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CN114688453B - 一种用于lng接收站燃料气系统的降压升温系统及方法 - Google Patents

一种用于lng接收站燃料气系统的降压升温系统及方法 Download PDF

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CN114688453B CN202210421624.5A CN202210421624A CN114688453B CN 114688453 B CN114688453 B CN 114688453B CN 202210421624 A CN202210421624 A CN 202210421624A CN 114688453 B CN114688453 B CN 114688453B
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Abstract

本发明涉及一种用于LNG接收站燃料气系统的降压升温系统及方法，其特征在于，包括能量分离控制系统和换热系统；所述能量分离控制系统的入口通过第一切断阀连接LNG接收站的天然气管道输出端，所述能量分离控制系统的热端口通过第二切断阀连接供应燃料气系统，所述能量分离控制系统的冷端口连接所述换热系统的第一入口，所述换热系统的第二入口连接LNG接收站的BOG低压压缩机，所述换热系统的第一出口连接再冷凝器，所述换热系统的第二出口通过所述第二切断阀连接供应燃料气系统，本发明可以广泛应用于液化天然气技术领域中。

Description

一种用于LNG接收站燃料气系统的降压升温系统及方法
技术领域
本发明是关于一种用于LNG接收站燃料气系统的降压升温系统及方法，属于液化天然气技术领域。
背景技术
液化天然气(LNG)接收站一般采用高压外输天然气作为接收站燃料气系统的供应源，而燃料气系统所需的压力远低于外输压力，因此需将高压外输天然气进行节流降压。由于焦耳-汤姆逊效应，天然气节流降压后出现低温，燃料气系统会设置空温式加热器或电加热器为节流后的低温流体升温。
然而，上述节流降压的过程，能量浪费严重，由此引起的低温还需额外的热量输入补偿后才能作为燃料气供应，且整个调压及补温系统占地面积较大，增加整个站场的投资。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够降低整个降压升温过程能耗的用于LNG接收站燃料气系统的降压升温系统及方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一方面，提供一种用于LNG接收站燃料气系统的降压升温系统，包括能量分离控制系统和换热系统；
所述能量分离控制系统的入口通过第一切断阀连接LNG接收站的天然气管道输出端，所述能量分离控制系统的热端口通过第二切断阀连接供应燃料气系统，所述能量分离控制系统的冷端口连接所述换热系统的第一入口，所述换热系统的第二入口连接LNG接收站的BOG低压压缩机，所述换热系统的第一出口连接再冷凝器，所述换热系统的第二出口通过所述第二切断阀连接供应燃料气系统；
所述能量分离控制系统用于对输入的天然气进行能量分离得到高温流体和低温流体，以及对热端口的高温流体进行流量调节控制，以使高温流体的温度满足下游燃料气温度要求；
所述换热系统用于对BOG低压压缩机输出的BOG进行流量调节，将冷端口的低温流体与来自BOG低压压缩机的BOG进行换热，以使换热后的低温流体的温度满足下游燃料气温度要求。
进一步地，所述换热系统还用于对冷端口的低温流体进行自动调节电加热负荷的温度控制，以使输出的低温流体的温度满足下游燃料气温度要求。
进一步地，所述能量分离控制系统包括第一流量调节阀、第二流量调节阀、第一气体涡轮流量计、第二气体涡轮流量计、第一压力表、第二压力表、第三压力表、第一温度计、第二温度计、第三温度计、第四温度计、涡流管、流量控制器、流量表和能量分离控制及显示器；
所述第一流量调节阀的入口连接所述第一切断阀，所述第一流量调节阀的出口依次通过所述第一气体涡轮流量计、第一压力表和第一温度计连接所述涡流管的入口，所述第一气体涡轮流量计用于监测输入的天然气流量，所述第一压力表和第一温度计用于监测输入的天然气压力和温度，所述涡流管用于对输入的天然气进行能量分离得到高温流体和低温流体；
所述涡流管的热端口依次通过所述第二压力表、第二温度计、第二气体涡轮流量计、第二流量调节阀、第三温度计和第二切断阀连接供应燃料气系统，所述第二压力表和第二温度计用于监测热端口的高温流体的压力和温度，所述第二气体涡轮流量计用于监测热端口的高温流体的流量，所述第三温度计用于监测经所述第二流量调节阀调节后高温流体的温度；
所述涡流管的冷端口通过所述第三压力表和第四温度计连接所述换热系统的第一入口，所述第三压力表和第四温度计用于监测冷端口的低温流体的压力和温度；
所述能量分离控制及显示器分别电连接所述第二流量调节阀、第一气体涡轮流量计、第一压力表、第二压力表、第三压力表、第一温度计、第二温度计、第三温度计、第四温度计、流量控制器和流量表，所述流量表还电连接所述第二气体涡轮流量计，所述流量控制器还分别电连接所述第一流量调节阀。
进一步地，所述能量分离控制及显示器内设置有：
第一参数设定模块，用于根据下游燃料气需求量要求预先设定所述涡流管的入口流量以及根据下游燃料气温度要求预先设定高温流体的输出温度；
第一数据获取模块，用于获取各压力表、温度计和流量计监测的数据；
第一调节阀控制模块，用于根据预设的入口流量和所述第一气体涡轮流量计监测的流量，通过所述流量控制器控制所述第一流量调节阀的开度，以使输出的整体流体的流量满足下游燃料气需求量要求；根据预设的输出温度和所述第三温度计监测的温度，控制所述第二流量调节阀的开度，以使输出的高温流体的温度满足下游燃料气温度要求；
显示模块，用于对所述涡流管的分离效果和各设备监测的数据进行实时显示。
进一步地，所述换热系统包括换热器、第三流量调节阀、电热补温器、第五温度计、第六温度计和温度控制器；
所述换热器的第一入口连接所述能量分离控制系统的冷端口，所述换热器的第二入口通过所述第三流量调节阀连接LNG接收站的BOG低压压缩机，所述换热器用于将所述能量分离控制系统冷端口的低温流体与BOG低压压缩机的BOG进行换热；
所述换热器的BOG出口连接再冷凝器，所述换热器的天然气出口依次通过所述第五温度计、电热补温器和第六温度计连接供应燃料气系统，所述第五温度计用于监测所述换热器出口处天然气的温度，所述第六温度计用于监测所述电热补温器出口处流体的温度，所述电热补温器用于根据所述第六温度计监测的温度和下游燃料气温度要求，对换热后的气体进行电加热负荷自动调节；
所述温度控制器分别电连接所述第三流量调节阀和第五温度计。
进一步地，所述温度控制器内设置有：
第二参数设定模块，用于根据下游燃料气温度要求，预先设定低温流体的输出温度；
第二数据获取模块，用于获取所述第五温度计监测的温度；
第二调节阀控制模块，用于根据预设的输出温度和所述第五温度计监测的温度，控制所述第三流量调节阀的开度，以使输出的低温流体的温度满足下游燃料气温度要求。
另一方面，提供一种用于LNG接收站燃料气系统的降压升温方法，包括以下内容：
根据下游燃料气需求量要求预先设定能量分离控制系统的入口流量，根据下游燃料气温度要求预先设定高温流体的输出温度，并根据下游燃料气温度要求预先设定低温流体的输出温度；
LNG接收站输出天然气，通过第一切断阀进入能量分离控制系统，能量分离控制系统对高压天然气进行能量分离得到高温流体和低温流体；
能量分离控制系统根据预设的入口流量和输出温度以及实时监测的流量和温度，对热端口的高温流体进行流量调节控制，以使高温流体的温度满足下游燃料气温度要求；
换热系统将能量分离控制系统输出的低温流体与BOG低压压缩机的BOG进行换热，并对BOG的流量进行调节以控制换热后的低温流体温度，使得输出的低温流体的温度满足下游燃料气温度要求。
进一步地，所述LNG接收站输出天然气，通过第一切断阀进入能量分离控制系统，能量分离控制系统对高压天然气进行能量分离得到高温流体和低温流体，包括：
LNG接收站输出天然气，通过第一切断阀进入能量分离控制系统；
第一气体涡轮流量计实时监测输入的天然气的流量，第一压力表和第一温度计实时监测输入的天然气的压力和温度；
涡流管对输入的高压天然气进行能量分离，得到高温流体和低温流体。
进一步地，所述能量分离控制系统根据预设的入口流量和输出温度以及实时监测的流量和温度，对热端口的高温流体进行流量调节控制，以使高温流体的温度满足下游燃料气温度要求，包括：
能量分离控制及显示器获取各压力表、温度计和流量计监测的数据；
能量分离控制及显示器根据预设的入口流量和第一气体涡轮流量计监测的流量，通过流量控制器控制第一流量调节阀的开度，以使输出的整体流体的流量满足下游燃料气需求量要求；
能量分离控制及显示器根据预设的输出温度和第三温度计监测的温度，通过流量控制器控制第二流量调节阀的开度，以使输出的高温流体的温度满足下游燃料气温度要求。
进一步地，所述换热系统将能量分离控制系统输出的低温流体与BOG低压压缩机的BOG进行换热，并对BOG的流量进行调节以控制换热后的低温流体温度，使得输出的低温流体的温度满足下游燃料气温度要求，包括：
换热器将能量分离控制系统冷端口的低温流体与BOG低压压缩机的BOG进行换热，将冷端口流体的冷量传递至BOG，换热后的BOG进入再冷凝器；
温度控制器根据下游燃料气温度要求和第五温度计监测的温度，控制第三流量调节阀的开度，以使输出的低温流体的温度满足下游燃料气温度要求；
当LNG接收站的BOG能够供应足够热量的工况下，电热补温器不工作，换热后的低温流体直接输出；当LNG接收站的BOG供应热量不足的工况下，电热补温器启动，根据第六温度计监测的温度和下游燃料气温度要求自动调节电加热负荷，使其出口的低温流体温度满足下游燃料气温度要求。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明由于设置有能量分离控制系统和换热系统，通过能量分离控制系统中涡流管的能量分离效应，能够有效利用高压外输天然气降压至燃料气所需压力过程中的能量，可以直接获得满足下游燃料气温度要求的高温天然气，同时获得更易换热升温的冷端口气体。
2、本发明中针对分离出的冷端口的低温流体，考虑利用LNG接收站的热能，设置了其与BOG低压压缩机出口的高温BOG换热流程，将低温流体的冷量传递至将被再冷凝处理的BOG，同时完成冷端口流体的升温，提高整个LNG接收站的能量利用率。
3、本发明在冷端口的低温流体/BOG换热器的下游，设置有自动调节负荷的电热补温器，可以应对BOG热量供应不足的工况，保障燃料气供应的稳定性，提高本发明的适用性。
4、本发明能够减小燃料气系统的占地面积且不受环境温度制约，适用范围广，能量利用率高，具有较高的经济性。
综上所述，本发明可以广泛应用于液化天然气技术领域中。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部的”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“上面”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。
本发明实施例提供的用于LNG接收站燃料气系统的降压升温系统及方法，能够实现高压天然气的降压分离；通过能量分离控制系统实施调节冷流比，获得可直接满足下游燃料气温度要求的热端口流体；通过设置与BOG换热、以及负荷自动调节的换热系统的换热流程，将冷端口流体同样满足下游燃料气温度要求。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种用于LNG接收站燃料气系统的降压升温系统包括能量分离控制系统1、换热系统2和连接系统，其中，连接系统包括第一切断阀3-1、第二切断阀3-2以及各设备和管件间的连接管道。
能量分离控制系统1的入口通过连接管道经第一切断阀3-1连接LNG接收站的外输高压天然气管道输出端，能量分离控制系统1的热端口通过连接管道经第二切断阀3-2连接外部的供应燃料气系统，能量分离控制系统1的冷端口通过连接管道连接换热系统2的第一入口，换热系统2的第二入口通过连接管道连接LNG接收站的BOG(闪蒸气)低压压缩机，换热系统2的第一出口连接外部的再冷凝器，换热系统2的第二出口通过连接管道经第二切断阀3-2连接外部的供应燃料气系统。
能量分离控制系统1用于对输入的高压天然气进行能量分离得到高温流体和低温流体，以及对热端口的高温流体进行流量调节控制，以使高温流体的温度满足下游燃料气温度要求。
换热系统2用于对BOG低压压缩机输出的BOG进行流量调节，充分利用BOG低压压缩机输出的BOG的热能，将冷端口的低温流体与来自BOG低压压缩机的BOG进行换热，以使换热后的低温流体的温度满足下游燃料气温度要求。
需要说明的是，本发明中的高温和低温是指相对于入口温度，出口温度高于入口温度的则为高温，对应的出口即为热端口；出口温度低于入口温度的则为低温，对应的出口即为冷端口。
在一个优选的实施例中，换热系统2还用于对冷端口的低温流体进行自动调节电加热负荷的温度控制，以使输出的低温流体的温度满足下游燃料气温度要求。
在一个优选的实施例中，能量分离控制系统1包括第一流量调节阀1-1、第二流量调节阀1-2、第一气体涡轮流量计1-3、第二气体涡轮流量计1-4、第一压力表1-5、第二压力表1-6、第三压力表1-7、第一温度计1-8、第二温度计1-9、第三温度计1-10、第四温度计1-11、涡流管1-12、流量控制器1-13、流量表1-14和能量分离控制及显示器1-15。
第一流量调节阀1-1的入口通过连接管道连接第一切断阀3-1，第一流量调节阀1-1的出口通过连接管道依次经第一气体涡轮流量计1-3、第一压力表1-5和第一温度计1-8连接涡流管1-12的入口，第一气体涡轮流量计1-3用于监测输入的高压天然气的流量，第一压力表1-5和第一温度计1-8用于监测输入的高压天然气的压力和温度，涡流管1-12用于对输入的高压天然气进行能量分离得到高温流体和低温流体。
涡流管1-12的热端口1-12-1通过连接管道依次经第二压力表1-6、第二温度计1-9、第二气体涡轮流量计1-4、第二流量调节阀1-2、第三温度计1-10和第二切断阀3-2连接外部的供应燃料气系统，第二压力表1-6和第二温度计1-9用于监测热端口的高温流体的压力和温度，第二气体涡轮流量计1-4用于监测热端口1-12-1的高温流体的流量，第三温度计1-10用于监测经第二流量调节阀1-2调节后高温流体的温度。
涡流管1-12的冷端口1-12-2通过连接管道经第三压力表1-7和第四温度计1-11连接换热系统的第一入口，第三压力表1-7和第四温度计1-11用于监测冷端口1-12-2的低温流体的压力和温度。
能量分离控制及显示器1-15分别电连接第二流量调节阀1-2、第一气体涡轮流量计1-3、第一压力表1-5、第二压力表1-6、第三压力表1-7、第一温度计1-8、第二温度计1-9、第三温度计1-10、第四温度计1-11、流量控制器1-13和流量表1-14，流量表1-14还电连接第二气体涡轮流量计1-4，流量控制器1-13还电连接第一流量调节阀1-1，流量表1-14用于显示第二气体涡轮流量计1-4监测的流量，能量分离控制及显示器1-15用于根据下游燃料气温度要求、第一气体涡轮流量计1-3、第二气体涡轮流量计1-4监测的流量和各温度计监测的温度，控制第二流量调节阀1-2的开度，使得高温流体的温度满足下游燃料气温度要，还用于根据第一气体涡轮流量计1-3监测的流量，通过流量控制器1-13控制第一流量调节阀1-1的开口，使得输出的高温流体的流量满足下游燃料气需求量要求。
具体地，涡流管1-12可以采用涡流室。
具体地，能量分离控制及显示器1-15内设置有第一参数设定模块、第一数据获取模块、第一调节阀控制模块和显示模块。第一参数设定模块用于根据下游燃料气需求量要求预先设定涡流管的入口流量以及根据下游燃料气温度要求预先设定高温流体的输出温度。第一数据获取模块用于获取各压力表、温度计和流量计监测的数据。第一调节阀控制模块用于根据预设的入口流量和第一气体涡轮流量计1-3监测的流量，通过流量控制器1-13控制第一流量调节阀1-1的开度，以使输出的高温流体的流量满足下游燃料气需求量要求；根据预设的输出温度和第三温度计1-10监测的温度，控制第二流量调节阀1-2的开度，以使输出的高温流体的温度满足下游燃料气温度要求。显示模块用于对涡流管1-12的分离效果和各设备监测的数据进行实时显示。
在一个优选的实施例中，换热系统2包括换热器2-1、第三流量调节阀2-2、电热补温器2-3、第五温度计2-4、第六温度计2-5和温度控制器2-6。
换热器2-1的第一入口通过连接管道连接能量分离控制系统的冷端口，换热器2-1的第二入口通过连接管道经第三流量调节阀2-2连接LNG接收站的BOG低压压缩机，换热器2-1用于将能量分离控制系统冷端口1-12-2的低温流体与BOG低压压缩机的BOG进行换热。
换热器2-1的BOG出口连接外部的再冷凝器，换热器2-1的天然气出口依次通过第五温度计2-4、电热补温器2-3和第六温度计2-5经第二切断阀3-2连接外部的供应燃料气系统，电热补温器2-3用于根据第六温度计2-5监测的温度和下游燃料气温度要求，对经换热器2-1换热后的天然气进行电加热负荷自动调节，第五温度计2-4用于监测换热器2-1出口处流体的温度，第六温度计2-5用于监测电热补温器2-3出口处流体的温度。
温度控制器2-6分别电连接第三流量调节阀2-2和第五温度计2-4，温度控制器2-6用于根据下游燃料气温度要求和第五温度计2-4监测的温度，控制第三流量调节阀2-2的开度，以使与BOG低压压缩机的BOG换热后的流体温度满足下游燃料气温度要求。
具体地，温度控制器2-6内设置有第二参数设定模块、第二数据获取模块和第二调节阀控制模块。第二参数设定模块用于根据下游燃料气温度要求，预先设定低温流体的输出温度。第二数据获取模块用于获取第五温度计2-4监测的温度。第二调节阀控制模块用于根据预设的输出温度和第五温度计2-4监测的温度，控制第三流量调节阀2-2的开度，以使输出的低温流体的温度满足下游燃料气温度要求。
具体地，电热补温器2-3根据第六温度计2-5监测的温度和下游燃料气温度要求，自动调节电加热负荷，使其出口的低温流体的温度满足下游燃料气温度要求。
在一个优选的实施例中，本实施例的降压升温系统中各设备监测的数据(即所有压力、流量和温度监测数据)可以直接接入LNG接收站DCS系统(分散控制系统)，即可从DCS系统监控降压升温系统的运行状态。
实施例2
本实施例提供一种用于LNG接收站燃料气系统的降压升温方法，包括以下步骤：
1)根据下游燃料气需求量要求预先设定能量分离控制系统的入口流量，根据下游燃料气温度要求预先设定高温流体的输出温度，并根据下游燃料气温度要求预先设定低温流体的输出温度。
2)LNG接收站输出高压天然气，通过第一切断阀3-1进入能量分离控制系统1，能量分离控制系统1对高压天然气进行能量分离得到高温流体和低温流体，具体为：
2.1)LNG接收站输出高压天然气，通过第一切断阀3-1进入能量分离控制系统1。
2.2)第一气体涡轮流量计1-3实时监测输入的高压天然气的流量，第一压力表1-5和第一温度计1-8实时监测输入的高压天然气的压力和温度。
2.3)涡流管1-12对输入的高压天然气进行能量分离，得到高温流体和低温流体。
3)能量分离控制系统1根据预设的入口流量和输出温度以及实时监测的流量和温度，对热端口的高温流体进行流量调节控制，以使高温流体的温度满足下游燃料气温度要求，具体为：
3.1)能量分离控制及显示器1-15获取各压力表、温度计和流量计监测的数据。
3.2)能量分离控制及显示器1-15根据预设的入口流量和第一气体涡轮流量计1-3监测的流量，通过流量控制器1-13控制第一流量调节阀1-1的开度，以使输出的整体流体的流量满足下游燃料气需求量要求。
3.3)能量分离控制及显示器1-15根据预设的输出温度和第三温度计1-10监测的温度，控制第二流量调节阀1-2的开度，以使输出的高温流体的温度满足下游燃料气温度要求。
具体地，根据涡流管能量分离特性，高温流体和低温流体的温度与入口压力P和冷流比E(冷端口流体质量流量与入口流体总质量流量之比)相关。当入口压力P一定时，增大冷流比，则热端口1-12-1的高温流体的温升(热端口出口温度与入口温度的差值)比较明显而冷端口1-12-2的低温流体的温降(入口温度与冷端口出口温度的差值)变小；减小冷流比，则反之。
更具体地，当第三温度计1-10监测的温度值低于下游燃料气温度要求时，能量分离控制及显示器1-15调小第二流量调节阀1-2的开度，以增大冷流比，使得热端口1-12-1的高温流体的温度升高，从而满足下游燃料气温度要求；当第三温度计1-10监测的温度值高于下游燃料气温度要求时，则能量分离控制及显示器1-15调大第二流量调节阀1-2的开度。
4)换热系统2将能量分离控制系统输出的低温流体与BOG低压压缩机输出的BOG进行换热，将冷端口1-12-2流体的冷量传递至BOG，并对BOG的流量进行调节以控制换热后的低温流体温度，使得输出的低温流体的温度满足下游燃料气温度要求，具体为：
4.1)换热器2-1将冷端口1-12-2的低温流体与BOG低压压缩机的BOG进行换热，将冷端口1-12-2流体的冷量传递至BOG，换热后的BOG进入再冷凝器。
4.2)温度控制器2-6根据下游燃料气温度要求和第五温度计2-4监测的温度，控制第三流量调节阀2-2的开度，以使输出的低温流体的温度满足下游燃料气温度要求。
具体地，当第五温度计2-4监测的温度低于下游燃料气温度要求的输出温度时，调大第三流量调节阀2-2的开度，使BOG流量增大，从而使得出口的低温流体的温度升高；反之，则调小第三流量调节阀2-2的开度，以使换热器2-1出口的流体温度满足下游燃料气温度要求。
4.3)当LNG接收站的BOG能够供应足够热量的工况下，冷端口1-12-2流体通过换热器2-1即可满足下游燃料气温度要求，电热补温器2-3不工作，换热后的低温流体直接输出；当LNG接收站的BOG供应热量不足的工况下，即换热器2-1出口的流体温度不满足下游燃料气温度要求时，电热补温器2-3启动，根据第六温度计2-5监测的温度和下游燃料气温度要求自动调节电加热负荷，使其出口的低温流体的温度满足下游燃料气温度要求。
5)满足下游燃料气温度要求和下游燃料气需求量要求的高温流体和低温流体向下游供应。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种用于LNG接收站燃料气系统的降压升温系统，其特征在于，包括能量分离控制系统和换热系统；
所述能量分离控制系统的入口通过第一切断阀连接LNG接收站的天然气管道输出端，所述能量分离控制系统的热端口通过第二切断阀连接供应燃料气系统，所述能量分离控制系统的冷端口连接所述换热系统的第一入口，所述换热系统的第二入口连接LNG接收站的BOG低压压缩机，所述换热系统的第一出口连接再冷凝器，所述换热系统的第二出口通过所述第二切断阀连接供应燃料气系统；
所述能量分离控制系统用于对输入的天然气进行能量分离得到高温流体和低温流体，以及对热端口的高温流体进行流量调节控制，以使高温流体的温度满足下游燃料气温度要求；
所述换热系统用于对BOG低压压缩机输出的BOG进行流量调节，将冷端口的低温流体与来自BOG低压压缩机的BOG进行换热，以使换热后的低温流体的温度满足下游燃料气温度要求；所述换热系统还用于对冷端口的低温流体进行自动调节电加热负荷的温度控制，以使输出的低温流体的温度满足下游燃料气温度要求；
所述能量分离控制系统包括第一流量调节阀、第二流量调节阀、第一气体涡轮流量计、第二气体涡轮流量计、第一压力表、第二压力表、第三压力表、第一温度计、第二温度计、第三温度计、第四温度计、涡流管、流量控制器、流量表和能量分离控制及显示器；
所述第一流量调节阀的入口连接所述第一切断阀，所述第一流量调节阀的出口依次通过所述第一气体涡轮流量计、第一压力表和第一温度计连接所述涡流管的入口，所述第一气体涡轮流量计用于监测输入的天然气流量，所述第一压力表和第一温度计用于监测输入的天然气压力和温度，所述涡流管用于对输入的天然气进行能量分离得到高温流体和低温流体；
所述涡流管的热端口依次通过所述第二压力表、第二温度计、第二气体涡轮流量计、第二流量调节阀、第三温度计和第二切断阀连接供应燃料气系统，所述第二压力表和第二温度计用于监测热端口的高温流体的压力和温度，所述第二气体涡轮流量计用于监测热端口的高温流体的流量，所述第三温度计用于监测经所述第二流量调节阀调节后高温流体的温度；
所述涡流管的冷端口通过所述第三压力表和第四温度计连接所述换热系统的第一入口，所述第三压力表和第四温度计用于监测冷端口的低温流体的压力和温度；
所述能量分离控制及显示器分别电连接所述第二流量调节阀、第一气体涡轮流量计、第一压力表、第二压力表、第三压力表、第一温度计、第二温度计、第三温度计、第四温度计、流量控制器和流量表，所述流量表还电连接所述第二气体涡轮流量计，所述流量控制器还分别电连接所述第一流量调节阀；
所述能量分离控制及显示器内设置有：
第一参数设定模块，用于根据下游燃料气需求量要求预先设定所述涡流管的入口流量以及根据下游燃料气温度要求预先设定高温流体的输出温度；
第一数据获取模块，用于获取各压力表、温度计和流量计监测的数据；
第一调节阀控制模块，用于根据预设的入口流量和所述第一气体涡轮流量计监测的流量，通过所述流量控制器控制所述第一流量调节阀的开度，以使输出的整体流体的流量满足下游燃料气需求量要求；根据预设的输出温度和所述第三温度计监测的温度，控制所述第二流量调节阀的开度，以使输出的高温流体的温度满足下游燃料气温度要求；
显示模块，用于对所述涡流管的分离效果和各设备监测的数据进行实时显示。
2.如权利要求1所述的一种用于LNG接收站燃料气系统的降压升温系统，其特征在于，所述换热系统包括换热器、第三流量调节阀、电热补温器、第五温度计、第六温度计和温度控制器；
所述换热器的第一入口连接所述能量分离控制系统的冷端口，所述换热器的第二入口通过所述第三流量调节阀连接LNG接收站的BOG低压压缩机，所述换热器用于将所述能量分离控制系统冷端口的低温流体与BOG低压压缩机的BOG进行换热；
所述换热器的BOG出口连接再冷凝器，所述换热器的天然气出口依次通过所述第五温度计、电热补温器和第六温度计连接供应燃料气系统，所述第五温度计用于监测所述换热器出口处天然气的温度，所述第六温度计用于监测所述电热补温器出口处流体的温度，所述电热补温器用于根据所述第六温度计监测的温度和下游燃料气温度要求，对换热后的气体进行电加热负荷自动调节；
所述温度控制器分别电连接所述第三流量调节阀和第五温度计。
3.如权利要求2所述的一种用于LNG接收站燃料气系统的降压升温系统，其特征在于，所述温度控制器内设置有：
第二参数设定模块，用于根据下游燃料气温度要求，预先设定低温流体的输出温度；
第二数据获取模块，用于获取所述第五温度计监测的温度；
第二调节阀控制模块，用于根据预设的输出温度和所述第五温度计监测的温度，控制所述第三流量调节阀的开度，以使输出的低温流体的温度满足下游燃料气温度要求。
4.一种基于权利要求3所述的用于LNG接收站燃料气系统的降压升温系统的降压升温方法，其特征在于，包括以下内容：
根据下游燃料气需求量要求预先设定能量分离控制系统的入口流量，根据下游燃料气温度要求预先设定高温流体的输出温度，并根据下游燃料气温度要求预先设定低温流体的输出温度；
LNG接收站输出天然气，通过第一切断阀进入能量分离控制系统，能量分离控制系统对高压天然气进行能量分离得到高温流体和低温流体；
能量分离控制系统根据预设的入口流量和输出温度以及实时监测的流量和温度，对热端口的高温流体进行流量调节控制，以使高温流体的温度满足下游燃料气温度要求；
换热系统将能量分离控制系统输出的低温流体与BOG低压压缩机的BOG进行换热，并对BOG的流量进行调节以控制换热后的低温流体温度，使得输出的低温流体的温度满足下游燃料气温度要求。
5.如权利要求4所述的一种用于LNG接收站燃料气系统的降压升温系统的降压升温方法，其特征在于，所述LNG接收站输出天然气，通过第一切断阀进入能量分离控制系统，能量分离控制系统对高压天然气进行能量分离得到高温流体和低温流体，包括：
LNG接收站输出天然气，通过第一切断阀进入能量分离控制系统；
第一气体涡轮流量计实时监测输入的天然气的流量，第一压力表和第一温度计实时监测输入的天然气的压力和温度；
涡流管对输入的高压天然气进行能量分离，得到高温流体和低温流体。
6.如权利要求4所述的一种用于LNG接收站燃料气系统的降压升温系统的降压升温方法，其特征在于，所述能量分离控制系统根据预设的入口流量和输出温度以及实时监测的流量和温度，对热端口的高温流体进行流量调节控制，以使高温流体的温度满足下游燃料气温度要求，包括：
能量分离控制及显示器获取各压力表、温度计和流量计监测的数据；
能量分离控制及显示器根据预设的入口流量和第一气体涡轮流量计监测的流量，通过流量控制器控制第一流量调节阀的开度，以使输出的整体流体的流量满足下游燃料气需求量要求；
能量分离控制及显示器根据预设的输出温度和第三温度计监测的温度，通过流量控制器控制第二流量调节阀的开度，以使输出的高温流体的温度满足下游燃料气温度要求。
7.如权利要求4所述的一种用于LNG接收站燃料气系统的降压升温系统的降压升温方法，其特征在于，所述换热系统将能量分离控制系统输出的低温流体与BOG低压压缩机的BOG进行换热，并对BOG的流量进行调节以控制换热后的低温流体温度，使得输出的低温流体的温度满足下游燃料气温度要求，包括：
换热器将能量分离控制系统冷端口的低温流体与BOG低压压缩机的BOG进行换热，将冷端口流体的冷量传递至BOG，换热后的BOG进入再冷凝器；
温度控制器根据下游燃料气温度要求和第五温度计监测的温度，控制第三流量调节阀的开度，以使输出的低温流体的温度满足下游燃料气温度要求；
当LNG接收站的BOG能够供应足够热量的工况下，电热补温器不工作，换热后的低温流体直接输出；当LNG接收站的BOG供应热量不足的工况下，电热补温器启动，根据第六温度计监测的温度和下游燃料气温度要求自动调节电加热负荷，使其出口的低温流体温度满足下游燃料气温度要求。
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