一种基于核动力的浮式液化天然气装置(FLNG)驱动系统的制作方法

一种基于核动力的浮式液化天然气装置(flng)驱动系统
技术领域
1.本发明涉及浮式液化天然气装置(flng)技术领域，具体涉及一种基于核动力的浮式液化天然气装置(flng)驱动系统。


背景技术：

2.浮式天然气液化装置(flng)是集海上天然气的液化、存储、装卸为一体的新型浮式生产储卸装置(fpso)，flng目前已成为深水油气田和大中型边际油气田开发领域的研究热点。flng的驱动系统与flng发电系统、天然气处理系统、液化系统、存储系统息息相关，是flng工厂的动力来源。目前，深水油气田和大中型边际油气田flng的主要驱动方式有蒸汽轮机驱动和燃气轮机驱动，均是以燃烧化石燃料而作为能量来源，燃料消耗量大。以产量200万吨/年的flng工厂为例，年燃气消耗量分别在0.19亿立方米和0.14亿立方米，年燃气消耗费用为5千万左右，在消耗大量能源的同时，也给环境带来了巨大的污染。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明提供一种基于核动力的浮式液化天然气装置(flng)驱动系统，旨在达到合理利用核动力为能源，避免消耗大量化石燃料及对海洋环境造成破坏的目的，其所采用的技术方案是：
4.一种基于核动力的浮式液化天然气装置(flng)驱动系统，有蒸汽发生模块，蒸汽发生模块的堆舱内设置有核反应堆，核反应堆依次与蒸汽发生器、主循环泵连接形成第一循环网；蒸汽发生器产生饱和蒸汽分别进入发电系统、天然气液化系统、泵组透平系统、机舱段加热系统、杂用蒸汽系统以及上部油气处理与公共系统。
5.蒸汽发生器分别与发电系统的发电机透平、天然气液化系统的冷剂透平连接，蒸汽发生器产生的4mpa-8mpa饱和蒸汽在电机透平、冷剂透平内做功后，形成乏汽汇入乏汽总管，乏汽总管依次与冷凝器、冷凝水泵、温水箱、除氧器、给水泵、高压给水加热器连接，高压给水加热器回流至蒸汽发生器，高压给水加热器与蒸汽发生器之间设置有给水控制阀。
6.蒸汽发生器经由节流装置与泵组透平系统的泵组透平、机舱段加热系统、杂用蒸汽系统、上部油气处理与公共系统连接后，汇入乏汽总管，乏汽总管依次与冷凝器、冷凝水泵、温水箱、除氧器、给水泵、高压给水加热器连接，高压给水加热器回流至蒸汽发生器。
7.温水箱另一端接入有淡水舱，淡水舱与温水箱之间设置有淡水泵，淡水泵与温水箱之间设置有温水箱控制阀。
8.海水经由海水泵分别泵入冷凝器与真空沸腾式造水机中，海水在真空沸腾式造水机内换热后，回流至大海，冷凝器通过管路依次与真空沸腾式造水机、淡水舱连接，海水经由冷凝器进入真空沸腾式造水机形成淡水，进入淡水舱。
9.天然气液化系统带有冷剂压缩机、冷剂换热器、lng储舱、凝析油舱，冷剂压缩机与冷剂换热器一端连接形成第二循环网，冷剂换热器另一端分别与lng储舱、气液分离处理系统连接；天然气经过气液分离处理系统处理后分别进入冷剂换热器、凝析油舱。
10.上述一种基于核动力的浮式液化天然气装置(flng)驱动系统，更进一步地，在第一循环网中，主循环泵通往核反应堆的路径上、核反应堆通往蒸汽发生器的路径上，设置有稳压器。
11.上述一种基于核动力的浮式液化天然气装置(flng)驱动系统，更进一步地，核反应堆是压水反应堆，载热介质为加压至15mpa-20mpa的水。
12.上述一种基于核动力的浮式液化天然气装置(flng)驱动系统，更进一步地，机舱段加热系统包括污油舱、滑油罐、油渣舱、造水机的加热。
13.上述一种基于核动力的浮式液化天然气装置(flng)驱动系统，更进一步地，杂用蒸汽系统包括惰气甲板水封、压载水滤器间散热器、洗舱海水加热器、冬季舱室供暖。
14.上述一种基于核动力的浮式液化天然气装置(flng)驱动系统，更进一步地，上部油气处理与公共系统包括分子筛加热器、胺液再沸器、分离塔再沸器、凝析油稳定塔再沸器、生活热水、房间供暖、管线伴热的加热。
15.上述一种基于核动力的浮式液化天然气装置(flng)驱动系统，更进一步地，温水箱内设置有第一液位传感器，第一液位传感器与温水箱控制阀信号连接。
16.上述一种基于核动力的浮式液化天然气装置(flng)驱动系统，更进一步地，蒸汽发生器内设置有第二液位传感器，第二液位传感器与给水控制阀通过信号连接。
17.上述一种基于核动力的浮式液化天然气装置(flng)驱动系统，更进一步地，发电机透平通过管路与发电机连接。
18.上述一种基于核动力的浮式液化天然气装置(flng)驱动系统，更进一步地，第一循环网内流通的载热介质是水。
19.本发明的有益效果是：
20.1.本发明采用核能作为flng的动力源，将核能转换的热能分别应用于高中低不同的热能用户，并对乏汽携带热能回收利用，提高核能利用率。蒸汽作为驱动系统的载热介质，其载热能力强、安全可靠并且换热效率高。
21.2.核燃料作为一种清洁能源，绿色低碳、节能环保并且能量密度高，单堆燃料寿命长，动力强劲。核燃料对高能耗的flng工厂而言经济环保。
22.3.该flng核动力二回路蒸汽系统所需的大量淡水资源采用冷凝器内与乏汽换热后的温海水，在降低造水机的热能需求量、提高造水效率的同时，冷凝器内因换热升温利用了大量温海水，进而减少温海水直接排海量，提高系统热效率，降低生态环境破坏。
附图说明
23.图1是本发明的系统图；
24.其中：1-核反应堆、2-蒸汽发生器、3-主循环泵、4-稳压器、5-节流装置、6-泵组透平、7-发电机透平、8-污油舱、9-油渣舱、10-滑油罐、11-造水机、12-惰气甲板水封、13-压载水滤器间散热器、14-洗舱海水加热器、15-舱室供暖、16-分子筛加热器、17-胺液再沸器、18-分馏塔再沸器、19-凝析油稳定塔再沸器、20-生活热水、21-房间供暖、22-管线热伴、23-气液分离处理系统、24-冷剂透平、25-冷剂压缩机、26-冷剂换热器、27-lng储舱、28-凝析油舱、29-真空沸腾式造水机、33-给水控制阀、34-温水箱控制阀、35-冷凝器、36-冷凝水泵、37-温水箱、38-除氧器、39-给水泵、40-高压给水加热器、41-海水泵、42-淡水泵、43-淡水
舱、44-发电机。
具体实施方式
25.结合附图对本发明做进一步说明。
26.实施例1
27.如图1所示，一种基于核动力的浮式液化天然气装置(flng)驱动系统，有堆舱，堆舱内设置有核反应堆，核反应堆采用常规的压水反应堆，压水反应堆通过管路依次与蒸汽发生器、主循环泵连接，主循环泵回流至压水反应堆，形成第一循环网，在主循环泵回流至压水反应堆的通路与压水反应堆通往蒸汽发生器的通路之间设置有稳压器，稳压器用于防止第一循环网内压力过高使设备受损以及压力过低引起冷却剂的沸腾。
28.蒸汽发生器通过管路分别与发电系统的发电机透平、天然气液化系统的冷剂透平连接，发电机透平与发电机连接。将蒸汽发生器内产生的4mpa-8mpa的饱和蒸汽提供给发电机透平、冷剂透平，4mpa-8mpa的饱和蒸汽在发电机透平内做功后，将蒸汽的热能转化为机械能，发电机透平转子与发电机相连，将机械能转换为电能，供全船仪器仪表、生活及照明使用。
29.天然气液化系统还带有冷剂压缩机、冷剂换热器、lng储舱、凝析油舱，冷剂换热器与连接压缩机形成第二循环网，连接压缩机另一端与冷剂透平连接，天然气进入气液分离处理系统，经过气液分离及一系列脱酸、脱水、脱汞工作，分离得到的凝析油注入凝析油舱，分离得到的纯净天然气在冷剂换热器内与高压冷剂换热，变为液态天然气后注入lng舱，换热后的低压冷剂返回冷剂压缩机，被压缩为高压冷剂后继续为冷剂换热器提供冷能。4mpa-8mpa的饱和蒸汽在冷剂透平内做功后，带动天然气液化系统内的冷剂压缩机运转，热能转换为机械能，在冷剂压缩机内低压冷剂被压缩为高压冷剂。饱和蒸汽在电机透平、冷剂透平内做功后形成乏汽汇入乏汽总管，乏汽总管依次与冷凝器、冷凝水泵、温水箱、除氧器、给水泵、高压给水加热器连接，高压给水加热器回流至蒸汽发生器。
30.蒸汽发生器经由节流装置以1.6mpa-1.96mpa进入泵组透平系统，驱动泵组透平，带动海水泵、冷凝水泵、淡水泵、给水泵的运转，高温饱和蒸汽经过泵组透平后汇入乏汽总管。高温饱和蒸汽经过节流装置，以0.4mpa-0.98mpa进入机舱段加热系统、杂用蒸汽系统、上部油气处理与公共系统，机舱段加热系统包含污油舱、滑油罐、油渣舱、造水机的加热。杂用蒸汽系统包含污惰气甲板水封、压载水滤器间散热器、洗舱海水加热器、冬季舱室供暖。上部油气处理与公共系统包含分子筛加热器、胺液再沸器、分离塔再沸器、凝析油稳定塔再沸器、生活热水、房间供暖、管线伴热的加热。高温饱和蒸汽在各系统中做功后汇入乏汽总管。
31.冷凝器依次与真空沸腾式造水机、淡水舱、淡水泵、温水箱连接，淡水泵与温水箱之间设置有温水箱控制阀，大海中的海水(此为低温海水)经由海水泵分别泵入冷凝器和真空沸腾式造水机内，在冷凝器内，乏汽总管内的乏汽进入冷凝器，与低温海水换热凝结成水，随后被冷凝水泵泵入温水箱加热。低温海水在冷凝器中与乏汽换热后形成中温海水，中温海水进入真空沸腾式造水机；同时，大海中的低温海水在真空沸腾式造水机内为造水机冷凝提供低温，低温海水在真空沸腾式造水机内换热后形成中温海水与冷凝器换热后进入造水机的中温海水一起回流至大海，真空沸腾式造水机内部真空度为90％，经蒸汽回路加
热到45℃左右时沸腾蒸发，经低温海水冷凝后补入淡水舱。
32.温水箱内设置有第一液位传感器，第一液位传感器控制信号与温水箱控制阀相连，当水液位过低时，自动开启温水箱控制阀，淡水由淡水泵从淡水舱泵入温水箱。在温水箱低温加热后，循环载热介质经过除氧器除氧，再由给水泵泵入高压给水加热器加热，载热介质经过高压给水加热器加热后形成压力为7mpa～12mpa的载热介质进入蒸汽发生器。7mpa～12mpa的载热介质进入蒸汽发生器，与经由压水反应堆出来的15-20mpa的水换热蒸发后，形成4mpa-8mpa的饱和蒸汽和冷却后的载热介质，冷却后的载热介质通过主循环泵泵入压水反应堆中加热，在第一循环网中继续循环。将4mpa-8mpa的饱和蒸汽提供给发电系统、天然气液化系统、泵组透平系统、机舱段加热系统、杂用蒸汽系统、上部油气处理与公共系统。
33.蒸汽发生器中设置有第二液位传感器，第二液位传感器与给水控制阀信号连接，第二液位传感器向给水控制阀发送液位信号，给水控制阀根据液位信号，实时向蒸汽发生器内补充载热介质，载热介质进入蒸汽发生器，与经由压水反应堆出来的15mpa-20mpa的水换热蒸发，形成4mpa-8mpa的高温饱和蒸汽。
34.本发明克服了现有技术的不足，将核能转换的热能应用于浮式装置的发电系统，透平系统、天然气液化系统、机舱与货油加热系统、杂用蒸汽系统以及上部模块的工艺系统，系统稳定可靠，节能环保，降低污染。同时，本发明将冷却乏汽后的中温海水应用于淡水造水系统，既满足了蒸汽系统淡水需求量，又有效利用了中温海水，提高系统热效率，降低环境破坏。