[發明專利]一種LNG輕烴分離耦合地熱閃蒸卡琳娜聯合循環發電系統

有效

• 申請號: 202010424348.9
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111577412B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 潘杰;李默翻;白俊華;唐凌虹;李冉;劉佳倫;翁羽
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: F01K23/00
• 分類號: F01K23/00;F01K23/10;F01K25/06;F24T10/20;C10L3/10;F03G4/02;F03G4/06
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 楊曄

一種LNG輕烴分離耦合地熱閃蒸卡琳娜聯合循環發電系統，包括LNG輕烴分離系統、地熱閃蒸循環系統、卡琳娜循環系統和天然氣直接膨脹系統；其中LNG輕烴分離系統用于C2+輕烴資源的回收；地熱閃蒸循環系統、卡琳娜循環系統和天然氣直接膨脹系統用于LNG冷能和中低溫地熱能耦合發電；本發明在提高地熱閃蒸/卡琳娜聯合循環發電效率的同時，實現了C2+輕烴資源的有效回收以及LNG冷能和地熱能的高效互補利用，具有結構合理緊湊、控制安全靈活、高效節能、實用性強及成本低廉的優點。

技術領域

本發明涉及一種LNG冷能和地熱能互補利用系統，具體涉及一種LNG輕烴分離耦合地熱閃蒸卡琳娜聯合循環發電系統。

背景技術

LNG(liquefied natural gas，液化天然氣)需要氣化至常溫后供給用戶使用。LNG在氣化過程中會釋放大約830～860kWh/kg的冷能，如果能夠對這部分冷能加以利用，會產生巨大的經濟效益。LNG中富含的C2+輕烴組分是非常優質的化工原料，可以用來生產許多具有高附加值的石化產品。將LNG冷能用于分離自身輕烴組分，能夠實現對LNG的高效利用，但對LNG冷能的利用率不高。

地熱閃蒸循環具有發電成本低、二氧化碳排放量少、不受天氣和季節氣候變化影響等優點，但其發電效率較低。卡琳娜循環采用氨水混合物作為工質，其吸熱蒸發過程為變溫過程，可以使熱源的放熱過程與混合工質的吸熱過程曲線更好的匹配，從而最大限度地降低放熱過程中的不可逆損失，提高其熱能利用效率。將LNG作為冷源能夠進一步提高其發電效率，但對LNG冷能的利用率不高。天然氣直接膨脹發電技術具有工藝簡單、成本低廉等優點，但僅能利用LNG的壓力能，同樣存在冷能利用率低的缺點。

綜上所述，LNG輕烴分離、地熱閃蒸循環和卡琳娜循環都只是對LNG冷能的單一利用，因此存在LNG冷能利用不充分、用冷溫位與LNG溫度不匹配等問題。

發明內容

為了解決上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供了一種LNG輕烴分離耦合地熱閃蒸卡琳娜聯合循環發電系統，該系統將LNG輕烴分離工藝、地熱閃蒸循環、卡琳娜循環和天然氣直接膨脹發電技術相結合，不僅能夠有效回收具有高附加值的C2+輕烴資源，同時實現了地熱能和LNG冷能的高效互補利用，提高了發電系統的熱效率和發電效率，具有結構合理緊湊、控制安全靈活、高效節能、實用性強以及成本低廉的優點。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種LNG輕烴分離耦合地熱閃蒸卡琳娜聯合循環發電系統，包括LNG輕烴分離系統、地熱閃蒸循環系統、卡琳娜循環系統和天然氣直接膨脹系統；

所述的LNG輕烴分離系統包括LNG泵1，LNG泵1的工質出口側接入三通器2的進口側，三通器2的出口側分為兩部分，一部分連入脫甲烷塔6的入料口I，另一部分連入第一換熱器3的冷流進口側，第一換熱器3的冷流出口側連入第二換熱器4的冷流進口側，第二換熱器4的冷流出口側連入閃蒸塔5的入料口，閃蒸塔5的釜液口與脫甲烷塔6的入料口II連通，脫甲烷塔6的底部出料口與第一節流閥7的進口側連通，第一節流閥7的出口側連入脫乙烷塔8的入料口，脫乙烷塔8的頂部出料口連入第二換熱器4的熱流進口側，閃蒸塔5的頂部出料口與脫甲烷塔6的頂部出料口分別與第一混合器9的兩個進口側連通；

所述的地熱閃蒸循環系統包括地熱水井23，地熱水井23的出口側連入第二節流閥18的進口側，第二節流閥18的出口側與第一分離器19的工質進口側相連通，第一分離器19的液相出口端連入第四換熱器13的熱流進口側，第一分離器19的氣相出口端連入第二透平膨脹機20的進口側，第二透平膨脹機20的出口側與第三換熱器10的熱流進口側相連通，第三換熱器10的熱流出口側連入泵21的工質進口側，泵21的工質出口側與第四換熱器13的熱流出口側分別連入第二混合器22的兩個進口側，第二混合器22的出口側通入回灌井24；