[發明專利]一種LNG冷能利用系統及方法

有效

• 申請號: 201710671646.6
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN109386333B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 薛倩;王曉霖;李遵照;劉名瑞;李雪;肖文濤
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F01K23/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種LNG冷能利用系統及方法，該系統包括N級開式朗肯循環單元，其中，第K級開式朗肯循環單元包括K級混合器和K級加壓泵，1＜K＜N；所述K級混合器的輸入端與K?1級加壓泵的輸出端連接，所述K級混合器的輸出端與所述K級加壓泵的輸入端連接，所述混合器用于將LNG與天然氣進行接觸換熱，以使所述天然氣冷卻為LNG；所述K級加壓泵的輸出端分別與所述K級混合器的輸入端以及K+1級混合器的輸入端連接。通過采用LNG的氣態形式天然氣作為朗肯循環的循環介質，使LNG和天然氣在混合器中進行接觸換熱，能有效提高冷能利用效率和發電效率，并與采用冷媒介質的系統相比，減少了循環介質的泄露。

技術領域

本發明涉及能量利用領域，具體涉及一種LNG冷能利用系統及方法。

背景技術

LNG(液化天然氣)是常壓下-162℃的低溫液體混合物，LNG接收站是為了接受海運的LNG而建設在海邊的LNG汽化工廠。LNG接收站用于將通過遠洋運輸船輸送來的LNG進行卸船和儲存，然后將液態的LNG進行汽化，將汽化得到的天然氣通過管道輸出以供用戶使用。每噸LNG汽化成天然氣時可產生約240kWh的冷能，合理利用這部分冷能能夠產生可觀的經濟效益，例如，將冷能用于發電、低溫冷庫和冰蓄冷等領域。

目前利用LNG冷能發電的工藝有直接膨脹法、朗肯循環法、布雷頓循環法以及上述多種工藝組合的聯合方法。例如，一種采用朗肯循環回收LNG冷能的系統。其中，朗肯循環包括冷凝器、壓縮機、蒸發器、膨脹透平機和發電機。在該朗肯循環中，冷凝器通過管路依次與壓縮機、蒸發器和膨脹透平機連接并回到冷凝器構成封閉的循環回路，在該循環回路中充有冷媒工質，膨脹透平機通過機械軸與發電機連接，蒸發器通過另一管路與低溫供冷管路連接。其中，工質通常選擇采用單一的烴類或氟利昂為冷媒介質來回收冷能。

但是，由于現有技術采用冷媒介質與LNG進行換熱，而冷媒介質的液化曲線與LNG的汽化曲線相差較多，導致冷能回收過程中有效能損失較大，使得發電效率較低，LNG的冷能不能得到充分利用。

發明內容

針對現有技術中的上述缺陷，本發明提供一種LNG冷能利用系統及方法。

本發明的一方面提供一種LNG冷能利用系統，包括N級開式朗肯循環單元，其中，第K級開式朗肯循環單元包括K級混合器和K級加壓泵，1＜K＜N；所述K級混合器的輸入端與K-1級加壓泵的輸出端連接，所述K級混合器的輸出端與所述K級加壓泵的輸入端連接，所述混合器用于將LNG與天然氣進行接觸換熱，以使所述天然氣冷卻為LNG；所述K級加壓泵的輸出端分別與所述K級混合器的輸入端以及K+1級混合器的輸入端連接。

其中，第一級開式朗肯循環單元包括一級混合器和一級加壓泵；所述一級混合器的輸入端與LNG低壓泵的輸出端連接，所述一級混合器的輸出端與所述一級加壓泵的輸入端連接，所述LNG低壓泵的輸入端與LNG進氣管線連接；所述一級加壓泵的輸出端分別與所述一級混合器的輸入端以及二級混合器的輸入端連接。

其中，第N級開式朗肯循環單元包括N級混合器和N級加壓泵；所述N級混合器的輸入端與N-1級加壓泵的輸出端連接，所述N級混合器的輸出端與所述N級加壓泵的輸入端連接；所述N級加壓泵的輸出端分別與所述N級混合器的輸入端以及末級朗肯循環單元連接，所述末級朗肯循環單元用于對LNG進行加熱汽化，以使汽化得到的天然氣輸出至天然氣輸出管線。

其中，所述第K級開式朗肯循環單元還包括K級換熱器和K級膨脹機，所述K級加壓泵的輸出端依次與所述K級換熱器、所述K級膨脹機以及所述K級混合器的輸入端連接。

其中，所述末級朗肯循環單元包括LNG汽化器、循環介質高壓泵、循環介質換熱器和循環介質膨脹機；所述LNG汽化器的第一輸入端與所述N級加壓泵的輸出端連接，所述LNG汽化器的第一輸出端與所述天然氣輸出管線連接；所述LNG汽化器的第二輸出端依次與所述循環介質高壓泵、所述循環介質換熱器、所述循環介質膨脹機以及所述LNG汽化器的第二輸入端連接。