[發明專利]一種LNG衛星站冷能高效利用工藝

在審

• 申請號: 201811295143.4
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109339884A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 董靜雅;彭陽;何翠蘭
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F24F13/30;F28D7/08;F24S20/40
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 房立普

本發明公開了一種LNG衛星站冷能高效利用工藝，涉及LNG氣化工藝流程，低溫有機朗肯發電循環工藝流程，包括發電換熱中間介質循環工質工藝流程、供冷中間介質循環工質工藝流程、低溫冷庫循環載冷劑工藝流程、空調供冷循環冷媒工藝流程、太陽能?BOG制熱循環工質工藝流程；本發明基于LNG冷特性曲線，對LNG冷能發電?空調制冷集成工藝進行優化，確定了一種既高效又切實可行的LNG發電?冷庫?空調制冷集成工藝。增加了BOG輔助太陽能制熱循環模塊，充分利用LNG低品位冷能，將傳統的空調供冷技術細化為低溫冷庫與空調供冷兩個部分，充分利用LNG冷能，提高效率，達到LNG冷能梯級回收利用的目的。

技術領域

本發明涉及LNG冷能利用領域，具體的涉及一種LNG衛星站冷能高效利用工藝。

背景技術

從2006年底到2017年，中國已建成的LNG接收終端、LNG工廠以及LNG衛星站數量總計1630個，其中考慮在天然氣管網基礎建設相對落后或者輸氣管線不易到達的中小城市興建的LNG衛星站多達1121個，LNG衛星站冷能回收利用潛力巨大。但是，現有研究主要集中在規模較大的LNG氣化站冷能回收工藝，對規模較小的LNG衛星站冷能回收工藝研究較少。

LNG的氣化溫度范圍為-162℃至常溫，其能量品位很高，若將其直接用于不需要如此低溫的領域(如一般的冷庫或者冷水工藝)，在較大溫差的換熱過程中將造成大量損失。現有文獻調研發現，各種單一的LNG冷能利用方案大多只是考慮了冷能的回收能效(基于熱力學第一定律)，而沒有考慮冷能利用的效率(基于熱力學第二定律)。因此，從理論上說，對LNG冷能進行梯級利用是較好的方案。

研究表明，對LNG冷能梯級利用時，利用高品位冷能發電，利用低品位冷能進行空調供冷的方案可以在一定程度上提高效率，即，LNG冷能發電-空調制冷工藝。該工藝具有流程簡單，可操作性強，工藝設備投資少等優點。但該工藝存在以下問題：(1)空調制冷模塊，天然氣氣溫位區間為-60℃～10℃，空調制冷冷水溫位區間為0℃～20℃，溫差最大達到60℃左右，效率僅為19％。可以知道，LNG冷能溫度區間的差距較大，整體效率不高，不利于LNG冷能高效回收。(2)LNG冷能進行發電時，需要高溫熱源。LNG氣化站常用的高溫熱源為工業廢熱，即低溫煙氣，而針對LNG衛星站體積小、氣化量小的特點，無法將大量的工業廢熱納入循環。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種LNG衛星站冷能高效利用工藝，基于LNG冷特性曲線，對LNG冷能發電-空調制冷集成工藝進行優化，確定了一種既高效又切實可行的LNG發電-冷庫-空調制冷集成工藝，達到了LNG冷能梯級回收利用的目的。

本發明采用下述的技術方案：

一種LNG衛星站冷能高效利用工藝，涉及LNG氣化工藝流程，低溫有機朗肯發電循環工藝流程，包括發電換熱中間介質循環工質工藝流程、供冷中間介質循環工質工藝流程、低溫冷庫循環載冷劑工藝流程、空調供冷循環冷媒工藝流程、太陽能-BOG制熱循環工質工藝流程；

所述發電換熱中間介質循環工質工藝流程：發電換熱中間介質低溫儲罐中的發電換熱中間介質經發電換熱中間介質加壓泵加壓后在發電換熱中間介質換熱器進行換熱，然后經發電換熱中間介質常溫儲罐在第一LNG換熱器中完成換熱后，最后回到發電換熱中間介質低溫儲罐中繼續循環；

所述供冷中間介質循環工質工藝流程：管路中LNG經第二LNG換熱器加熱至常溫后進入配氣管網，供冷中間介質在第二LNG換熱器進行換熱后，經供冷中間介質加壓泵加壓，隨后依次進入冷庫換熱器、空調換熱器進行換熱，最后回到第二LNG換熱器繼續循環；

所述低溫冷庫循環工藝流程：管路中的載冷劑在冷庫換熱器換熱后，通過循環載冷劑泵加壓后分別經第一節流閥、第二節流閥、第三節流閥降壓至對應冷庫溫度的飽和壓力后，進入第一冷庫、第二冷庫、第三冷庫進行換熱，隨后匯聚到冷藏室進行換熱，最后回到冷庫換熱器繼續循環；