一种天然气冷凝器及系统的制作方法

本发明涉及lng舱用，特别是涉及一种天然气冷凝器及系统。

背景技术：

1、bog冷凝器是lng舱上的关键设备之一，其主要作用是对船上的天然气(bog)进行冷凝处理。bog冷凝器的主要工作原理是利用低温制冷剂或环境低温对bog进行冷却，使其从气态转变为液态。这样可以回收bog中的lng，防止其逸散到大气中，从而减少能源的浪费并降低对环境的影响。

2、目前，bog冷凝器在lng舱液化运行过程中可能会遇到lng侧结冰的问题，导致结冰的原因可能有：冷凝器的冷却介质温度过低或被冷却介质的流量不足，导致lng在冷凝器中的温度过低，从而引发结冰现象。冷凝器内部的热交换不均匀会导致某些区域的lng过度冷却而结冰。一些不当操作，例如未正确控制冷凝器的温度和压力，或者未及时调整冷却介质的流量，也可能会导致lng侧结冰。

3、液化天然气lng一旦结冰就会导致流道堵塞，会影响冷凝器的热交换效率，也会导致冷凝器内部的压力升高，还可能会引发设备的机械故障(例如管道、阀门等部件变形)。因此，如何防止bog冷凝器的lng侧结冰是本领域亟需解决的一个技术难题。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种天然气冷凝器，用于解决现有技术无法有效防止bog冷凝器的lng侧结冰的技术问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第一方面提供一种天然气冷凝器，包括：管侧，包括气态天然气进口端、液态天然气出口端；天然气通过所述气态天然气进口端向管侧内输送，降温冷凝形成的液态天然气通过所述液态天然气出口端向管侧外输送至lng储罐；壳侧，包括液氮进口端、氮气出口端；液氮储罐内的液氮通过所述液氮进口端向壳侧内输送，壳侧内的液氮与天然气进行热交换，液氮吸收天然气的热量发生气化后形成的氮气经所述氮气出口端排出；其中，壳侧内的液氮处于饱和状态，壳侧的氮气出口端设有压力控制阀，用于控制壳侧内部的氮气压力，进而联动控制壳侧内的液氮温度始终高于液态天然气的冰点。

3、于本发明的第一方面的一些实施例中，通过控制天然气冷凝器内部的氮气压力，进而联动控制壳侧内的液氮温度始终高于液态天然气的冰点，其联动控制方式包括：对饱和状态下的液氮，升高天然气冷凝器内部的氮气压力以使液氮温度升高，或者降低天然气冷凝器内部的氮气压力以使液氮温度降低。

4、于本发明的第一方面的一些实施例中，所述压力控制阀连接压力控制器，所述压力控制器连接压力传感器，所述压力传感器连接壳侧内部以感应壳侧内部的氮气压力；压力控制器用于根据所述压力传感器所感应到的壳侧内部的氮气压力，控制所述压力控制阀，从而控制壳侧内部的氮气压力。

5、于本发明的第一方面的一些实施例中，所述液氮进口端设有液位控制阀，所述液位控制阀连接液位控制器，所述液位控制器连接壳侧内部以感应壳侧内部的液氮液位，并根据所感应的壳侧内部的液氮液位，控制所述液位控制阀，从而控制壳侧内部的持液量。

6、于本发明的第一方面的一些实施例中，所述气态天然气进口端设有温度表和压力表，分别用于测量并显示向管侧内输入的气态天然气的温度值和压力值；以及，所述液态天然气出口端设有温度表和压力表，分别用于测量并显示从管侧内输出的液态天然气的温度值和压力值。

7、于本发明的第一方面的一些实施例中，所述氮气出口端设有温度表，用于测量并显示氮气温度值。

8、于本发明的第一方面的一些实施例中，所述液氮进口端设有温度表，用于测量并显示液氮温度值。

9、于本发明的第一方面的一些实施例中，天然气通过所述气态天然气进口端向管侧内输送，天然气的参数包括：气体压力最小为0.2barg，15℃下的最大气体流量为3000nm3/h；降温冷凝形成的液态天然气通过所述液态天然气出口端向管侧外输送至lng储罐，液态天然气的参数包括：液态天然气压力最小为0.2barg，15℃常温的天然气所对应的最大液态流量为5m3/h，-140℃低温的天然气所对应的最大液态流量为8m3/h。

10、于本发明的第一方面的一些实施例中，液氮储罐内的液氮通过所述液氮进口端向壳侧内输送，液氮的参数包括：液氮压力大于4barg，液氮流量最大为5吨/小时；液氮吸收天然气的热量发生气化后形成的氮气经所述氮气出口端排出，气化后的氮气参数包括：低温氮气压力为3barg，低温氮气流量最大为3barg大气压力下的750m3/h或在1barg大气压力下的4000nm3/h。

11、为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第二方面提供一种天然气冷凝系统，包括天然气冷凝器；天然气储藏罐，连接所述气态天然气进口端；lng储罐，连接所述液态天然气出口端；液氮储罐，连接所述液氮进口端；一或多个氮气使用系统，连接所述氮气出口端。

12、如上所述，本发明的一种天然气冷凝器及系统，具有以下有益效果：

13、(1)本发明采用压力控制阀来调控液氮侧的压力，间接控制液氮的液相温度，避免lng结冰，具有控制精准、控制实时、安全等显著技术效果。

14、(2)本发明的冷凝利用的冷能是液氮的气化潜热，相比于其他技术方案仅能利用液氮-196摄氏度～-165摄氏度之间的显热，本发明大大提高了换热效率和液氮利用率。

15、(3)本发明通过压力控制进行液位控制，使液氮侧使用保证一定的持液量，可以克服天然气排量变化引起的系统波动，控制过程更稳定。

技术特征：

1.一种天然气冷凝器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的天然气冷凝器，其特征在于，通过控制天然气冷凝器内部的氮气压力，进而联动控制壳侧内的液氮温度始终高于液态天然气的冰点，其联动控制方式包括：对饱和状态下的液氮，升高天然气冷凝器内部的氮气压力以使液氮温度升高，或者降低天然气冷凝器内部的氮气压力以使液氮温度降低。

3.根据权利要求1所述的天然气冷凝器，其特征在于，所述压力控制阀连接压力控制器，所述压力控制器连接压力传感器，所述压力传感器连接壳侧内部以感应壳侧内部的氮气压力；压力控制器用于根据所述压力传感器所感应到的壳侧内部的氮气压力，控制所述压力控制阀，从而控制壳侧内部的氮气压力。

4.根据权利要求1所述的天然气冷凝器，其特征在于，所述液氮进口端设有液位控制阀，所述液位控制阀连接液位控制器，所述液位控制器连接壳侧内部以感应壳侧内部的液氮液位，并根据所感应的壳侧内部的液氮液位，控制所述液位控制阀，从而控制壳侧内部的持液量。

5.根据权利要求1所述的天然气冷凝器，其特征在于，所述气态天然气进口端设有温度表和压力表，分别用于测量并显示向管侧内输入的气态天然气的温度值和压力值；以及，所述液态天然气出口端设有温度表和压力表，分别用于测量并显示从管侧内输出的液态天然气的温度值和压力值。

6.根据权利要求1所述的天然气冷凝器，其特征在于，所述氮气出口端设有温度表，用于测量并显示氮气温度值。

7.根据权利要求1所述的天然气冷凝器，其特征在于，所述液氮进口端设有温度表，用于测量并显示液氮温度值。

8.根据权利要求1所述的天然气冷凝器，其特征在于，包括：

9.根据权利要求1所述的天然气冷凝器，其特征在于，包括：

10.一种天然气冷凝系统，其特征在于，包括：

技术总结本发明提供一种天然气冷凝器及系统，设有管侧：气态天然气进口端、液态天然气出口端；壳侧：液氮进口端、氮气出口端；天然气通过所述气态天然气进口端向管侧内输送，降温冷凝形成的液态天然气通过所述液态天然气出口端向罐外输送至LNG储罐；液氮储罐内液氮通过所述的液氮进口端向壳侧内输送，壳侧液氮与管侧天然气进行换热，液氮吸收天然气热量气化后，经壳侧氮气出口端排出。壳侧氮气进口端设有压力控制阀，用于控制所述天然气冷凝器内部的氮气压力，进而联动控制液氮温度始终高于液态天然气的冰点。本发明通过压力控制来避免LNG结冰，控制精准、热换效率高且控制过程稳定。技术研发人员：杨万博,邹晓庆受保护的技术使用者：景福气能源装备工程（上海）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27