[發(fā)明專利]一種嵌套式LNG兩級并聯(lián)冷能發(fā)電及制冰的方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810194594.2
• 申請日: 2018-03-09
• 公開（公告）號: CN108533344B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發(fā)明（設計）人: 郭宏新;高輝;劉世平;劉豐;劉洋;闞蘇玉
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇中圣壓力容器裝備制造有限公司
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F01K13/00;F01K21/00;F01D15/10;F25C1/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 李德濺;瞿網(wǎng)蘭

本發(fā)明公開了一種嵌套式LNG兩級并聯(lián)冷能發(fā)電及制冰的方法及其系統(tǒng)，該方法包括第一級朗肯循環(huán)發(fā)電、第二級朗肯循環(huán)發(fā)電和制冰，其中，第一級朗肯循環(huán)發(fā)電中的第一工質(zhì)、第二級朗肯循環(huán)發(fā)電中的第二工質(zhì)以及制冰中的冷媒之間互相嵌套換熱，以充分利用冷能，高壓LNG依次經(jīng)過第一級朗肯循環(huán)發(fā)電和第二級朗肯循環(huán)發(fā)電，分別在冷凝器中與發(fā)電工質(zhì)換熱后，進入制冰系統(tǒng)與冷媒工質(zhì)換熱，最后進入到多股流換熱器被熱源加熱氣化成NG并入天然氣外輸管網(wǎng)。本發(fā)明的兩級朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)和制冰系統(tǒng)之間的換熱流程相互嵌套，能夠充分利用LNG在氣化過程中的冷能，實現(xiàn)冷能發(fā)電和制冰，冷能利用效率大大提高，節(jié)約能源，有效利用了廢棄冷能。

技術領域

本發(fā)明涉及LNG冷能梯級利用技術領域，具體地說是一種包括兩級兩工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電和冷能制冰的嵌套式LNG兩級并聯(lián)冷能發(fā)電及制冰的方法及其系統(tǒng)。

背景技術

液化天然氣（LNG）是在低溫下以液態(tài)形式存在的天然氣（NG），其儲存溫度約在-160℃，較NG更加方便儲存與運輸，然而LNG通常需要重新氣化為NG才能獲得廣泛應用，LNG氣化時釋放的冷能大約為840kJ/kg，因此LNG蘊藏的冷能十分巨大，回收這部分冷能具有非常可觀的經(jīng)濟和社會效益。如果不回收利用，這部分冷能通常在LNG氣化器中被海水或空氣帶走，無形中造成了巨大的能源浪費。鑒于此，國家發(fā)展與改革委員會早在2005年就提出要研究LNG接收站的冷能綜合利用問題。

世界各國都在努力探索提高LNG冷能利用率的途徑和方法，LNG冷能利用技術包括發(fā)電、空氣分離、低溫干燥、制冰和海水淡化等。冷能發(fā)電技術作為LNG冷能利用主要方式之一，其基本原理是通過低溫動力循環(huán)過程，以LNG為低溫冷源，利用低溫動力循環(huán)產(chǎn)生的機械功驅(qū)動發(fā)電機組產(chǎn)生電力。隨著冷能技術的不斷成熟，各種冷能利用方案已經(jīng)被提出并實施，例如直接膨脹法發(fā)電、低溫朗肯循環(huán)法、直接膨脹法和空分、朗肯循環(huán)和直接膨脹法等。中國專利CN106150579A公開了一種橫向兩級利用LNG跨臨界冷能朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)以海水為熱源，運用LNG冷能完成兩級朗肯循環(huán)發(fā)電，低品質(zhì)冷能被白白浪費，利用率不高；美國專利US?6089028為一閉環(huán)工藝熱傳導介質(zhì)來發(fā)電。這樣的發(fā)電方式相對于直接膨脹發(fā)電，效率會比較高。但參比其設備投資和LNG冷能利用效率等因素，在經(jīng)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。

由此可知，LNG冷能利用方案很多，但是現(xiàn)有的方案一般會存在利用效率不高等問題，使得冷能不能得到充分有效的利用，仍然有不少冷能被白白浪費掉。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種包括兩級兩工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電和冷能制冰的嵌套式LNG兩級并聯(lián)冷能發(fā)電及制冰的方法及其系統(tǒng)，以綜合利用LNG的冷能并充分提高LNG的冷能利用率。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案解決的：

一種嵌套式LNG兩級并聯(lián)冷能發(fā)電及制冰的方法，其特征在于：該方法包括第一級朗肯循環(huán)發(fā)電、第二級朗肯循環(huán)發(fā)電和制冰，其中，第一級朗肯循環(huán)發(fā)電中的第一工質(zhì)、第二級朗肯循環(huán)發(fā)電中的第二工質(zhì)以及制冰中的冷媒之間互相嵌套換熱，以充分利用冷能，該方法的具體步驟如下：

a、高壓LNG進入第一工質(zhì)冷凝器與來自第一透平發(fā)電機組的氣態(tài)第一工質(zhì)換熱，氣態(tài)第一工質(zhì)被高壓LNG冷凝成低溫液態(tài)，液態(tài)第一工質(zhì)經(jīng)加壓后進入第一工質(zhì)-冷媒換熱器與來自制冰系統(tǒng)的一股冷媒換熱，之后液態(tài)第一工質(zhì)進入蒸發(fā)器中與來自第二級朗肯循環(huán)發(fā)電的其中一股第二工質(zhì)換熱，接著液態(tài)第一工質(zhì)進入到第一透平發(fā)電機組經(jīng)過膨脹降溫發(fā)電后變成氣態(tài)再次回流到第一工質(zhì)冷凝器與高壓LNG換熱，完成第一級朗肯循環(huán)發(fā)電；