[发明专利]用于液化气的再气化的朗肯循环设备和工艺

说明书

本发明涉及用于液化气的再气化的朗肯循环设备，包括：朗肯闭环系统(2)；低温状态的液化气(LG)源(3)，其中液化气(LG)源(3)操作地联接至朗肯闭环系统(2)的冷凝器(8)以接收从所述朗肯闭环系统(2)的膨胀涡轮(6、6’、6”)流出的工作流体(WF)的热量以使液化气(LG)进入气态；温度比所述低温状态更高的加热流体(HF)源(4)，其中所述加热流体(HF)源(4)操作地联接至所述朗肯闭环系统(2)的蒸发器(5)以将热量转移至来自所述冷凝器(8)的工作流体(WF)。所述膨胀涡轮(6、6’、6”)为径向离心式的并且其具有插置在相继的级之间的至少一个辅助出口(12、13、14；12’、13’、14’)。所述冷凝器(8)为多级式的并且其包括至少两个冷凝腔(25、26、27、28)，其中所述至少两个冷凝腔(25、26、27、28)中的下部腔(18)连接至所述膨胀涡轮(6、6’、6”)的流出开口(11、11”)并且所述至少两个冷凝腔(25、26、27、28)中的上部腔(26、27、28)连接至所述膨胀涡轮(6、6’、6”)的辅助出口(12、13、14；12’、13’、14’)。

技术领域

本发明涉及用于液化气的再气化的朗肯设备和朗肯循环工艺。特别地，本发明涉及利用闭合朗肯循环的设备和工艺，所述闭合朗肯循环从热源提取热量并且在再气化和加热阶段中将一个或更多个冷凝阶段的热量排放在液化气流中。例如，本发明能够应用于液化天然气的再气化或者能够应用在实施低温蒸馏工艺的空气分馏设备中。

背景技术

已知用于液化天然气(LNG)的再气化的系统，所述系统出于此目的使用有机朗肯循环(ORC)。

例如，公开文献US2013160486、WO2006111957、US2009100845各示出了用于液化天然气(LNG)的再气化和动力生成的系统。所述系统包括在蒸发器中操作地联接至热源(海水或等同的源)并且在一个或更多冷凝器中联接至液化天然气(LNG)的ORC类型的闭合回路。ORC循环中的有机流体在蒸发器中蒸发，送至膨胀涡轮，在膨胀涡轮中有机流体膨胀以产生动力并且随后送至一个或更多冷凝器，在冷凝器中有机流体将热量转移至液化天然气，液化天然气因此再气化。这些文献的这些实施例包括第一和第二冷凝器。从涡轮流出的有机工作流体送至第一冷凝器并且从中间压力的涡轮提取的相同的有机流体的一部分送至第二冷凝器。

同样已知，本申请人的公开文献WO2013/171685示出了用于通过有机朗肯循环生成动力的ORC系统。这种ORC系统包括由单一转子盘形成的径向离心类型的涡轮，所述涡轮设置有辅助开口。这种辅助开口插置在涡轮的流入开口和流出开口之间并且其与辅助回路流体相连，以将在流入压力和流出压力之间的中间压力下的有机工作流体从涡轮提取或将有机工作流体引入涡轮。

发明内容

在本文中，申请人观察到利用ORC回路的已知类型的，尤其是具有中间泄放操作的再气化系统，为结构极致复杂的并且因此昂贵并且笨重的。例如，在前述文献US2013160486、WO2006111957、US2009100845中示出的系统具有多个冷凝器和等同数量的泵和/或多个涡轮膨胀器，例如文献US2010014697中所示。

在本文中，申请人注意到需要提供用于液化气的再气化的朗肯设备和朗肯循环工艺，其设置有简单并且相对不笨重的构造。

特别地，申请人注意到需要提供包括受限数量的部件的设备和工艺。

申请人还注意到需要提供单一部件的结构简单和紧凑的设备和工艺。

因此，申请人发现前述目的和其他目的能够通过在ORC闭合回路中采用径向离心类型(流出)的膨胀涡轮而实现，优选地具有一个或更多中间泄放操作和/或多级式冷凝器。

特别地，这些目的和其他目的是由附图中所要求保护的和/或在以下方面中描述的类型的用于液化气的再气化的朗肯设备和朗肯循环工艺而大致实现的。

在一方面中，本发明涉及用于液化气的再气化的朗肯循环设备，包括：