一種利用太陽能熱泵氣化LNG的系統(tǒng)及方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種利用太陽能熱泵氣化LNG的系統(tǒng)及方法。制冷劑通過空氣冷凝器和水冷凝器將集熱蒸發(fā)器從太陽輻射和周圍空氣中吸收的熱量加熱傳熱介質(zhì)；LNG儲罐流出的一部分LNG進(jìn)入LNG盤管吸收制冷劑盤管中制冷劑的熱量，通過控制LNG流量，保證流出集熱蒸發(fā)器的LNG維持液態(tài)，并保證集熱蒸發(fā)器表面溫度比周圍空氣溫度低10℃，預(yù)熱后的LNG在氣化器的入口處并入LNG儲罐流出的LNG輸入氣化器氣化；熱空氣在風(fēng)機(jī)的作用下流過空溫式氣化器加熱其中的LNG使其氣化，氣化過程中空溫式氣化器表面凝結(jié)的冷凝水集中收集輸送至冷凝水蓄水池，并送入水冷凝器中吸收制冷劑釋放的熱量后，輸送至水浴式氣化器氣化其中的LNG，換熱后的水流入水冷凝器形成水循環(huán)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種利用太陽能熱泵氣化LNG的系統(tǒng)及方法
本專利技術(shù)屬于利用太陽能氣化LNG
，特別涉及一種利用太陽能熱泵氣化LNG(液化天然氣)的系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
天然氣在-162℃和常壓下可被液化成無色無味的液體，稱為液化天然氣(LNG)。由于天然氣液化后體積能縮小600倍，便于經(jīng)濟(jì)地儲存和運(yùn)輸，因此，全球很多國家地區(qū)以LNG的形式進(jìn)行天然氣貿(mào)易，同時，許多國家利用LNG對本國國內(nèi)遠(yuǎn)離氣田且無長輸管線的地區(qū)供氣。LNG作為燃料或工業(yè)原料時，使用前必須由氣化器提供一定熱量使其氣化成常溫氣體狀態(tài)。熱量可以從環(huán)境空氣和水中獲得，也可以通過燃料燃燒、熱水或蒸汽中得到。常用的氣化器有空溫式氣化器、開架式氣化器、浸沒燃燒式氣化器和水浴式氣化器。空溫式氣化器利用大氣環(huán)境下的空氣氣化LNG，當(dāng)氣溫較低時，氣化器表面容易出現(xiàn)堆霜結(jié)冰現(xiàn)象，嚴(yán)重影響氣化器的氣化能力，所以一般采用兩組空溫式氣化器，一組除霜除冰時，另一組運(yùn)行氣化LNG，這不僅加大了設(shè)備投資，而且占地面積大。同時，空溫式氣化器氣化LNG過程中，空氣中的水分遇到冷表面會結(jié)露冷凝，經(jīng)測算，在15℃、相對濕度60％的環(huán)境里，氣化產(chǎn)生1Nm3天然氣將產(chǎn)生0.1L冷凝水，通常這些冷凝水直接排放，造成了很大的浪費(fèi)，還對周圍生態(tài)環(huán)境造成了影響。開架式氣化器利用江、河、湖、海里的水氣化LNG，氣化后的水再排回江、河、湖、海，這些自然界的水在氣化LNG過程中，由于低溫會導(dǎo)致水中微生物的死亡，并且經(jīng)過開架式氣化器后的水排回到江、河、湖、海會影響水域生態(tài)環(huán)境。浸沒燃燒式燃燒器利用燃?xì)馊紵苯酉蛩信懦鰺煔猓訜崴瑹崴刂鴼饣鞯墓苈废?span style='display:none'>上流動加熱管內(nèi)的LNG，具有很高的熱效率，但燃燒需要消耗一定量的天然氣，也需要利用水資源作為換熱媒介。水浴式氣化器利用熱水加熱氣化器管內(nèi)的LNG使其氣化，由于熱水強(qiáng)制流動，且內(nèi)外溫差大，水浴式氣化器具有尺寸小的特點(diǎn)，但需要消耗大量電能或化石燃料制備熱水，同樣還需要消耗水源。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本專利技術(shù)提供了一種利用太陽能熱泵氣化LNG的系統(tǒng)及方法。一種優(yōu)選的利用太陽能熱泵氣化LNG的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括直膨式太陽能熱泵、空溫式氣化器7、水浴式氣化器8、冷凝水集水槽9、冷凝水蓄水池11、LNG儲罐14、供氣管網(wǎng)28、輸水泵12和循環(huán)泵13；所述直膨式太陽能熱泵包括兩組，每組中壓縮機(jī)2、集熱蒸發(fā)器1和膨脹閥4通過管路依次連接；空氣冷凝器3通過管路連接在第一組的壓縮機(jī)2和膨脹閥4之間，形成第一條閉合的制冷劑循環(huán)通道；水冷凝器5通過管路連接在第二組的壓縮機(jī)2和膨脹閥4之間，形成第二條閉合的制冷劑循環(huán)通道；所述集熱蒸發(fā)器1包括基板29、制冷劑盤管30、LNG盤管31和粘結(jié)固定板32，所述基板29和粘結(jié)固定板32采用鋁板，基板29的外表面涂有太陽能選擇性吸收涂層；所述制冷劑盤管30為蛇形紫銅盤管，所述LNG盤管31為蛇形鎳合金鋼盤管，LNG盤管31套入制冷劑盤管30內(nèi)形成同心套管，并通過粘膠將套管固定在基板29和粘結(jié)固定板32之間；第一組直膨式太陽能熱泵中的集熱蒸發(fā)器1，其制冷劑盤管30為第一條制冷劑循環(huán)通道的一段，其LNG盤管31的入口與第一LNG旁通管16的出口連接，出口與第一LNG輸出管17的入口連接；第二組直膨式太陽能熱泵中的集熱蒸發(fā)器1，其制冷劑盤管30為第二條制冷劑循環(huán)通道的一段，其LNG盤管31的入口與第二LNG旁通管16＇的出口連接，出口與第二LNG輸出管17＇的入口連接；所述LNG儲罐14的LNG出口分別連接至第一LNG旁通管16的入口、第二LNG旁通管16＇的入口、空溫式氣化器7的LNG入口和水浴式氣化器8的LNG入口；第一LNG輸出管17的出口連接至空溫式氣化器7的LNG入口，空溫式氣化器7的LNG出口分為兩路，一路連接至供氣管網(wǎng)28，另一路連接至水浴式氣化器8的LNG入口；第二LNG輸出管17＇的出口連接至水浴式氣化器8的LNG入口，水浴式氣化器8的LNG出口連接至供氣管網(wǎng)28；所述空溫式氣化器7下方設(shè)有冷凝水集水槽9，冷凝水集水槽9通過冷凝水輸水渠10與冷凝水蓄水池11連接，所述冷凝水蓄水池11依次通過冷凝水管21和輸水泵12與水冷凝器5的入水口連接，水冷凝器5的出水口通過循環(huán)泵13與水浴式氣化器8的入水口連接，水浴式氣化器8的出水口連接至水冷凝器5的入水口，形成一條閉合的水循環(huán)通道；所述空氣冷凝器3和空溫式氣化器7共用一個風(fēng)機(jī)6。另一種優(yōu)選的利用太陽能熱泵氣化LNG的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括直膨式太陽能熱泵、空溫式氣化器7、水浴式氣化器8、冷凝水集水槽9、冷凝水蓄水池11、LNG儲罐14、供氣管網(wǎng)28、輸水泵12和循環(huán)泵13；所述直膨式太陽能熱泵為，壓縮機(jī)2、集熱蒸發(fā)器1和膨脹閥4通過管路依次連接，空氣冷凝器3和水冷凝器5并聯(lián)后連接在壓縮機(jī)2和膨脹閥4之間，形成兩條閉合的制冷劑循環(huán)通道；所述集熱蒸發(fā)器1包括基板29、制冷劑盤管30、LNG盤管31和粘結(jié)固定板32，所述基板29和粘結(jié)固定板32采用鋁板，基板29的外表面涂有太陽能選擇性吸收涂層；所述制冷劑盤管30為蛇形紫銅盤管，所述LNG盤管31為蛇形鎳合金鋼盤管，LNG盤管31套入制冷劑盤管30內(nèi)形成同心套管，并通過粘膠將套管固定在基板29和粘結(jié)固定板32之間；所述集熱蒸發(fā)器1的制冷劑盤管30為制冷劑循環(huán)通道的一段，LNG盤管31的入口與LNG旁通管的出口連接，出口與LNG輸出管的入口連接；所述LNG儲罐14的LNG出口分別連接至LNG旁通管的入口、空溫式氣化器7的LNG入口和水浴式氣化器8的LNG入口；LNG輸出管的出口連接至空溫式氣化器7或水浴式氣化器8的LNG入口，空溫式氣化器7的LNG出口分為兩路，一路連接至供氣管網(wǎng)28，另一路連接至水浴式氣化器8的LNG入口；水浴式氣化器8的LNG出口連接至供氣管網(wǎng)28；所述空溫式氣化器7下方設(shè)有冷凝水集水槽9，冷凝水集水槽9通過冷凝水輸水渠10與冷凝水蓄水池11連接，所述冷凝水蓄水池11依次通過冷凝水管21和輸水泵12與水冷凝器5的入水口連接，水冷凝器5的出水口通過循環(huán)泵13與水浴式氣化器8的入水口連接，水浴式氣化器8的出水口連接至水冷凝器5的入水口，形成一條閉合的水循環(huán)通道；所述空氣冷凝器3和空溫式氣化器7共用一個風(fēng)機(jī)6。所述空氣冷凝器3為表面式加熱器，制冷劑在管內(nèi)流動，空氣由風(fēng)機(jī)6加壓后強(qiáng)制流過管外表面；所述水冷凝器5采用冷凝盤管浸沒于蓄熱水箱內(nèi)，制冷劑在冷凝盤管內(nèi)流動。所述空溫式氣化器7為管殼式換熱器或者為帶有通風(fēng)罩的鋁翅片管換熱器，空溫式氣化器7設(shè)置一個或多個，為多個時，采用并聯(lián)方式布置；所述水浴式氣化器8為任何一種水浴式氣化器，包括開架式氣化器或管殼式換熱器。所述冷凝水蓄水池11為埋地式防滲漏水蓄水池。所述輸水泵12的出口處設(shè)置冷凝水旁路22。所述LNG儲罐14的LNG出口連接至空溫式氣化器7的LNG入口的支路上設(shè)有第一止回閥24；所述LNG儲罐14的LNG出口連接至水浴式氣化器8的LNG入口的支路上設(shè)有第二止回閥24＇；所述輸水泵12連接至水冷凝器5的入水口的管路上設(shè)有第三止回閥25；第一止回閥24、第二止回閥24＇和第三止回閥25以保證管道內(nèi)壓力異常時不會倒流。所述冷凝水管21的入口處設(shè)有過濾器20。一種利用太陽能熱泵氣本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種利用太陽能熱泵氣化LNG的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括直膨式太陽能熱泵、空溫式氣化器(7)、水浴式氣化器(8)、冷凝水集水槽(9)、冷凝水蓄水池(11)、LNG儲罐(14)、供氣管網(wǎng)(28)、輸水泵(12)和循環(huán)泵(13)；所述直膨式太陽能熱泵包括兩組，每組中壓縮機(jī)(2)、集熱蒸發(fā)器(1)和膨脹閥(4)通過管路依次連接；空氣冷凝器(3)通過管路連接在第一組的壓縮機(jī)(2)和膨脹閥(4)之間，形成第一條閉合的制冷劑循環(huán)通道；水冷凝器(5)通過管路連接在第二組的壓縮機(jī)(2)和膨脹閥(4)之間，形成第二條閉合的制冷劑循環(huán)通道；所述集熱蒸發(fā)器(1)包括基板(29)、制冷劑盤管(30)、LNG盤管(31)和粘結(jié)固定板(32)，所述基板(29)和粘結(jié)固定板(32)采用鋁板，基板(29)的外表面涂有太陽能選擇性吸收涂層；所述制冷劑盤管(30)為蛇形紫銅盤管，所述LNG盤管(31)為蛇形鎳合金鋼盤管，LNG盤管(31)套入制冷劑盤管(30)內(nèi)形成同心套管，并通過粘膠將套管固定在基板(29)和粘結(jié)固定板(32)之間；第一組直膨式太陽能熱泵中的集熱蒸發(fā)器(1)，其制冷劑盤管(30)為第一條制冷劑循環(huán)通道的一段，其LNG盤管(31)的入口與第一LNG旁通管(16)的出口連接，出口與第一LNG輸出管(17)的入口連接；第二組直膨式太陽能熱泵中的集熱蒸發(fā)器(1)，其制冷劑盤管(30)為第二條制冷劑循環(huán)通道的一段，其LNG盤管(31)的入口與第二LNG旁通管(16＇)的出口連接，出口與第二LNG輸出管(17＇)的入口連接；所述LNG儲罐(14)的LNG出口分別連接至第一LNG旁通管(16)的入口、第二LNG旁通管(16＇)的入口、空溫式氣化器(7)的LNG入口和水浴式氣化器(8)的LNG入口；第一LNG輸出管(17)的出口連接至空溫式氣化器(7)的LNG入口，空溫式氣化器(7)的LNG出口分為兩路，一路連接至供氣管網(wǎng)(28)，另一路連接至水浴式氣化器(8)的LNG入口；第二LNG輸出管(17＇)的出口連接至水浴式氣化器(8)的LNG入口，水浴式氣化器(8)的LNG出口連接至供氣管網(wǎng)(28)；所述空溫式氣化器(7)下方設(shè)有冷凝水集水槽(9)，冷凝水集水槽(9)通過冷凝水輸水渠(10)與冷凝水蓄水池(11)連接，所述冷凝水蓄水池(11)依次通過冷凝水管(21)和輸水泵(12)與水冷凝器(5)的入水口連接，水冷凝器(5)的出水口通過循環(huán)泵(13)與水浴式氣化器(8)的入水口連接，水浴式氣化器(8)的出水口連接至水冷凝器(5)的入水口，形成一條閉合的水循環(huán)通道；所述空氣冷凝器(3)和空溫式氣化器(7)共用一個風(fēng)機(jī)(6)。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種利用太陽能熱泵氣化LNG的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括直膨式太陽能熱泵、空溫式氣化器(7)、水浴式氣化器(8)、冷凝水集水槽(9)、冷凝水蓄水池(11)、LNG儲罐(14)、供氣管網(wǎng)(28)、輸水泵(12)和循環(huán)泵(13)；所述直膨式太陽能熱泵包括兩組，每組中壓縮機(jī)(2)、集熱蒸發(fā)器(1)和膨脹閥(4)通過管路依次連接；空氣冷凝器(3)通過管路連接在第一組的壓縮機(jī)(2)和膨脹閥(4)之間，形成第一條閉合的制冷劑循環(huán)通道；水冷凝器(5)通過管路連接在第二組的壓縮機(jī)(2)和膨脹閥(4)之間，形成第二條閉合的制冷劑循環(huán)通道；所述集熱蒸發(fā)器(1)包括基板(29)、制冷劑盤管(30)、LNG盤管(31)和粘結(jié)固定板(32)，所述基板(29)和粘結(jié)固定板(32)采用鋁板，基板(29)的外表面涂有太陽能選擇性吸收涂層；所述制冷劑盤管(30)為蛇形紫銅盤管，所述LNG盤管(31)為蛇形鎳合金鋼盤管，LNG盤管(31)套入制冷劑盤管(30)內(nèi)形成同心套管，并通過粘膠將套管固定在基板(29)和粘結(jié)固定板(32)之間；第一組直膨式太陽能熱泵中的集熱蒸發(fā)器(1)，其制冷劑盤管(30)為第一條制冷劑循環(huán)通道的一段，其LNG盤管(31)的入口與第一LNG旁通管(16)的出口連接，出口與第一LNG輸出管(17)的入口連接；第二組直膨式太陽能熱泵中的集熱蒸發(fā)器(1)，其制冷劑盤管(30)為第二條制冷劑循環(huán)通道的一段，其LNG盤管(31)的入口與第二LNG旁通管(16＇)的出口連接，出口與第二LNG輸出管(17＇)的入口連接；所述LNG儲罐(14)的LNG出口分別連接至第一LNG旁通管(16)的入口、第二LNG旁通管(16＇)的入口、空溫式氣化器(7)的LNG入口和水浴式氣化器(8)的LNG入口；第一LNG輸出管(17)的出口連接至空溫式氣化器(7)的LNG入口，空溫式氣化器(7)的LNG出口分為兩路，一路連接至供氣管網(wǎng)(28)，另一路連接至水浴式氣化器(8)的LNG入口；第二LNG輸出管(17＇)的出口連接至水浴式氣化器(8)的LNG入口，水浴式氣化器(8)的LNG出口連接至供氣管網(wǎng)(28)；所述空溫式氣化器(7)下方設(shè)有冷凝水集水槽(9)，冷凝水集水槽(9)通過冷凝水輸水渠(10)與冷凝水蓄水池(11)連接，所述冷凝水蓄水池(11)依次通過冷凝水管(21)和輸水泵(12)與水冷凝器(5)的入水口連接，水冷凝器(5)的出水口通過循環(huán)泵(13)與水浴式氣化器(8)的入水口連接，水浴式氣化器(8)的出水口連接至水冷凝器(5)的入水口，形成一條閉合的水循環(huán)通道；所述空氣冷凝器(3)和空溫式氣化器(7)共用一個風(fēng)機(jī)(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用太陽能熱泵氣化LNG的系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣冷凝器(3)為表面式加熱器，制冷劑在管內(nèi)流動，空氣由風(fēng)機(jī)(6)加壓后強(qiáng)制流過管外表面；所述水冷凝器(5)采用冷凝盤管浸沒于蓄熱水箱內(nèi)，制冷劑在冷凝盤管內(nèi)流動。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用太陽能熱泵氣化LNG的系統(tǒng)，其特征在于，所述空溫式氣化器(7)為管殼式換熱器或者為帶有通風(fēng)罩的鋁翅片管換熱器，空溫式氣化器(7)設(shè)置一個或多個，為多個時，采用并聯(lián)方式布置；所述水浴式氣化器(8)為任何一種水浴式氣化器，包括開架式氣化器或管殼式換熱器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用太陽能熱泵氣化LNG的系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝水蓄水池(11)為埋地式防滲漏水蓄水池。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用太陽能熱泵氣化LNG的系統(tǒng)，其特征在于，所述輸水泵(12)的出口處設(shè)置冷凝水旁路(22)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用太陽能熱泵氣化LNG的系統(tǒng)，其特征在于，所述LNG儲罐(14)的LNG出口連接至空溫式氣化器(7)的LNG入口的支路上設(shè)有第一止回閥(24)；所述LNG儲罐(14)的LNG出口連接至水浴式氣化器(8)的LNG入口的支路上設(shè)有第二止回閥(24＇)；所述輸水泵(12)連接至水冷凝器(5)的入水口的管路上設(shè)有第三止回閥(25)；第一止回閥(24)、第二止回閥(24＇)和第三止回閥(25)以保證管道內(nèi)壓力異常時不會倒流。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用太陽能熱泵氣化LNG的系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝水管(21)的入口處設(shè)有過濾器(20)。8.一種利用太陽能熱泵氣化LNG的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括直膨式太陽能熱泵、空溫式氣化器(7)、水浴式氣化器(8)、冷凝水集水槽(9)、冷凝水蓄水池(11)、LNG儲罐(14)、供氣管網(wǎng)(28)、輸水泵(12)和循環(huán)泵(13)；所述直膨式太陽能熱泵為，壓縮機(jī)(2)、集熱蒸發(fā)器(1)和膨脹閥(4)通過管路依次連接，空氣冷凝器(3)和水冷凝器(5)并聯(lián)后連接在壓縮機(jī)(2)和膨脹閥(4)之間，形成兩條閉合的制冷劑循環(huán)通道；所述集熱蒸發(fā)器(1)包括基板(29)、制冷劑盤管(30)、LNG盤管(31)和粘...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：時國華，
申請(專利權(quán))人：華北電力大學(xué)保定，
類型：發(fā)明
國別省市：河北;13