[發明專利]用于交變負荷的LNG冷能梯度回收的系統及調峰方法

有效

• 申請號: 202110955922.8
• 申請日: 2021-08-19
• 公開（公告）號: CN113638806B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 蔣慶峰;宋肖;谷家揚;蔣志勇;張忠宇;李文娟
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: F02C6/00
• 分類號: F02C6/00;F01K7/02;F01K13/00;F01K13/02;F01K23/10;F01K27/00;F25J3/02;F25J3/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種用于交變負荷的LNG冷能梯度回收的系統及調峰方法。該系統包括一級冷能回收系統、二級冷能回收系統、三級冷能回收系統以及四級冷能回收系統。本發明的系統對LNG氣化工藝中?162℃至?5℃進行全溫區范圍的冷能回收，不僅優化天然氣燃氣輪機發電的效率，針對交變負荷下LNG冷能回收中換熱媒介進行優化，而且優化天然氣負荷交替變化影響的冷能回收裝置服役年限的問題。

技術領域

本發明涉及一種LNG氣化冷能利用回收系統，特別涉及一種用于交變負荷的LNG冷能梯度回收的系統及調峰方法。

背景技術

LNG是天然氣在脫酸脫水處理后，經過一系列低溫冷凍液化工藝得到的-162℃左右的液態碳氫混合物。在LNG接收站，需要將LNG氣化成約-5℃左右的NG后送入輸氣管網，氣化過程放出大量的冷量，其復溫至-5℃的顯熱和汽化潛熱合計約為830kj/kg。這一部分冷量常在LNG氣化器中隨著海水或空氣流失至環境中，造成了大量的能源浪費。所以，通過特定的工藝技術利用LNG冷量有著非常顯著的經濟效益和社會效益。然而LNG從-162℃左右氣化至-5℃左右，其整個溫差范圍廣泛，如何有針對性的對LNG的冷能進行系統化的利用仍有待解決。

天然氣的燃氣輪機循環主要包括壓氣機、燃燒室、燃氣輪機構成。其熱循環為布雷頓循環，由定熵壓縮過程1-2、定壓加熱過程2-3、定熵膨脹過程3-4和定壓放熱過程4-1組成。其燃氣輪機入口的空氣溫度對燃氣透平的工作效率影響明顯，因為空氣的密度隨著溫度的降低而降低，相同體積下的空氣，在經過降溫處理后進入燃氣輪機，其燃燒效果更優。

由于天然氣主要用于發電和城市燃氣，故LNG的氣化負荷隨著時間和季節交替而波動。針對冬季而言，白晝發電負荷大，夜晚發電負荷相對小，平衡用電負荷是主要問題。而夏季的晝夜發電負荷交替，如何充分利用空氣海水比熱的差異來使系統效率最優依然是需要進一步解決的問題。

另外，因對天然氣的需求負荷交替變化，故冷能利用設備的運行也交替撥動，而冷能利用裝置的交替開停機也會對裝置的服役年限存在不良影響。

發明內容

發明目的：為了解決現有技術的問題，本發明提供了一種用于交變負荷的LNG冷能梯度回收的系統及調峰方法，對LNG氣化工藝中-162℃至-5℃進行全溫區范圍的冷能回收，優化了天然氣燃氣輪機發電的效率，同時針對交變負荷下LNG冷能回收中換熱媒介進行優化，并且進一步優化了天然氣負荷交替變化影響的冷能回收裝置服役年限的問題。

技術方案：本發明所述的一種用于交變負荷的LNG冷能梯度回收的系統，包括一級冷能回收系統、二級冷能回收系統、三級冷能回收系統以及四級冷能回收系統；

所述一級冷能回收系統包括多級壓縮機、與多級壓縮機出口連通的第二換熱器、與第二換熱器出口連通的第一換熱器以及與第一換熱器出口連通的空分裝置，所述空分裝置的出口與第二換熱器的進口連通，所述多級壓縮機的出口設置有用于分流的第一三通閥，所述第二換熱器的出口設置有用于分流的第二三通閥，所述第一三通閥的出口與所述第二三通閥(TV-2)的出口在第三三通閥的進口處匯合，第三三通閥的出口與所述三級冷能回收系統相連；

所述二級冷能回收系統包括工質循環回路、二級發電循環回路和碳捕集回路；工質循環回路包括第一冷媒罐、與第一冷媒罐出口連通的第一冷媒泵、與第一冷媒泵出口連通的第三換熱器、與第三換熱器出口連通的第四換熱器、通過第四三通閥分別與第四換熱器的出口連通的第五換熱器以及第一膨脹發電機組，第一膨脹發電機組的出口以及第五換熱器的出口分別與第五三通閥的兩個進口連通，第五三通閥的出口與第三換熱器的進口連通，第三換熱器的出口與第六換熱器的進口連通，第六換熱器的出口與第一冷媒罐的進口連通，第五換熱器的出口與三級冷能回收系統相連；