《用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統》是中國石油天然氣集團公司、中國寰球工程公司於2011年5月10日申請的專利，該專利的公布號為CN202082616U，授權公布日為2011年12月21日，發明人是安小霞、趙月峰、白改玲、王紅、宋媛玲、李玉秋、謝艷梅。
《用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統》公開了一種用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統，其包括卸船管線、低壓輸出總管、第一連線管線和第二連線管線，還包括：冷卻循環管線、流量控制閥、流量感測器、流量控制器和第一開關閥，其中，冷卻循環管線與低壓輸出總管相連線，低壓輸出總管中的一小股液化天然氣經冷卻循環管線返回至碼頭處，並將其中一小部分液化天然氣返回至儲罐，其餘大部分液化天然氣經卸船管線返回低壓輸出總管；流量感測器設定在冷卻循環管線上，第一流量控制閥設定在低壓輸出總管上，流量感測器與第一流量控制閥通過流量控制器相連線，流量控制器根據流量感測器測得的冷卻循環管線中的冷循環流量控制第一流量控制閥的開度；第一開關閥設定在冷卻循環管線上。
2020年7月14日，《用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統
- 申請人：中國石油天然氣集團公司、中國寰球工程公司
- 申請日：2011年5月10日
- 申請號：2011201469193
- 公布號：CN202082616U
- 公布日：2011年12月21日
- 發明人：安小霞、趙月峰、白改玲、王紅、宋媛玲、李玉秋、謝艷梅
- 地址：北京市東城區東直門北大街9號
- Int. Cl.：F17D1/02(2006.01)I、F17D3/01(2006.01)I
- 代理機構：北京科龍寰宇智慧財產權代理有限責任公司
- 代理人：孫皓晨、朱世定
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
液化天然氣（LNG，liquefied natural gas）是一種優質能源，具有熱值高、燃燒污染小的特點。液化天然氣接收站的主要功能是接收LNG船通過遠洋運輸船運來的LNG，將其儲存和汽化，獲得氣態天然氣產品，並通過天然氣管網向電廠和城市燃氣用戶供氣。液化天然氣接收站通常包括LNG卸料系統、LNG儲存系統、蒸發氣（BOG，Boil Off Gas）處理系統、LNG輸送系統、LNG汽化系統、公用工程和輔助系統。因此，LNG接收站都建設在可停泊大型LNG運輸船的港口附近，液化天然氣接收站內設定了LNG卸船臂和LNG卸船管線，LNG運輸船到達LNG接收站的專用碼頭後，將接收站的LNG卸船臂和LNG運輸船的卸料匯管連線，啟動船上的LNG卸料泵，LNG將通過LNG卸船臂和卸船管線從運輸船艙體內卸載到接收站儲罐，實現LNG的卸載過程。由於LNG是以常壓-160℃以下的液態存在，即使在非卸船過程中，由於環境熱量的漏入，卸船管線中的LNG會吸熱蒸發，產生BOG。
一般情況下，LNG卸船管線尺寸大、距離長，且管道的絕熱層不能夠完全阻擋環境的漏熱，同時卸船間隔時間長（3～15天），因此，卸船管線內的大量BOG會引起系統超壓、卸船管線恢復環境溫度及大量LNG蒸發，系統超壓會帶來安全隱患；卸船管線恢復環境溫度，等到下次卸船操作時，需要預冷，一是花費時間較長，另外溫度交替變化帶來的管道應力問題，對於接收站的安全運行不利；而大量LNG蒸發將造成能量的浪費，帶來接收站經濟效益的降低。
因此，通常要求保持LNG卸船管線一直處於低溫冷態，在接收站非卸船操作的工況下，採用來自接收站工藝系統的少量LNG進行冷循環，維持卸船管線內處於低溫液體狀態，避免LNG的蒸發、管線升溫和超壓。
發明內容
專利目的
《用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統》提供一種用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統，用以使液化天然氣接收站的卸船管線在非卸船工況時保持低溫冷態。
技術方案
《用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統》提供了一種用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統，其包括卸船管線、低壓輸出總管、第一連線管線和第二連線管線，還包括：冷卻循環管線、流量控制閥、流量感測器、流量控制器和第一開關閥，其中，冷卻循環管線與低壓輸出總管相連線，低壓輸出總管中的一小股液化天然氣經冷卻循環管線返回至碼頭處，並將其中一小部分液化天然氣返回至儲罐，其餘大部分液化天然氣經卸船管線返回低壓輸出總管；流量感測器設定在冷卻循環管線上，第一流量控制閥設定在低壓輸出總管上，流量感測器與第一流量控制閥通過流量控制器相連線，流量控制器根據流量感測器測得的冷卻循環管線中的冷循環流量控制第一流量控制閥的開度；第一開關閥設定在冷卻循環管線上。
較佳的，上述冷循環系統還包括：手動遙控閥，設定在冷卻循環管線上。
較佳的，上述冷循環系統還包括：第二開關閥，設定在第二連線管線上。
較佳的，上述冷循環系統還包括：第三開關閥，設定在卸船管線靠近液化天然氣儲罐的一端。
較佳的，上述冷循環系統還包括：第四開關閥，設定在第一連線管線上。
較佳的，上述冷循環系統還包括：手動開關閥，設定在卸船管線上。
較佳的，第一開關閥、第二開關閥、第三開關閥、第四開關閥、手動遙控閥和手動開關閥分別與設定控制室內的遙控操作按鈕相連線。
較佳的，上述冷循環系統還包括：溫度感測器，設定在卸船管線上。
在上述實施例中，當LNG接收站處於非卸船運行工況時，從低壓輸出總管抽出一股LNG流體，經過冷循環管線返回到碼頭上與卸船管線的末端相接，然後流經卸船管線，再循環回到接收站的低壓輸出總管或LNG儲罐，以此保持卸船管線中始終有低溫LNG流動，保持其處於低溫冷態待用。由於環境熱量漏入LNG管線，從而產生額外的蒸發氣，而LNG儲罐的壓力低、空間大，如果冷循環回流的LNG全部回到LNG儲罐，會閃蒸形成大量的蒸發氣，需要增加BOG壓縮機的能力或者運行負荷，帶來接收站運行能耗的增加，因此，按照《用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統》將大部分循環的LNG不經過減壓，直接返回到LNG低壓輸送總管，進而向下游外輸，將節約大量的能量；同時，另外的一小部分經LNG儲罐進料閥旁路閥MV-1返回到LNG儲罐中，保持了LNG儲罐一側的卸船管線的低溫冷態。從而實現了當接收站處於非卸船工況時，使長距離的卸船管線保持低溫冷態，並能夠通過控制，使接收站其它部分的設備和系統不受影響，可靠運行。
改善效果
一、避免了大量蒸發氣的產生。如果全部冷循環流量都返回至儲罐，由於儲罐的壓力低、空間大，會閃蒸形成大量的蒸發氣，需要增加BOG壓縮機的能力或者運行負荷，帶來接收站運行能耗的增加，《用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統》將大部分循環的LNG不經過減壓，直接返回到LNG低壓輸出總管，進而向下游外輸，將節約大量的能量；同時，另外的一小部分經LNG儲罐進料閥旁路閥MV-1返回到LNG儲罐中，保持了LNG儲罐一側的卸船管線的低溫冷態。從而實現了當接收站處於非卸船工況時，使長距離的卸船管線保持低溫冷態，並能夠通過控制，使接收站其它部分的設備和系統不受影響，可靠運行。
二、冷循環流量調節準確。由於卸船管線較長，且管徑非常大，相對下游的再冷凝器等單元較遠，冷循環管線因只需要維持低溫冷態的流量而比較細，所以LNG更傾向於流向下游設備而非循環到碼頭處，通過設定在LNG低壓輸出總管的流量控制閥FCV-1來控制用來冷卻卸船管線的冷循環流量，可以更好的保證抽出的冷循環流量；另外，在冷循環管線上又設定了手動控制閥，也具有流量調節的功能，在控制室遠程控制冷卻循環管線的開閉和流量大小，可以避免每次循環初始時流量突然很大造成低壓輸出總管下游瞬時壓力降低過快的問題。
三、卸船和冷循環操作穩定可靠。在卸船或者冷循環操作工況下，HCV-1和XV-4不能同時開啟，通過設定內部聯動控制設施來確保此要求的實現，確保了卸船和冷循環操作的穩定可靠。
附圖說明
圖1為根據《用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統》一個實施例的用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統示意圖。
圖1
技術領域
《用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統》涉及液化天然氣領域，具體而言，涉及一種用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統。
權利要求
1.一種用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統，包括卸船管線、低壓輸出總管、第一連線管線和第二連線管線，其特徵在於，還包括：冷卻循環管線、流量控制閥、流量感測器、流量控制器和第一開關閥，其中所述冷卻循環管線與所述低壓輸出總管相連線，所述低壓輸出總管中的一小股液化天然氣經所述冷卻循環管線返回至碼頭處，並將其中一小部分液化天然氣返回至儲罐，其餘大部分液化天然氣經所述卸船管線返回所述低壓輸出總管；所述流量感測器設定在所述冷卻循環管線上，所述第一流量控制閥設定在所述低壓輸出總管上，所述流量感測器與所述第一流量控制閥通過所述流量控制器相連線，所述流量控制器根據所述流量感測器測得的所述冷卻循環管線中的冷循環流量控制所述第一流量控制閥的開度；所述第一開關閥設定在所述冷卻循環管線上。
2.根據權利要求1所述的用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統，其特徵在於，還包括：手動遙控閥，設定在所述冷卻循環管線上。
3.根據權利要求2所述的用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統，其特徵在於，還包括：第二開關閥，設定在所述第二連線管線上。
4.根據權利要求3所述的用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統，其特徵在於，還包括：第三開關閥，設定在所述卸船管線靠近液化天然氣儲罐的一端。
5.根據權利要求4所述的用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統，其特徵在於，還包括：第四開關閥，設定在所述第一連線管線上。
6.根據權利要求5所述的用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統，其特徵在於，還包括：手動開關閥，設定在所述卸船管線上。
7.根據權利要求6所述的用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統，其特徵在於，所述第一開關閥、所述第二開關閥、所述第三開關閥、所述第四開關閥、所述手動遙控閥和所述手動開關閥分別與設定控制室內的遙控操作按鈕相連線。
8.根據權利要求1-7中任一項所述的用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統，其特徵在於，還包括：溫度感測器，設定在所述卸船管線上。
實施方式
圖1為根據《用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統》一個實施例的用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統示意圖。如圖1所示，該系統包括卸船管線1、低壓輸出總管2、連線管線5和連線管線6，還包括：冷循環管線4、流量控制閥FCV-1、流量感測器FT-1、流量控制器FIC-1、手動遙控閥HCV-1、氣動開關閥XV-1、XV-2、XV-3、XV-4和手動開關閥MV-1。
冷循環管線4與低壓輸出總管2相連線，低壓輸出總管中的一小股液化天然氣經冷循環管線返回至碼頭處的LNG卸船管線1的端部，並將其中一小部分液化天然氣返回至LNG儲罐，其餘大部分液化天然氣經卸船管線返回低壓輸出總管，與外輸的LNG一起向下游設備輸出；
流量感測器FT-1設定在冷卻循環管線4上，流量控制閥FCV-1設定在低壓輸出總管2上，流量感測器與流量控制閥通過流量控制器FIC-1相連線，流量控制器根據流量感測器測得的冷卻循環管線中LNG流量控制流量控制閥的開度，實現LNG循環，進而保證LNG卸船管線的低溫冷態，同時流量控制器具有流量數值指示和流量低報警的功能。由於碼頭相對下游的再冷凝器等單元較遠，冷循環管線因只需要維持低溫冷態的流量而比較細，所以LNG更傾向於流向下游設備而非循環到碼頭處，因此，通過低壓輸出總管上的流量控制閥FCV-1來控制輸送去下游的流量，可以更好的保證抽出的冷循環流量；如果如現行的有些做法，將流量控制閥安裝在冷循環管線上，而不限制低壓輸出總管去下游的流量，將不能夠很好保證冷循環流量，進而也實現不了冷循環的目的；開關閥XV-1，設定在冷卻循環管線上，通過控制此開關閥的開閉，保證冷卻循環管線在無卸船工況時有流量經過而不被旁路。
在該實施例中，當LNG接收站處於非卸船運行工況時，從低壓輸出總管抽出一股LNG流體，經過冷循環管線返回到碼頭上與卸船管線的末端相接，然後流經卸船管線，再循環回到接收站的低壓輸出總管或LNG儲罐，以此保持卸船管線中始終有低溫LNG流動，保持其處於低溫冷態待用。由於環境熱量漏入LNG管線，從而產生額外的蒸發氣，而LNG儲罐的壓力低、空間大，如果冷循環回流的LNG全部回到LNG儲罐，會閃蒸形成大量的蒸發氣，需要增加BOG壓縮機的能力或者運行負荷，帶來接收站運行能耗的增加，因此，按照《用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統》將大部分循環的LNG不經過減壓，直接返回到LNG低壓輸送總管，進而向下游外輸，將解決大量的能量；同時，另外的一小部分經LNG儲罐進料閥旁路閥MV-1返回到LNG儲罐中，保持了LNG儲罐一側的卸船管線的低溫冷態。從而實現了當接收站處於非卸船工況時，使長距離的卸船管線保持低溫冷態，並能夠通過控制，使接收站其它部分的設備和系統不受影響，可靠運行。
例如，上述卸船冷循環系統還包括：手動遙控閥HCV-1，設定在冷卻循環管線上，可以在控制室遠程控制冷卻循環管線的開閉和流量大小，可以避免每次循環初始時流量突然很大造成低壓輸出總管下游瞬時壓力降低過快的問題。手動遙控閥HCV-1在控制室設定了遙控操作按鈕，可以實現對冷循環管線流量的遠程控制。HCV-1和XV-4不能同時開啟，因此需要設定內部聯動控制設施來確保此要求的實現。
例如，開關閥XV-2設定在連線管線6上，在冷循環操作時打開，實現冷循環返回的LNG流入LNG低壓輸出總管。
例如，開關閥XV-3設定在LNG卸船管線靠近LNG儲罐的一端，在冷循環操作時關閉，避免大量的冷循環LNG流向LNG儲罐。
例如：開關閥XV-4設定在連線管線5上，在冷循環操作時關閉，保證冷循環的LNG流向LNG碼頭側的卸船管線。
例如，手動開關閥MV-1設定在卸船管線上，是XV-3的旁路閥，設定為鉛封開狀態，保證一小部分冷循環的LNG回到LNG儲罐，保證卸船管線位於LNG儲罐一側的部分維持低溫冷態。
例如，上述卸船管線上還設定了表面溫度感測器，用於實時監測卸船管線的實際操作溫度，並在控制室內給出數值指示，幫助操作工及時了解冷循環的運行狀態。
例如，上述手動遙控閥、氣動開關閥均在接收站的控制室內設定了操作軟按鈕，保證操作工在控制室中就能實現這些閥門的開關操作。
上述實施例的工作過程為：當接收站處於非卸船操作工況時，首先關閉開關閥XV-4，然後打開冷卻循環管線上的手動控制閥HCV-1、開關閥XV-1和連線管線上的開關閥XV-2，此時低壓輸出總管中的一小股LNG將經過冷卻循環管線流向LNG碼頭上與卸船管線的末端相接，然後流經卸船管線，並通過卸船管線回到接收站，並通過連線管線6及其上的開關閥XV-2回到低壓輸出總管，以此保持卸船管線中始終有低溫LNG流動，保持其處於低溫冷態待用。與此同時，一小部分來自碼頭冷循環的LNG通過卸船管線及其上的手動閥MV-1回到LNG儲罐，維持卸船管線位於LNG儲罐一側的管線部分的低溫冷態。循環的LNG量根據卸船管線的長度和管徑，通過流量控制器FIC-1預先設定，此設定值也可根據實際運行過程中的卸船管線的實際溫度在控制室進行更改調整，以進一步確保卸船管線內的LNG全部處於液體狀態。可以通過調節閥控制流量。
榮譽表彰
2020年7月14日，《用於液化天然氣接收站卸船管線的冷循環系統》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
