[發明專利]一種利用液化天然氣低溫的開式工質循環發電方法

無效

• 申請號: 200710027943.3
• 申請日: 2007-05-10
• 公開（公告）號: CN101092888A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: 華賁;徐文東;李亞軍;尹華
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F01K17/00
• 分類號: F01K17/00;F17C7/04
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 李衛東;裘暉

技術領域

本發明涉及一種利用液化天然氣(LNG)低溫火的開式工質循環發電的方法，特別涉及一種用于液化天然氣(LNG)氣化速度較為穩定、天然氣管網壓力較低、冷能用戶的溫度較高的系統中的開式工質循環發電方法。

背景技術

液化天然氣(LNG)處于超低溫狀態，具有0.83MJ/Kg的冷能，如果該冷能以100％的效率轉化成動力，則1噸液化天然氣(LNG)釋放的冷能相當于240KWh左右。因此，回收這部分冷能對液化天然氣(LNG)的高效利用具有重大的意義。目前，液化天然氣(LNG)冷能回收的方法有多種，包括深冷粉碎，低溫冷凍冷藏庫，燃氣輪機進汽冷卻，制造液態二氧化碳和干冰，空氣分離，冷能發電等，但這些都是陸續開發的、單一冷能利用項目，迄今還極少有多種冷能用戶復合或集成的項目，導致大量超低溫位冷能向高溫位傳遞，使得過程火用損較大，寶貴的冷能回收率降低。

美國專利申請第6089028號以50％-50％甲烷-乙烷作為一閉環工藝的熱傳導介質來發電。液化天然氣(LNG)液體通過液化50％-50％甲烷-乙烷而被氣化，該液體混合介質然后通過海水氣化，而氣化的介質用于驅動一渦輪機，該渦輪機驅動一發電機。從渦輪機排除的氣化介質然后加熱液化天然氣(LNG)，使液化天然氣(LNG)部分氣化而介質液化，然后升溫的液化天然氣(LNG)進一步用海水加熱。而部分在儲存灌中的氣化氣體從另一管道排出，然后用壓縮機壓縮，再用液化天然氣(LNG)降溫，進行第二次壓縮，再用海水加熱，最后送到分配系統。這樣的發電方式相對于直接膨脹發電，效率會比較高。但參比其設備投資和液化天然氣(LNG)冷能利用效率等因素，在經濟上有待進一步論證。而且，在第二熱交換器中，用海水作為熱流，換熱以后直接排掉，沒有加以利用，使得能量沒有得以很好利用。

美國專利申請第4320303號將丙烷作為一閉環工藝中的熱傳導介質來發電。液化天然氣(LNG)液體通過液化丙烷而被氣化，該液體丙烷然后通過海水氣化，而氣化的丙烷用于驅動一渦輪機，該渦輪機驅動一發電機。從渦輪機排出的氣化丙烷然后加熱液化天然氣(LNG)，使液化天然氣(LNG)氣化而丙烷液化。這樣可以部分的利用冷量，以免用海水直接氣化造成能源的浪費，但是由于用丙烷這一單一的介質做制冷劑，使得冷量交換的效率不是很高。同時沒有很好的利用液化天然氣(LNG)的壓力火用，造成發電效率不高。

美國專利申請第4036028號和第4231226號通過冷媒來提供液化天然氣(LNG)再氣化的熱量，該冷媒與輪機排氣和組合式循環動力設備進行熱交換。盡管這些配置使液化天然氣(LNG)再氣化的能耗明顯減少，但是仍然存在限制完全利用液化天然氣(LNG)冷能。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的不足之處，本發明的目的在于提供一種利用液化天然氣低溫火用的開式工質循環發電方法。該方法可以在不影響供氣需求和冷能利用的前提下，利用液化天然氣(LNG)低溫火用額外獲得可觀的電力和更多溫度較高的冷量。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種利用液化天然氣低溫火用的開式工質循環發電方法，包括以下工藝條件和工藝步驟：

(1)液化天然氣(LNG)加壓

液化天然氣(LNG)通過低溫泵加壓到2～3.8MPa；利于下游的膨脹發電，以回收更多的冷能，提高火用效率。

(2)液化天然氣(LNG)氣化

將步驟(1)中加壓的液化天然氣(LNG)通過冷媒換熱器使液化天然氣(LNG)氣化，并且溫度上升到預定溫度20～38℃，冷能從液化天然氣(LNG)轉移到冷媒上；冷媒通過冷媒換熱器把冷能輸送給冷能用戶。

(3)膨脹發電

將步驟(2)中加熱氣化后的天然氣通過膨脹發電機組進行發電，膨脹后天然氣的溫度降低至-60～-85℃；

(4)換冷

將步驟(3)中膨脹后的天然氣再通過冷媒換熱器加熱升溫后進入輸送管網。

本發明發電的能量來自于液化天然氣(LNG)的低溫火用和壓力火用，同時輸送給下游冷能用戶的冷能量增加。本發明的系統設備主要有低溫泵、冷媒換熱器、膨脹發電機組，其設置如下：液化天然氣(LNG)經過低溫泵加壓后，通過冷媒換熱器氣化，再通過膨脹發電機組膨脹發電，最后回到冷媒換熱器加熱升溫后進入網管。

本發明適用范圍是液化天然氣(LNG)氣化速度較為穩定、天然氣管網壓力較低、冷能用戶的溫度較高的系統。

為了更好地實現本發明，步驟(2)中所述的預定溫度優選為20℃。