[發(fā)明專利]一種利用太陽能熱泵氣化LNG的系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105546343B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 時國華
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: F17C7/04
• 分類號: F17C7/04;F25B30/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11246
• 代理人: 陳波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于利用太陽能氣化LNG技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用太陽能熱泵氣化LNG(液化天然氣)的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

天然氣在-162℃和常壓下可被液化成無色無味的液體，稱為液化天然氣(LNG)。由于天然氣液化后體積能縮小600倍，便于經(jīng)濟地儲存和運輸，因此，全球很多國家地區(qū)以LNG的形式進行天然氣貿(mào)易，同時，許多國家利用LNG對本國國內(nèi)遠離氣田且無長輸管線的地區(qū)供氣。LNG作為燃料或工業(yè)原料時，使用前必須由氣化器提供一定熱量使其氣化成常溫氣體狀態(tài)。熱量可以從環(huán)境空氣和水中獲得，也可以通過燃料燃燒、熱水或蒸汽中得到。

常用的氣化器有空溫式氣化器、開架式氣化器、浸沒燃燒式氣化器和水浴式氣化器。

空溫式氣化器利用大氣環(huán)境下的空氣氣化LNG，當氣溫較低時，氣化器表面容易出現(xiàn)堆霜結(jié)冰現(xiàn)象，嚴重影響氣化器的氣化能力，所以一般采用兩組空溫式氣化器，一組除霜除冰時，另一組運行氣化LNG，這不僅加大了設(shè)備投資，而且占地面積大。同時，空溫式氣化器氣化LNG過程中，空氣中的水分遇到冷表面會結(jié)露冷凝，經(jīng)測算，在15℃、相對濕度60％的環(huán)境里，氣化產(chǎn)生1Nm³天然氣將產(chǎn)生0.1L冷凝水，通常這些冷凝水直接排放，造成了很大的浪費，還對周圍生態(tài)環(huán)境造成了影響。

開架式氣化器利用江、河、湖、海里的水氣化LNG，氣化后的水再排回江、河、湖、海，這些自然界的水在氣化LNG過程中，由于低溫會導(dǎo)致水中微生物的死亡，并且經(jīng)過開架式氣化器后的水排回到江、河、湖、海會影響水域生態(tài)環(huán)境。

浸沒燃燒式燃燒器利用燃氣燃燒直接向水中排出煙氣，加熱水，熱水沿著氣化器的管路向上流動加熱管內(nèi)的LNG，具有很高的熱效率，但燃燒需要消耗一定量的天然氣，也需要利用水資源作為換熱媒介。

水浴式氣化器利用熱水加熱氣化器管內(nèi)的LNG使其氣化，由于熱水強制流動，且內(nèi)外溫差大，水浴式氣化器具有尺寸小的特點，但需要消耗大量電能或化石燃料制備熱水，同樣還需要消耗水源。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種利用太陽能熱泵氣化LNG的系統(tǒng)及方法。

一種優(yōu)選的利用太陽能熱泵氣化LNG的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括直膨式太陽能熱泵、空溫式氣化器7、水浴式氣化器8、冷凝水集水槽9、冷凝水蓄水池11、LNG儲罐14、供氣管網(wǎng)28、輸水泵12和循環(huán)泵13；

所述直膨式太陽能熱泵包括兩組，每組中壓縮機2、集熱蒸發(fā)器1和膨脹閥4通過管路依次連接；空氣冷凝器3通過管路連接在第一組的壓縮機2和膨脹閥4之間，形成第一條閉合的制冷劑循環(huán)通道；水冷凝器5通過管路連接在第二組的壓縮機2和膨脹閥4之間，形成第二條閉合的制冷劑循環(huán)通道；

所述集熱蒸發(fā)器1包括基板29、制冷劑盤管30、LNG盤管31和粘結(jié)固定板32，所述基板29和粘結(jié)固定板32采用鋁板，基板29的外表面涂有太陽能選擇性吸收涂層；所述制冷劑盤管30為蛇形紫銅盤管，所述LNG盤管31為蛇形鎳合金鋼盤管，LNG盤管31套入制冷劑盤管30內(nèi)形成同心套管，并通過粘膠將套管固定在基板29和粘結(jié)固定板32之間；

第一組直膨式太陽能熱泵中的集熱蒸發(fā)器1，其制冷劑盤管30為第一條制冷劑循環(huán)通道的一段，其LNG盤管31的入口與第一LNG旁通管16的出口連接，出口與第一LNG輸出管17的入口連接；第二組直膨式太陽能熱泵中的集熱蒸發(fā)器1，其制冷劑盤管30為第二條制冷劑循環(huán)通道的一段，其LNG盤管31的入口與第二LNG旁通管16＇的出口連接，出口與第二LNG輸出管17＇的入口連接；

所述LNG儲罐14的LNG出口分別連接至第一LNG旁通管16的入口、第二LNG旁通管16＇的入口、空溫式氣化器7的LNG入口和水浴式氣化器8的LNG入口；第一LNG輸出管17的出口連接至空溫式氣化器7的LNG入口，空溫式氣化器7的LNG出口分為兩路，一路連接至供氣管網(wǎng)28，另一路連接至水浴式氣化器8的LNG入口；第二LNG輸出管17＇的出口連接至水浴式氣化器8的LNG入口，水浴式氣化器8的LNG出口連接至供氣管網(wǎng)28；

所述空溫式氣化器7下方設(shè)有冷凝水集水槽9，冷凝水集水槽9通過冷凝水輸水渠10與冷凝水蓄水池11連接，所述冷凝水蓄水池11依次通過冷凝水管21和輸水泵12與水冷凝器5的入水口連接，水冷凝器5的出水口通過循環(huán)泵13與水浴式氣化器8的入水口連接，水浴式氣化器8的出水口連接至水冷凝器5的入水口，形成一條閉合的水循環(huán)通道；

所述空氣冷凝器3和空溫式氣化器7共用一個風機6。