[發(fā)明專利]一種基于二氧化碳工質的LNG冷能回收發(fā)電方法及裝置

在審

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• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN111485965A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設計）人: 邸建軍;臧瑜鑫;郭曉坤;宋移團;高天
• 申請（專利權）人: 碧海舟（北京）節(jié)能環(huán)保裝備有限公司
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10;F01K25/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發(fā)明公開了一種基于二氧化碳工質的LNG冷能回收發(fā)電方法及裝置，其方法包括如下步驟：利用CO₂蒸發(fā)器將高壓液態(tài)CO₂轉化為高溫高壓的氣態(tài)CO₂，并將高溫高壓的氣態(tài)CO₂輸送到CO₂透平發(fā)電機；CO₂透平發(fā)電機利用高溫高壓的氣態(tài)CO₂發(fā)電，并將高溫高壓的氣態(tài)CO₂轉化為低溫低壓的氣態(tài)CO₂，并將低溫低壓的氣態(tài)CO₂輸送到LNG凝結器；LNG與低溫低壓的氣態(tài)CO₂通過LNG凝結器進行熱交換，得到液態(tài)CO₂和高壓天然氣；將液態(tài)CO₂通過CO₂加壓泵加壓后，得到高壓液態(tài)CO₂，并將高壓液態(tài)CO₂輸送至CO₂蒸發(fā)器，同時將高壓天然氣輸送至天然氣膨脹發(fā)電機發(fā)電。該發(fā)電方法能夠使其發(fā)電裝置具有節(jié)能環(huán)保、高發(fā)電效率、低操作成本的效果。

技術領域

本發(fā)明涉及發(fā)電技術領域，更具體的說是涉及一種基于二氧化碳工質的LNG冷能回收發(fā)電方法及裝置。

背景技術

21世紀，在人類迎來科技、經濟蓬勃發(fā)展的同時，也面臨者環(huán)境惡化、城市人口膨脹等各種問題的威脅，而能源短缺也是一個不容忽略的方面。為了優(yōu)化能源消費結構，改善生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，天然氣作為一種潔凈環(huán)保、優(yōu)質高效的能源燃料被世界各國廣泛利用，它的需求量也日益增加。天然氣是當今世界能源消耗中的重要組成部分，其與煤炭、石油并稱為世界能源的三大支柱。

液化天然氣是常壓或略高于常壓下利用低溫(-162℃)液化了的天然氣，簡稱LNG。LNG是氣田開采出來的天然氣經過脫水、脫酸性氣體和重烴類，然后壓縮、膨脹、液化而成的低溫液體。

目前，越來越多的天然氣被制作成LNG以方便運輸，但是制作LNG時消耗的8-10％能源大部分以冷能和壓力能的形式儲存在LNG中。用戶端將LNG氣化的過程中，大都使用膨脹閥，不但將這些冷能白白浪費掉了，甚至還要消耗一些熱量。

發(fā)電的朗肯循環(huán)過程中，做功后的低壓低溫氣體需要冷凝后再循環(huán)，這部分能量被浪費了，而且還需要消耗一定的能量從系統(tǒng)中移除這部分能量，消耗的能量與浪費的這部分能量成正比。以蒸汽為例，一個30MW的全凝式蒸汽輪機發(fā)電機，消耗能量150MW左右，冷凝釋放的能量可以占系統(tǒng)輸入能量的66％，因此發(fā)電效率很低，只有20％左右。而消耗150MW能量，采用CO₂作為工質發(fā)電，雖然工質循環(huán)量增加3.7倍，但冷凝消耗的能量只占輸入能量的34％，發(fā)電量也提高了2.46倍，效率超過49.65％。CO₂氣化點溫度低，高溫又很穩(wěn)定，因此不但可以適應蒸汽發(fā)電的溫度范圍，還可以適應一部分ORC發(fā)電的低溫范圍，此時無需消耗能量加熱，只需有合適的冷量即可完成朗肯循環(huán)。

由于CO₂的穩(wěn)定性很好，因此循環(huán)中基本不會損失，也不需要做處理，也就不需要處理的設備投資和運行費用，也避免了設備的腐蝕和結垢，熱效率穩(wěn)定。

因此，如何提供一種提高LNG冷能利用率和發(fā)電效率且低成本的基于二氧化碳工質的LNG冷能回收發(fā)電方法及裝置是本領域技術人員亟需解決的問題。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種提高LNG冷能利用率和發(fā)電效率且低成本的基于二氧化碳工質的LNG冷能回收發(fā)電方法及裝置。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種基于二氧化碳工質的LNG冷能回收發(fā)電方法，包括如下步驟：