[發明專利]一種LNG冷能梯級利用控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201910672938.0
• 申請日: 2019-07-24
• 公開（公告）號: CN110529208B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 戴義平;鄭少雄;陳康;杜洋
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F01K13/02
• 分類號: F01K13/02;F01K11/02;F01K23/10;F01D15/10;F02C6/00;F25J3/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

本發明公開了一種LNG冷能梯級利用控制系統及控制方法，包括：空氣分離系統，用于輸入待分離空氣及超低溫液化天然氣，用于輸出一次升溫后的天然氣，輸出液態O₂；換熱器H₂，用于輸入一次升溫后的天然氣，用于輸入待換熱的CO₂，用于輸出液態CO₂，用于輸出二次升溫后的天然氣；透平T₁，用于輸入二次升溫后的天然氣，用于輸出一次降溫降壓后的天然氣；換熱器H₁，用于輸入一次降溫降壓后的天然氣，用于輸入待換熱的載冷劑，用于輸出換熱后的載冷劑，用于輸出三次升溫后的天然氣；透平T₂，用于輸入三次升溫后的天然氣，用于輸出二次降溫降壓后的天然氣。本發明能夠合理利用LNG的冷量，可實現液化天然氣冷量利用的最大化并轉變成高品質的電能。

技術領域

本發明屬于LNG冷能梯級利用技術領域，特別涉及一種LNG冷能梯級利用控制系統及控制方法。

背景技術

根據世界一次能源的消費結構分析，石油占比32.9％，煤炭占29.2％，天然氣占23.8％，其他可再生能源占2.8％，未來的發展石油消費占比將逐漸降低。我國對煤炭重度依賴，而煤炭燃燒產生的氮氧化物和煙塵將對環境造成重大的影響，與石油和煤炭相比較天然氣的主要產物主要是二氧化碳和水，具有成比較低、污染物排放量小的特點。天然氣資源豐富，且具有高效、熱值高、潔凈、污染小、可持續性等特點，隨著天然氣貿易的增長，超低溫液化天然氣(Liquefied Natural Gas，LNG)日益受到關注。LNG沸點溫度為-162℃，包含冷能大約為840kJ/kg，約270(kw.h)/t，實際可用約240(kw.h)/t。2005年世界天然氣消費量為2.77萬億立方米，近年來，天然氣的消費占比逐年提高。

目前，中國天然氣消費比重為5.9％，隨著國家清潔能源可持續發展戰略的推進，到2020年中國天然氣在一次能源結構中占比將提高到10％，年消費量將達到3600億立方米，目標在2030年實現天然氣在一次能源消費占比重將達到15％，年消費量將達到6000億立方米。因此，合理的利用LNG的冷能對能源的消費結構將產生顯著的影響。現如今LNG大量應用于冷能發電、低溫空分、低溫冷凍、低溫粉碎、制取干冰、海水淡化、冰雪世界、食品冷凍以及供冷等多方面冷能梯級利用。在我國提出“煤改氣”的大環境下，對利用天然氣的燃氣蒸汽聯合循環具有重要的研究意義。

綜上，亟需一種新的LNG冷能利用控制系統及控制方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種LNG冷能梯級利用控制系統及控制方法，以解決上述存在的一個或多個技術問題。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的一種LNG冷能梯級利用控制系統，包括：

空氣分離系統，用于輸入待分離空氣及超低溫液化天然氣，用于輸出一次升溫后的天然氣，輸出液態O₂；其中，輸入的超低溫液化天然氣溫度范圍為-162℃～-120℃；

換熱器H₂，用于輸入所述空氣分離系統輸出的一次升溫后的天然氣，用于輸入待換熱的CO₂，用于輸出液態CO₂，用于輸出二次升溫后的天然氣；其中，一次升溫后的天然氣的溫度范圍為-110℃～-90℃；

透平T₁，用于輸入所述換熱器H₂輸出的二次升溫后的天然氣，用于輸出一次降溫降壓后的天然氣，用于帶動發電機G₁發電；其中，二次升溫后的天然氣的溫度范圍為-80℃～-60℃；

換熱器H₁，用于輸入所述透平T₁輸出的一次降溫降壓后的天然氣，用于輸入待換熱的載冷劑，用于輸出換熱后的載冷劑，用于輸出三次升溫后的天然氣；