[發明專利]一種船用液化天然氣冷能用于冷庫制冷的系統與方法

在審

• 申請號: 201710456749.0
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107345728A
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 陳煜;巨永林
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: F25D3/10
• 分類號: F25D3/10;F25B41/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 陳亮

技術領域

本發明屬于化工與低溫技術領域，尤其是涉及一種船用液化天然氣冷能用于冷庫制冷的系統與方法。

背景技術

液化天然氣(Liquefied Natural Gas，LNG)是常溫天然氣經過脫酸、脫水處理，再經過冷凍工藝液化而形成的一種無色、無味、無毒且透明的低溫液體。LNG冷能主要是指利用LNG與周圍環境(如空氣、海水)的溫度差以及壓力差，在趨于平衡的過程中進行回收的能量。按LNG的溫度處于-162℃，含有840kJ/kg的冷量計算，一噸LNG到岸可利用的冷約為250kWh，我國很多LNG接收站的年到岸LNG量為300萬噸/年，以此量計算，則年可利用的氣化冷為715億kWh。

目前，國內LNG動力冷藏運輸船上的運行動力由LNG經海水汽化器氣化后進入后續動力設備做功而產生，LNG冷能則傳遞給周圍環境如海水或空氣而造成巨大的冷量損失，而船上的冷庫采用常規制冷系統制冷。傳統冷庫都是采用單級壓縮制冷裝置維持冷庫的低溫，電耗很大。通過回收LNG的冷能供給冷庫冷量是一種非常好的冷能利用方式。將LNG與冷媒在低溫換熱器中進行熱交換，冷卻后的冷媒經管道進入冷凍或冷藏庫，通過冷卻盤管釋放冷量，實現對物品的冷凍冷藏。此時的冷庫不使用制冷機，節約了大量的初投資和運行運費，還可以節約大約1/3的電力。

利用LNG冷能為冷庫提供冷量的基本原理是通過LNG-制冷劑換熱器，以LNG為低溫冷源，實現氣態制冷劑的液化。已有技術中，專利公開號CN201410142746.6，名稱為“一種充分利用液化天然氣冷能的冷庫制冷系統”的專利，公開了一種以乙二醇、水為工質，通過回收LNG冷能實現冷庫制冷的系統和方法，此專利內容并未涉及不同溫度等級冷庫的運行。專利申請號201410142527.8，名稱為“一種能充分利用液化天然氣冷能的蓄冷冷庫系統”的專利，該系統在不影響液化天然氣氣化的前提下，起到液化天然氣冷量削峰填谷的功能，有效改善制冷循環的能效比，充分保證了制冷性能穩定。該專利內容系統運行復雜，并不適宜船上冷庫的應用。專利申請號200420114636.0，名稱為“回收液化天然氣冷能用于冷庫的制冷裝置”的專利，該裝置包括儲罐、液化天然氣泵、制冷劑泵、換熱器、加熱器、蒸發器和風機。液化天然氣儲罐通過液化天然氣泵與換熱器的管程進口連接，換熱器管程出口經過氣體加熱器與用戶管網相連，換熱器的殼程出口通過制冷劑泵與冷庫庫房內的蒸發器進口連接，蒸發器出口與換熱器的殼程進口相連，軸流風機安裝在蒸發器旁，在蒸發器與換熱器的殼程內，充有R410A制冷劑。但此項專利技術也是僅利用LNG冷能提供了一種溫度等級的冷庫。專利公開號CN105716183A，名稱為“一種船用LNG汽化與空調集成系統及控制方法”的專利，該發明公開了一種船用LNG汽化與空調集成系統及控制方法，該專利內容僅僅涉及LNG汽化與空調系統的集成運行，該專利雖為船用LNG冷能的利用系統，但僅為空調的冷量輸出。專利申請號201620307968.3，名稱為“一種船用LNG汽化與空調集成系統”的專利，該專利利用LNG在汽化時產生的冷能及燃燒時釋放的熱量，解決了LNG汽化問題，滿足了船舶空調制冷和制熱需求，該專利內容也并未涉及船上冷庫冷量的應用。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可以充分利用船用液化天然氣冷能實現冷庫制冷的系統和方法。通過制冷劑并聯循環回路實現為船用不同溫度等級冷庫的制冷，提高冷能的利用效率；同時，本發明可以借助于船用LNG獨有的優勢，利用海水或燃氣輪機排氣作為NG再熱的高溫熱源。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種船用液化天然氣冷能用于冷庫制冷的系統，包括液化天然氣儲存與壓力提升部、冷卻物冷藏間制冷劑循環部、凍結物冷藏間制冷劑循環部、天然氣再熱部，

所述液化天然氣儲存與壓力提升部包括LNG儲罐及與儲罐連接的LNG加壓泵；

所述冷卻物冷藏間制冷劑循環部包括經管道依次相連的液化天然氣-冷卻物冷藏間制冷劑換熱器、冷卻物冷藏間制冷劑循環泵、冷卻物冷藏間制冷劑蒸發器，具體為：LNG-冷卻物冷藏間制冷劑換熱器的出口連接冷卻物冷藏間制冷劑側循環泵的入口，所述冷卻物冷藏間制冷劑側循環泵的出口連接冷卻物冷藏間制冷劑蒸發器的入口，所述冷卻物冷藏間制冷劑蒸發器的出口連接LNG-冷卻物冷藏間制冷劑換熱器的入口；