到儲罐的方法、使用BOG作為船只引擎的能量來源的方法，以及類似的方法。另外，已提議一種在氣體燃燒裝置(gascombust1n unit，簡稱:GQJ)中燃燒過剩BOG的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明的方面提供一種用于處理蒸發(fā)氣體的系統(tǒng)和方法，其可以高效且安全方式處理在船只或船舶結(jié)構(gòu)(例如LNG-RV和LNG-FSRU)的儲罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體(Boil OffGas) ο
[0008]技術(shù)解決方案
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于處理在船只或船舶結(jié)構(gòu)的LNG儲罐中產(chǎn)生的BOG的BOG處理系統(tǒng)，其包含:
[0010]再氣化線，其用于再氣化存儲在所述LNG儲罐中的LNG并供應(yīng)天然氣；以及
[0011]高壓壓縮線，其用于將在所述LNG儲罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體壓縮到高壓并在所述再氣化線的下游供應(yīng)所述經(jīng)壓縮蒸發(fā)氣體。
[0012]所述蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)可進(jìn)一步包含:再冷凝器，其設(shè)置到所述再氣化線并從所述LNG儲罐接收過冷LNG;以及低壓冷凝線，其用于將在所述LNG儲罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體壓縮到低壓并將所述經(jīng)壓縮蒸發(fā)氣體供應(yīng)到所述再冷凝器，以使得所述蒸發(fā)氣體通過與所述過冷LNG的熱交換再冷凝。
[0013]所述蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)可進(jìn)一步包含:高壓栗，其設(shè)置到所述再氣化線并壓縮從所述再冷凝器供應(yīng)的LNG;汽化器，其設(shè)置到所述再氣化線并氣化通過所述高壓栗壓縮的LNG;以及高壓壓縮器，其設(shè)置到所述高壓壓縮線并將從所述LNG儲罐供應(yīng)的蒸發(fā)氣體壓縮到高壓。
[0014]可在所述再氣化線上的所述汽化器的下游供應(yīng)通過所述壓縮器壓縮到高壓的所述蒸發(fā)氣體。
[0015]所述蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)可進(jìn)一步包含:低壓壓縮器，其設(shè)置到所述低壓冷凝線并將從所述LNG儲罐供應(yīng)的蒸發(fā)氣體壓縮到低壓并將所述經(jīng)壓縮蒸發(fā)氣體供應(yīng)到所述再冷凝器；以及LNG供應(yīng)栗，其設(shè)置到所述LNG儲罐并將過冷LNG栗送到所述再冷凝器。
[0016]所述蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)可進(jìn)一步包含:燃料供應(yīng)管線，其用于將所述經(jīng)壓縮BOG從所述高壓壓縮線和所述低壓冷凝線供應(yīng)到氣體消耗裝置，所述氣體消耗裝置包含所述船只或所述船舶結(jié)構(gòu)的氣體引擎、氣體燃燒裝置GCU(Gas Combust1n Unit)和鍋爐。
[0017]所述船只或所述船舶結(jié)構(gòu)可包含再氣化LNG并將天然氣供應(yīng)到陸上的LNG-RV(再氣化船只)和LNG-FSRU(浮動存儲再氣化裝置)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種用于處理在船只或船舶結(jié)構(gòu)的LNG儲罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體的蒸發(fā)氣體處理方法，其包含:
[0019]將在所述LNG儲罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體壓縮到高壓并在再氣化存儲在所述LNG儲罐中的LNG以將天然氣供應(yīng)到陸上的同時將所述經(jīng)壓縮蒸發(fā)氣體與經(jīng)再氣化的天然氣一起供應(yīng)到陸上。
[0020]所述蒸發(fā)氣體處理方法可進(jìn)一步包含:將在所述LNG儲罐中產(chǎn)生的所述蒸發(fā)氣體壓縮到低壓并將所述經(jīng)壓縮蒸發(fā)氣體與待再氣化的所述LNG混合以使得所述經(jīng)壓縮蒸發(fā)氣體再冷凝。
[0021]所述蒸發(fā)氣體處理方法可進(jìn)一步包含:在將于所述LNG儲罐中產(chǎn)生的所述蒸發(fā)氣體壓縮到低壓并將所述經(jīng)壓縮蒸發(fā)氣體與待再氣化的所述LNG混合以使得所述經(jīng)壓縮蒸發(fā)氣體再冷凝的同時，將在通過來自所述LNG的冷熱再冷凝之后剩余的蒸發(fā)氣體壓縮到高壓，并將所述經(jīng)壓縮蒸發(fā)氣體與所述經(jīng)再氣化天然氣一起供應(yīng)到陸上。
[0022]有利效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明的蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)可將在LNG儲罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體壓縮到高壓并在再氣化線的下游供應(yīng)經(jīng)壓縮蒸發(fā)氣體，以使得在通過用于再氣化存儲在LNG儲罐中的LNG的再氣化線將天然氣供應(yīng)到陸上的同時，蒸發(fā)氣體可與經(jīng)再氣化LNG—起供應(yīng)到陸上。
[0024]另外，根據(jù)本發(fā)明的蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)可將蒸發(fā)氣體壓縮到低壓并使用來自待再氣化的過冷LNG的冷熱再冷凝蒸發(fā)氣體。此處，當(dāng)待再氣化的LNG的量較小時，蒸發(fā)氣體可經(jīng)壓縮到高壓并通過再氣化線供應(yīng)到陸上，借以可更加有效地處理蒸發(fā)氣體。
[0025]另外，根據(jù)本發(fā)明的蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)可防止儲罐中壓力上升以確保安全并減少蒸發(fā)氣體浪費，這是因為不必為GCU供應(yīng)過剩的蒸發(fā)氣體。
【附圖說明】
[0026]圖1為典型蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)的示意圖。
[0027]圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個示范性實施例的蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0028]本發(fā)明的以上和其它方面、特征以及優(yōu)點將從結(jié)合附圖對以下實施例的詳細(xì)描述中而變得顯而易見。
[0029]下文將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的示范性實施例。應(yīng)注意，在整個說明書和附圖中，類似參考標(biāo)號將表示類似組件。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)可用于配備有其中產(chǎn)生蒸發(fā)氣體的LNG儲罐的船只或船舶結(jié)構(gòu)中，所述船只或船舶結(jié)構(gòu)例如用于再氣化LNG且將天然氣供應(yīng)到陸上的LNG-RV(再氣化船只)和LNG-FSRU(浮動存儲再氣化裝置)。
[0031]舉例來說，眾所周知的是，150000m3船只在滿載時具有3噸/h到4噸/h的蒸發(fā)氣體速率，且在壓載條件下具有0.3噸/h到0.4噸/h的蒸發(fā)氣體速率，不過蒸發(fā)氣體速率視儲罐的容量和外部溫度而變化。最近，隨著蒸發(fā)速率B0R(Boil Off Rate)歸因于船只隔熱性能改進(jìn)而減小，蒸發(fā)氣體速率逐漸減小。
[0032]然而，由于仍然在儲罐中產(chǎn)生大量蒸發(fā)氣體，所以需要可確保儲罐安全和因此船只或船舶結(jié)構(gòu)安全且有效地防止天然氣浪費的蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)。
[0033]圖1為典型蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)的示意圖。
[0034]參考圖1，蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)用于船只或船舶結(jié)構(gòu)中，所述船只或船舶結(jié)構(gòu)例如通過將LNG從儲罐(T)栗送到再冷凝器(20)的栗(P)和將LNG壓縮到高壓的栗(30)以及汽化器(40)而將天然氣供應(yīng)到陸上的LNG-RV或LNG-FSRU。在蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)中，在儲罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體通過壓縮器(10)壓縮到低壓且供應(yīng)到再冷凝器(20)。接著，蒸發(fā)氣體在再冷凝器(20)中通過來自由栗(P)從儲罐(T)供應(yīng)的過冷LNG的冷熱而再冷凝。
[0035]通過來自LNG的冷熱再冷凝蒸發(fā)氣體的此類蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)具有如下問題:當(dāng)待再氣化的LNG的量較小時，無法轉(zhuǎn)移足夠的冷熱到蒸發(fā)氣體。
[0036]圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個示范性實施例的已經(jīng)構(gòu)想以解決此項技術(shù)中的此類問題的BOG處理系統(tǒng)的示意圖。
[0037]圖2中展示的蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)經(jīng)配置以處理在船只或船舶結(jié)構(gòu)的LNG儲罐(T)中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體，且包含用于再氣化存儲在LNG儲罐(T)中的LNG以供應(yīng)天然氣的再氣化線(LI)，其中再氣化線(LI)配備有用于壓縮從再冷凝器(recondenser，100)供應(yīng)的LNG的高壓栗(200)和用于氣化通過高壓栗(200)壓縮的LNG的汽化器(300)，使得通過高壓栗(200)和汽化器(300)在高壓下再氣化的天然氣可供應(yīng)到陸上(GS)。
[0038]在此實施例中，蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)包含用于將在LNG儲罐(T)中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體壓縮到高壓且在再氣化線(LI)的下游供應(yīng)蒸發(fā)氣體的高壓壓縮線(L2)。
[0039]高壓壓縮線(L2)配備有用于將從LNG儲罐(T)供應(yīng)的蒸發(fā)氣體壓縮到高壓的高壓壓縮器(400)，且在再氣化線(LI)上的汽化器(300)的下游供應(yīng)通過高壓壓縮器(400)壓縮到高壓的蒸發(fā)氣體。
[0040]高壓壓縮器(400)可將蒸發(fā)氣體壓縮到通過高壓栗(200)和汽化器(300)將天然氣供應(yīng)到陸上的壓力。
[0041]由于如上文所描述，蒸發(fā)氣體經(jīng)直接壓縮且接著與從LNG再氣化的天然氣一起供應(yīng)到陸上，所以甚至在用于再液化蒸發(fā)氣體的過冷LNG的量較小時仍可有效地處理大量蒸發(fā)氣體。
[0042]另外，由于蒸發(fā)氣體在通過高壓壓縮器(400)壓縮時溫度增加，所以可通過在汽化器(300)的下游供應(yīng)蒸發(fā)氣體進(jìn)一步加熱經(jīng)再氣化天然氣，借此減小汽化器(300)的熱源需求。
[0043]在此實施例中，再氣化線(LI)配備有用于從LNG儲罐(T)接收過冷LNG的再冷凝器(100)，且蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)包含低壓冷凝線(L3)以用于將在LNG儲罐(T)中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體壓縮到低壓并將蒸發(fā)氣體供應(yīng)到再冷凝器(100)，以使得引入到再冷凝器(100)中的低壓壓縮蒸發(fā)氣體可通過與過冷LNG的熱交換而冷凝。
[0044]低壓冷凝線(L3)配備有用于將從LNG儲罐(T)供應(yīng)的蒸發(fā)氣體壓縮到低壓并將蒸發(fā)氣體供應(yīng)到再冷凝器(100)的低壓壓縮器(500)，且LNG儲罐(T)配備有用于將過冷LNG栗送到再冷凝器(100)的LNG供應(yīng)栗(P)。
[0045]通過高壓壓縮線(L2)對蒸發(fā)氣體的處理與通過低壓冷凝線(L3)對蒸發(fā)氣體的處理可同時執(zhí)行，或可取決于蒸發(fā)氣體速率、待再氣化的LNG的量和類似的而選擇性地執(zhí)行。
[0046]舉例來說，當(dāng)待再氣化的LNG的量較大且因此可為經(jīng)壓縮蒸發(fā)氣體的再冷凝供應(yīng)足夠冷熱時，蒸發(fā)氣體可通過低壓冷凝線(L3)再冷凝，而當(dāng)待再氣化的LNG的量較小時，蒸發(fā)氣體可通過高壓壓縮線(L2)經(jīng)壓縮以與經(jīng)再氣化天然氣一起直接供應(yīng)到陸上。
[0047]具體來說，由于高壓壓縮器(400)需要高功率消耗以將氣態(tài)蒸發(fā)氣體壓縮到高壓，所以在LNG儲罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體可壓縮到低壓且與將通過再冷凝器(100)再氣化的LNG混合以通過來自過冷LNG的冷熱而再冷凝，且在通過來自LNG的冷熱再冷凝之后剩余的蒸發(fā)氣體可通過高壓壓縮器(400)壓縮，且在再氣化線上的汽化器的下游供應(yīng)以與天然氣一起供應(yīng)到陸上，借此有效地處理蒸發(fā)氣體，同時減小功率消耗。
[0048]可通過高壓壓縮線(L2)上的高壓栗(300)和高壓壓縮器(400)將蒸發(fā)氣體壓縮到50巴(bar)到100巴的壓力，而可通過低壓冷凝線(L3)上的低壓壓縮器(500)將蒸發(fā)氣體壓縮到2巴到10巴的壓力。
[0049]蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)可進(jìn)一步包含燃料供應(yīng)管線(未展示)，其用于將經(jīng)壓縮蒸發(fā)氣體從高壓壓縮線(L2)和低壓冷凝線(L3)供應(yīng)到氣體消耗裝置(Cl、C2、C3)，所述氣體消耗裝置包含船只或船舶結(jié)構(gòu)的氣體引擎、氣體燃燒裝置(GCU)以及鍋爐，使得在通過高壓壓縮線(L2)和低壓冷凝線(L3)處理之后剩余的蒸發(fā)氣體可供應(yīng)到船只或船舶結(jié)構(gòu)的氣體消耗裝置(C1、C2、C3)。
[0050]氣體消耗裝置(Cl、C2、C3)可為氣體引擎，例如雙燃料柴油電氣(DH)E)引擎、三燃料柴油電氣(TFDE)引擎以及ME-GI引擎。
[0051]本發(fā)明的另一方面涉及用于處理在船只或船舶結(jié)構(gòu)的LNG儲罐(T)中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體的蒸發(fā)氣體處理方法，其包含:將在LNG儲罐(T)中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體壓縮到高壓并在再氣化存儲在LNG儲罐(T)中的LNG以將天然氣供應(yīng)到陸上的同時將蒸發(fā)氣體與經(jīng)再氣化天然氣一起供應(yīng)到陸上。
[0052]在LNG儲罐(T)中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體可經(jīng)壓縮到低壓并與將經(jīng)再氣化的LNG混合以再冷凝。
[0053]根據(jù)本發(fā)明，有可能提供甚至當(dāng)待再氣化的LNG的量或蒸發(fā)氣體速率改變時仍可處理大量蒸發(fā)氣體的蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)，并減少蒸發(fā)氣體浪費，這是因為不必為GCU供應(yīng)過剩的蒸發(fā)氣體。另外，根據(jù)本發(fā)明，有可能提供一種可有效地處理蒸發(fā)氣體并因此可防止儲罐中壓力上升，借此確保儲罐安全以及因此船只或船舶結(jié)構(gòu)安全的蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)。
[0054]盡管本文中已描述一些實施例，但應(yīng)理解本發(fā)明不限于此且所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改、變化和更改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)僅由所附權(quán)利要求書和其等效物來限制。
【主權(quán)項】
1.一種蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)，用于處理在船只或船舶結(jié)構(gòu)的LNG儲罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體，其特征在于所述蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)包括: 再氣化線，其用于再氣化存儲在所述LNG儲罐中的LNG并供應(yīng)天然氣；以及 高壓壓縮線，其用于將在所述LNG儲罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體壓縮到高壓并在所述再氣化線的下游供應(yīng)經(jīng)壓縮的所述蒸發(fā)氣體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)，還包括: 再冷凝器，其設(shè)置到所述再氣化線并從所述LNG儲罐接收過冷LNG;以及 低壓冷凝線，其用于將在所述LNG儲罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體壓縮到低壓并將所述蒸發(fā)氣體供應(yīng)到所述再冷凝器，以使得所述蒸發(fā)氣體通過與所述過冷LNG的熱交換而再冷凝。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)，還包括: 高壓栗，其設(shè)置到所述再氣化線并壓縮從所述再冷凝器供應(yīng)的LNG; 汽化器，其設(shè)置到所述再氣化線并氣化通過所述高壓栗壓縮的LNG;以及 高壓壓縮器，其設(shè)置到所述高壓壓縮線并將從所述LNG儲罐供應(yīng)的蒸發(fā)氣體壓縮到高壓。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)，其中在所述再氣化線上的所述汽化器的下游供應(yīng)通過所述壓縮器壓縮到高壓的所述蒸發(fā)氣體。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)，還包括: 低壓壓縮器，其設(shè)置到所述低壓冷凝線并將從所述LNG儲罐供應(yīng)的所述蒸發(fā)氣體壓縮到低壓并將所述蒸發(fā)氣體供應(yīng)到所述再冷凝器;以及 LNG供應(yīng)栗，其設(shè)置到所述LNG儲罐并將過冷LNG栗送到所述再冷凝器。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)，還包括: 燃料供應(yīng)管線，其用于將經(jīng)壓縮的所述蒸發(fā)氣體從所述高壓壓縮線和所述低壓冷凝線供應(yīng)到氣體消耗裝置，所述氣體消耗裝置包括所述船只或所述船舶結(jié)構(gòu)的氣體引擎、氣體燃燒裝置GCU(Gas Combust1n Unit)和鍋爐。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)氣體處理系統(tǒng)，其中所述船只或所述船舶結(jié)構(gòu)包括再氣化LNG并將天然氣供應(yīng)到陸上的LNG-RV(再氣化船只)和LNG-FSRU(浮動存儲再氣化裝置)。8.—種蒸發(fā)氣體處理方法，用于處理在船只或船舶結(jié)構(gòu)的LNG儲罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體，其特征在于所述蒸發(fā)氣體處理方法包括: 將在所述LNG儲罐中產(chǎn)生的蒸發(fā)氣體壓縮到高溫并在再氣化存儲在所述LNG儲罐中的LNG以將天然氣供應(yīng)到陸上的同時將經(jīng)壓縮的所述蒸發(fā)氣體與經(jīng)再氣化的天然氣一起供應(yīng)到陸上。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的蒸發(fā)氣體處理方法，還包括: 將在所述LNG儲罐中產(chǎn)生的所述蒸發(fā)氣體壓縮到低壓，并將經(jīng)壓縮的所述蒸發(fā)氣體與待再氣化的LNG混合以使得經(jīng)壓縮的所述蒸發(fā)氣體再冷凝。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的蒸發(fā)氣體處理方法，還包括: 在將于所述LNG儲罐中產(chǎn)生的所述蒸發(fā)氣體壓縮到低壓并將所述經(jīng)壓縮蒸發(fā)氣體與待再氣化的所述LNG混合以使得所述經(jīng)壓縮蒸發(fā)氣體再冷凝的同時，將在通過來自所述LNG的冷熱再冷凝之后剩余的蒸發(fā)氣體壓縮到高壓，并將所述經(jīng)壓縮蒸發(fā)氣體與所述經(jīng)再氣化天然氣一起供應(yīng)到陸上。
【文檔編號】F02M21/02GK106029490SQ201580010000
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年2月16日
【發(fā)明人】李昌雨, 文榮植, 兪炳瑢, 金洛賢
【申請人】大宇造船海洋株式會社