[發明專利]一種LNG冷能分流式發電與海水淡化系統及其綜合利用方法

在審

• 申請號: 201810540620.2
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108793302A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 姚壽廣;徐禮康;唐亮;馮國增;許晶晶;顧叢匯
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: C02F1/22
• 分類號: C02F1/22;F01K7/16;F01K25/10;C02F103/08
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生

本發明涉及一種LNG冷能分流式發電與海水淡化系統，包括發電系統和海水淡化系統，發電系統包括LNG循環泵，海水泵；一級發電單元，包括一級工質蒸發器、一級汽輪機、一級LNG蒸發器、一級工質泵、二級LNG蒸發器；二級發電單元，包括二級工質蒸發器、二級汽輪機、二級分流器、二級LNG蒸發器、二級混合器、二級工質泵；三級發電單元，包括三級工質蒸發器、三級汽輪機、三級分流器、三級LNG蒸發器、三級混合器、三級工質泵、熱換器、三級LNG蒸發器；海水淡化系統包括熱換器、四級LNG蒸發器、結晶器、洗滌器和融化器；還涉及上述發電與海水淡化系統的綜合利用方法。本發明的優點在于：本發明能夠保證發電工質與海水淡化所需冷能的溫度的匹配。

技術領域

本發明涉及一種LNG冷能分流式發電與海水淡化系統，還涉及上述發電與海水淡化系統的綜合利用方法。

背景技術

在提倡節能環保的今天,天然氣以自身的清潔性得到廣泛使用。由于目前天然氣使用前主要是以LNG的形式通過運輸船來運輸,且在提供給用戶使用前會在接收站被氣化成氣態，而氣化的過程中將會釋放大量的冷能，如果這部分冷能不加以利用，會造成能量的極大浪費。因此回收并利用這一部分冷能變得非常有意義。

隨著全球經濟的高速發展以及人口的快速增長,世界各國對水的需求也日益增加,淡水資源缺乏已成為全球性的問題。目前海水淡化技術已成為世界上大部分國家和地區應對淡水資源缺乏的重要手段。低溫法海水淡化技術工藝簡單，是一種可靠的淡化技術。針對目前我國沿海地區淡水資源缺乏的境況，利用 LNG 冷能實現海水冷凍淡化，不僅可節省傳統冷凍法中由于機械制冷所消耗的大量電能，提高海水冷凍淡化技術的競爭力，而且對于提高我國 LNG 能源產業的經濟效益及對環境保護等方面具有重大的現實意義。

目前國內外已經公布或已采用的利用LNG冷能的海水淡化方案有：沈清清（沈清清,林文勝,顧安忠,黃建民.利用LNG冷能的間接冷凍法海水淡化流程及其初步分析[J].低溫與超導,2009,(04):10-13.）介紹了一種利用LNG冷能進行海水淡化的間接冷凍法，此方案有系統消耗能量較低，對材料的腐蝕較輕，不存在結垢問題的優點。但也存在如系統體積較大，需要較大換熱器面積，換熱效率比較低等不足。

黃美斌（黃美斌,林文勝,顧安忠,黃建民. LNG冷能用于冷媒直接接觸法海水淡化[J]. 化工學報,2008,(S2):204-209.）提出了一種利用LNG冷能的直接冷凍法的具體方案，此方案討論了海水淡化系統的流程、中間冷媒的選擇、主要參數的確定等問題。但此方案是將-150℃的LNG直接與-5℃的異丁烷換熱，換熱器中的?損較大，因此整個系統中的冷能利用率較低。

田堃（田堃,徐文東,梁嘉韻,李俊麗,熊凡凡. LNG冷能用于海水淡化技術研究與工程化設計[J]. 煤氣與熱力,2015,(03):20-25.）將冷媒直接接觸冷凍法與R410A作為冷媒的冷媒間接接觸冷凍法相比較，發現在LNG釋放的冷量和和海水吸收的冷量相同的情況下，直接法淡化海水的方案優于間接法海水淡化方案。

以上研究均是將LNG的冷能全部運用在海水淡化方案中，沒有考慮不同溫位冷能的利用，只是簡單的回收了部分冷能，造成了大量冷能的浪費。針對不同溫位ＬＮＧ冷能，需要綜合采取不同的回收方法進行ＬＮＧ冷能梯利用。

經檢索，已有專利采用了ＬＮＧ冷能梯利用，如專利CN102967099B和CN104803432A，但CN102967099B是將發電工質中的冷能與LNG的冷能放在多個相對獨立的的循環中利用，整個系統所需的設備較多，增加了系統的復雜程度；CN104803432A提出了一種利用LNG冷能的5級系統，由于此系統較復雜，因此對于對空間約束要求很高的FSRU不適用；且在CN104803432A中，LNG冷能分流式發電與海水淡化系統的關系只是簡單的串聯連接，是因為其發第一級發電工質的所釋放的冷能很難與海水淡化所需冷能的溫度匹配。