[發(fā)明專利]帶碳捕集功能的LNG動力船余熱和冷能綜合利用系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210513467.0
• 申請日: 2022-05-12
• 公開（公告）號: CN114961899A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚壽廣;李辰;張成;喬鑫;吳婧;郎家偉
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號: F01K7/02
• 分類號: F01K7/02;F01K7/32;F25J3/04;F23J15/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張俊范

本發(fā)明公開了一種帶碳捕集功能的LNG動力船余熱和冷能綜合利用系統(tǒng)，包括空氣分離模塊、煙氣余熱利用模塊和低溫碳捕集模塊，空氣分離模塊利用兩級精餾后形成的廢氮及廢氬的冷能對空氣進(jìn)行預(yù)冷后進(jìn)入低溫碳捕集模塊利用，煙氣余熱利用模塊由高溫?zé)煔庾龉Γ閮杉壖壜?lián)朗肯循環(huán)提供熱能后進(jìn)入低溫碳捕集模塊為第三級有機(jī)朗肯循環(huán)提供熱能，低溫碳捕集模塊中LNG和空氣分離模塊分離的氧氣為第三級有機(jī)朗肯循環(huán)提供冷能，煙氣余熱利用模塊的煙氣在第三級有機(jī)朗肯循環(huán)換熱后一路與氧氣混合進(jìn)入發(fā)動機(jī)，一路經(jīng)過第三級有機(jī)朗肯循環(huán)冷卻后液化捕集。本發(fā)明對船舶余熱和冷能充分回收利用并對CO₂捕集，解決CO₂難以分離的問題，具有高效節(jié)能和零碳排放的特征。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種LNG動力船能力利用系統(tǒng)，特別是一種帶碳捕集功能的LNG動力船余熱和冷能綜合利用系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前的遠(yuǎn)洋LNG燃料動力船在供給主機(jī)天然氣燃料前，主要是通過汽化器使LNG與海水換熱，LNG在汽化升溫時(shí)釋放的冷能(約840kJ/kg)隨低溫海水排入海中，白白浪費(fèi)。同時(shí)，船舶運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的余熱約占整個動力系統(tǒng)能量消耗的50％，現(xiàn)有技術(shù)和應(yīng)用大多是使用系統(tǒng)體積龐大的水蒸氣動力循環(huán)來回收煙氣余熱，經(jīng)濟(jì)性較差。另外，一艘LNG動力船每年的CO₂排放量十分龐大，因此，對LNG動力船進(jìn)一步碳捕集減排意義重大。

公開號為CN113309985A的中國專利提出了一種零碳排放的LNG燃料動力船冷能余熱綜合梯級利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)中LNG和載冷劑之間通過換熱，實(shí)現(xiàn)LNG冷能梯級利用；船舶主機(jī)通過換熱器和蒸汽透平連接實(shí)現(xiàn)尾氣余熱梯級利用；CO₂液化捕獲子系統(tǒng)中船舶主機(jī)產(chǎn)生的CO₂通過換熱器和海水淡化蒸發(fā)器連接，海水淡化蒸發(fā)器通過汽分離器和液態(tài)CO₂儲罐連接實(shí)現(xiàn)CO₂的液化捕獲；該發(fā)明提高了船舶能源利用率，同時(shí)減少碳排放，實(shí)現(xiàn)船舶能源利用系統(tǒng)的節(jié)能減排。但該系統(tǒng)僅提及CO₂中水蒸氣的分離方法而未提及如何將船舶主機(jī)煙氣中CO₂分離出來的方法。同時(shí)，高溫?zé)煔庥糜谒魵鈩恿ρh(huán)不僅設(shè)備體積龐大，而且出口煙氣在進(jìn)入海水淡化裝置前仍有大量余熱可供回收利用。

公開號為CN112833325A的中國專利提出了一種LNG動力船利用燃料冷能的脫碳系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括：LNG供給系統(tǒng)、CO₂捕集與分離系統(tǒng)、CO₂液化系統(tǒng)、干冰合成系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用LNG動力船上的燃料冷能對船舶主機(jī)燃燒燃料產(chǎn)生的CO₂氣體進(jìn)行液化進(jìn)而制成干冰投入海底封存，還可以將干冰運(yùn)輸?shù)疥懙厣瞎┕I(yè)制堿或其他所需，能夠?qū)崿F(xiàn)LNG動力船的零碳排放。但系統(tǒng)中的吸收液易被煙氣中的硫化物等排放物污染導(dǎo)致再生能力降低，系統(tǒng)維護(hù)成本大且難以實(shí)現(xiàn)零碳排放。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種帶碳捕集功能的LNG動力船余熱和冷能綜合利用系統(tǒng)，一方面解決現(xiàn)有船用碳捕集技術(shù)未能完全捕獲發(fā)動機(jī)運(yùn)行時(shí)反應(yīng)生成CO₂的問題，另一方面解決LNG動力船主機(jī)余熱和LNG汽化冷能利用率低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：一種帶碳捕集功能的LNG動力船余熱和冷能綜合利用系統(tǒng)，包括空氣分離模塊、煙氣余熱利用模塊和低溫碳捕集模塊，

所述空氣分離模塊包括空氣依次進(jìn)行多級冷卻增壓和兩級精餾的流路，空氣經(jīng)過所述兩級精餾后形成的廢氮及廢氬用于對空氣進(jìn)行多級冷卻增壓中除末級冷卻外的前級冷卻并流入所述低溫碳捕集模塊，空氣經(jīng)過所述兩級精餾后形成的氧氣用于對空氣進(jìn)行多級冷卻增壓中的末級冷卻并流入所述低溫碳捕集模塊；