本發(fā)明涉及LNG的輸送技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種LNG輸送系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

液化天然氣(Liquefied Natural Gas，LNG)一般是將常壓下氣態(tài)的天然氣冷卻至-162℃凝結(jié)成為液體。其主要成分是甲烷，無色、無味、無毒且無腐蝕性，體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/600，LNG的重量僅為同體積水的45％左右。與氣態(tài)天然氣相比，LNG可以大大節(jié)約儲運空間，而且具有熱值大、性能高等特點。LNG一般儲存于保冷常壓儲罐中，受儲罐技術(shù)和保冷材料限制，外界環(huán)境熱量會緩慢傳導(dǎo)給儲罐內(nèi)LNG，LNG吸收外界熱量會氣化產(chǎn)生蒸汽(Boil Off Gas，BOG)，BOG的產(chǎn)生會導(dǎo)致儲罐內(nèi)壓力升高，使儲罐處于危險狀態(tài)。為了消除過量BOG，以附圖1的第二儲罐2′為例，第二儲罐2′的頂部與BOG低溫壓縮機8′的輸入口連通，將第二儲罐2′內(nèi)的BOG壓縮后送入BOG再冷凝器9′，同時，位于第二儲罐2′底部的LNG低壓泵7′也將LNG輸出到BOG再冷凝器9′中，與被加壓后的BOG按照一定的比例混合，利用外輸出的過冷LNG的冷量，使BOG冷凝，從BOG再冷凝器9′出來的冷凝液與LNG混合外輸至增壓泵，進入后續(xù)工藝處理。如果第二儲罐2′內(nèi)的BOG壓力繼續(xù)上升到達警戒線時，大量的BOG會進入安全排放系統(tǒng)，通過火炬系統(tǒng)10′燃燒，造成大量能源浪費且污染環(huán)境。

對于跨洋運輸天然氣而言，船運LNG是最經(jīng)濟的方案。一般通過LNG運輸船中的儲罐將LNG從天然氣液化站運輸?shù)絃NG地面接收站，再輸送到LNG地面接收站的儲罐中。如圖1所示，現(xiàn)有的將LNG從LNG運輸船的輸送到LNG地面接收站的LNG輸送系統(tǒng)一般包括位于LNG運輸船6′內(nèi)的第一儲罐1′和位于LNG地面接收站內(nèi)的第二儲罐2′，第一儲罐1′和第二儲罐2′之間連通有用于輸送LNG的LNG輸送管3′和用于輸送氣態(tài)天然氣的氣相管5′，在LNG輸送管3′的一端連接有潛液泵4′，潛液泵4′對第一儲罐1′內(nèi)的LNG施加壓力，以克服LNG輸送管3′內(nèi)的摩擦阻力及勢差等進入到第二儲罐2′中。由于國際上各個LNG地面接收站的標準不一致，為了使得LNG能順利從第一儲罐1′輸送到第二儲罐2′中，一般潛液泵4′的揚程都會有一定的余量，以滿足各個LNG地面接收站的需要，因此，進入到第二儲罐2′中LNG的壓力一般比較大。為了使得進入到第二儲罐2′中LNG的壓力與第二儲罐2′的設(shè)定值相匹配，一般是通過閥門節(jié)流消耗LNG多余的壓力能，但是被消耗的壓力能轉(zhuǎn)換成了內(nèi)能進入到LNG中，導(dǎo)致第二儲罐2′中的BOG大幅增加。與正常存儲時相比，LNG從第一儲罐1′輸送到第二儲罐2′的過程中產(chǎn)生的BOG的量高達數(shù)倍，LNG低壓泵7′外輸出的LNG量無法滿足LNG和BOG的混合比例要求，無法冷凝過量的BOG，剩余的BOG還需要通過安裝高壓BOG壓縮機，加壓BOG進入外輸管網(wǎng)來處理，以滿足正常操作工況零排放的要求。而BOG低溫壓縮機目前受制于國外技術(shù)壁壘，造價昂貴。為了滿足數(shù)小時的LNG裝卸過程所產(chǎn)生的BOG的處理，需要另外投入耗資巨大的BOG低溫壓縮機，急劇增大了運營成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種LNG輸送系統(tǒng)，減少了LNG輸送管中的LNG的富余的壓力能，減少了第二儲罐中BOG的產(chǎn)生和BOG低溫壓縮機設(shè)備的投入，節(jié)約了大量的成本。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種LNG輸送系統(tǒng)，包括第一儲罐、第二儲罐及連通所述第一儲罐和第二儲罐的LNG輸送管，所述第一儲罐內(nèi)設(shè)置有連接于所述LNG輸送管的潛液泵，以將LNG從所述第一儲罐通過所述LNG輸送管輸送到第二儲罐，所述LNG輸送管串聯(lián)有用于將所述LNG的富余壓力能轉(zhuǎn)化為機械能的液力輪機，以減少所述第二儲罐中BOG的產(chǎn)生。

其中，所述液力輪機包括外殼、發(fā)電機和驅(qū)動所述發(fā)電機發(fā)電的葉輪，所述發(fā)電機和所述葉輪均位于所述外殼內(nèi)，所述液力輪機通過設(shè)置于所述外殼上的進液口和出液口串聯(lián)在所述LNG輸送管中，所述外殼內(nèi)設(shè)置有用于連通所述進液口和所述出液口的流通通道，所述葉輪位于所述流通通道內(nèi)，以使得流經(jīng)所述流通通道的所述LNG推動所述葉輪旋轉(zhuǎn)。

其中，所述外殼內(nèi)固定有多個環(huán)繞所述葉輪外周設(shè)置的導(dǎo)片，所述LNG沿多個所述導(dǎo)片表面的流出方向與所述葉輪外周的切向方向的夾角為0°-30°，所述進液口與所述導(dǎo)片的外圍連通，所述出液口與所述葉輪的中部連通。

其中，所述出液口與所述導(dǎo)片的外圍之間通過位于所述外殼內(nèi)的內(nèi)筒隔斷。

其中，多個所述導(dǎo)片呈環(huán)形均布于所述葉輪的外周。

其中，所述外殼呈柱狀，所述進液口和所述出液口分別設(shè)置在所述外殼的相對的兩端，所述葉輪和所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)軸連接，所述轉(zhuǎn)軸的軸向與所述LNG的流動方向平行。

其中，所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子和定子均浸沒于所述LNG中，所述定子的繞組的輸出端連接有一端穿出所述外殼的輸出導(dǎo)線。

其中，所述外殼與所述定子之間設(shè)置有保護管，所述輸出導(dǎo)線從所述保護管中穿出。

其中，所述發(fā)電機為鼠籠式異步發(fā)電機。

其中，所述第一儲罐和所述第二儲罐分別位于LNG運輸船、LNG浮式儲存再氣化裝置和LNG地面接收站三者中的兩者之中。

有益效果：本發(fā)明提出一種LNG輸送系統(tǒng)，包括第一儲罐、第二儲罐及連通第一儲罐和第二儲罐的LNG輸送管，第一儲罐內(nèi)設(shè)置有連接于LNG輸送管的潛液泵，以將LNG從第一儲罐通過LNG輸送管輸送到第二儲罐，LNG輸送管串聯(lián)有用于將LNG的富余壓力能轉(zhuǎn)化為機械能的液力輪機，以減少第二儲罐中BOG的產(chǎn)生。液力輪機將LNG的富余的壓力能轉(zhuǎn)化成了機械能，減少了LNG輸送管中的壓力能，且LNG增加的熱能少，減少了第二儲罐中BOG的產(chǎn)生和BOG低溫壓縮機設(shè)備的投入，節(jié)約了大量的成本，還避免BOG再冷凝器無法冷凝過多的BOG，避免多余的BOG通過火炬系統(tǒng)燃燒，環(huán)保節(jié)約。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的LNG輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的實施例1提供的LNG輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的實施例1提供的液力輪機的剖視圖。

圖4是本發(fā)明的實施例1提供的葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：

1-第一儲罐，2-第二儲罐，3-LNG輸送管，4-潛液泵，5-液力輪機，51-外殼，511-進液口，512-出液口，513-流通通道，52-發(fā)電機，521-轉(zhuǎn)子，522-定子，523-輸出導(dǎo)線，53-葉輪，54-導(dǎo)片，55-內(nèi)筒，56-轉(zhuǎn)軸，57-保護管，6-LNG運輸船，1′-第一儲罐，2′-第二儲罐，3′-LNG輸送管，4′-潛液泵，5′-氣相管，6′-LNG運輸船，7′-LNG低壓泵，8′-BOG低溫壓縮機，9′-BOG再冷凝器，10′-火炬系統(tǒng)。

具體實施方式

為使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案和達到的技術(shù)效果更加清楚，下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實施例1

如圖2所示，本實施例提供了一種LNG輸送系統(tǒng)，包括第一儲罐1、第二儲罐2及連通第一儲罐1和第二儲罐2的LNG輸送管3，第一儲罐1內(nèi)設(shè)置有連接于LNG輸送管3的潛液泵4，以將LNG從第一儲罐1通過LNG輸送管3輸送到第二儲罐2，LNG輸送管3串聯(lián)有用于將LNG的富余壓力能轉(zhuǎn)化為機械能的液力輪機5，以減少第二儲罐2中BOG的產(chǎn)生。液力輪機將LNG的富余的壓力能轉(zhuǎn)化成了機械能，減少了LNG輸送管中的壓力能，且并非通過節(jié)流的方式轉(zhuǎn)化成LNG的熱能，LNG增加的熱能少，減少了第二儲罐中BOG的產(chǎn)生和BOG低溫壓縮機設(shè)備的投入，節(jié)約了大量的成本，且減少的BOG的產(chǎn)生，還避免BOG再冷凝器無法冷凝過多的BOG，避免多余的BOG通過火炬系統(tǒng)燃燒，環(huán)保節(jié)約。

具體而言，如圖3所示，液力輪機5包括外殼51、發(fā)電機52和驅(qū)動發(fā)電機52發(fā)電的葉輪53，發(fā)電機52和葉輪53均位于外殼51內(nèi)，液力輪機5通過設(shè)置于外殼51上的進液口511和出液口512串聯(lián)在LNG輸送管3中，外殼51內(nèi)設(shè)置有用于連通進液口511和出液口512的流通通道513，葉輪53位于流通通道513內(nèi)，以使得流經(jīng)流通通道513的LNG推動葉輪53旋轉(zhuǎn)，將LNG的壓力能轉(zhuǎn)換為葉輪53旋轉(zhuǎn)的機械能，再進一步通過葉輪53驅(qū)動發(fā)電機52發(fā)電，將機械能轉(zhuǎn)化為電能進行回收，產(chǎn)生額外的能量利用。

外殼51內(nèi)固定有多個環(huán)繞葉輪53外周設(shè)置的導(dǎo)片54，LNG沿多個導(dǎo)片54表面的流出方向與葉輪53外周的切向方向的夾角為0°-30°，進液口511與導(dǎo)片54的外圍連通，出液口512與葉輪53的中部呈一定的夾角進入葉輪53的葉片上，夾角以0°-30°為宜，以使得LNG能大致從葉輪53的切線方向推動葉輪53旋轉(zhuǎn)，效率比較高。多個導(dǎo)片54呈環(huán)形均布于葉輪53的外周，以使得葉輪53在各個方向受力均勻，旋轉(zhuǎn)平衡。為了LNG輸送管3中的LNG均從葉輪53中經(jīng)過，推動葉輪53旋轉(zhuǎn)，出液口512與導(dǎo)片54的外圍之間通過位于外殼51內(nèi)的內(nèi)筒55隔斷。

本實施的外殼51設(shè)置為呈柱狀，進液口511和出液口512分別設(shè)置在外殼51的相對的兩端，葉輪53和發(fā)電機52的轉(zhuǎn)子521通過轉(zhuǎn)軸56連接，轉(zhuǎn)軸的軸向56與LNG的流動方向平行，發(fā)電機52和葉輪53均沿著LNG的流動方向布置，流通通道513串聯(lián)在LNG輸送管3中，結(jié)構(gòu)小巧，且LNG在傳輸過程中受到的阻力比較小，利于LNG的傳輸，減少了LNG熱能的增加，提高其轉(zhuǎn)化效率。外殼51可以設(shè)置為圓柱形，相應(yīng)的內(nèi)筒55、流通通道513等均可以設(shè)置為圓柱形，使得葉輪53等部件在各個方向受力更均勻，且減少LNG在傳輸過程中的撞擊。

本實施例中，發(fā)電機52的轉(zhuǎn)子521和定子522均浸沒于LNG中，可以直接利用LNG散熱，不需要其他的冷卻系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，定子522的繞組的輸出端連接有一端穿出外殼51的輸出導(dǎo)線523，以輸出電能供外界利用。在外殼51與定子522之間設(shè)置有保護管57，輸出導(dǎo)線523從保護管57中穿出，利用保護管57保護輸出導(dǎo)線523，避免被LNG影響。發(fā)電機52可以為鼠籠式異步發(fā)電機，結(jié)構(gòu)簡單，便于直接浸沒在LNG中，影響比較小。

本實施例通過葉輪53驅(qū)動發(fā)電機52發(fā)電，將機械能轉(zhuǎn)換電能，減少了LNG輸送管中的壓力能。也可以將葉輪53通過轉(zhuǎn)軸連接飛輪等裝置，帶動飛輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的機械能再轉(zhuǎn)換成其他的能量形式進行回收，可以將飛輪設(shè)置于外殼51外，通過飛輪將LNG中壓力能轉(zhuǎn)化為機械能后再進一步轉(zhuǎn)化成其他能量。

本實施例的第一儲罐1位于LNG運輸船6內(nèi)，第二儲罐2位于LNG地面接收站中，以減少LNG從LNG運輸船6到LNG地面接收站的裝卸過程中的BOG的產(chǎn)生。實際上，第一儲罐1和第二儲罐2可以分別位于LNG運輸船6、LNG浮式儲存再氣化裝置和LNG地面接收站三者中的兩者之中，只要是在LNG的裝卸過程中，需要消除大量BOG的產(chǎn)生，均可以通過此種LNG輸送系統(tǒng)，獲得比較好的效果。

本實施例的LNG輸送系統(tǒng)可以回收約有20％～50％潛液泵4的壓力能，避免其轉(zhuǎn)化為熱能傳輸給LNG而產(chǎn)生大量BOG。在實驗中，大型LNG運輸船6用于運輸和裝卸LNG，其儲存能力一般為170000m³，儲存壓力15kPag，溫度-162℃，第一儲罐1內(nèi)置潛液泵4，單臺輸送能力1800m³/h，揚程155mLNG，功率575kW。LNG地面接收站用于儲存和氣化LNG，第二儲罐2為全容罐，單罐儲存能力一般為160000m³，儲存壓力15kPag，溫度-162℃。LNG的卸載時間要求在20小時內(nèi)完成，一般卸載率為10000m³/h。啟動6臺潛液泵，總功率為3450kW。

LNG輸送管3安裝液力輪機5后，可回收約為690kW～1725kW能量，減少BOG的產(chǎn)生量約為4.8t/h～12.1t/h,顯著降低BOG低溫壓縮機能力，合理減少BOG低溫壓縮機數(shù)量。

以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。