[發明專利]LNG船冷能循環存儲及冷能綜合利用系統及其工作方法

在審

• 申請號: 202210640432.3
• 申請日: 2022-06-08
• 公開（公告）號: CN114909605A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 楊興林;彭艷;劉春艷;潭牛高;郭靜
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: F17C9/04
• 分類號: F17C9/04;F17C6/00;F17C13/00;F17C13/04;F17D1/00;F17D3/01;F01K23/06;F01N5/02;F02G5/04;F02M21/02;F02M21/06;F25B41/40;F25B43/00
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 胡定華

本發明公開了一種LNG船冷能循環存儲及冷能綜合利用系統及其工作方法，該系統包括煙氣處理單元、LNG氣化單元、空調制冷單元和低溫發電單元，LNG氣化后供內燃機工作，內燃機產生的高溫煙氣通過煙氣處理與LNG冷能換熱產生二氧化碳氣液混合物，其中液態二氧化碳收集進液態二氧化碳儲罐，氣態二氧化碳用于船舶的空調制冷單元；當空調系統需要的冷量過多時，通過控制電磁膨脹閥調整液化二氧化碳汽化進入氣態二氧化碳緩沖罐中，以實現空調制冷單元需要的冷量和電量過多的需求。本發明通過利用液態二氧化碳儲存和釋放冷能，可調整實現空調制冷單元制冷需求，通過高效利用二氧化碳的冷能，增強了LNG船能量回收利用效率，可實現內燃機的零碳排放功能。

技術領域

本發明涉及環境保護和能源高效利用領域，尤其涉及一種LNG船冷能循環存儲及冷能綜合利用系統及其工作方法。

背景技術

在我國傳統能源仍然是最主要的能源供給來源，但是國際海事組織為加強全球海洋燃料許用含硫量的管控新標準指出，在2020年，全球范圍內海洋燃料的含硫量不得高于%，傳統以燃油為動力的船舶硫排放量遠高于該標準，所以對船舶動力方式的轉變提出了迫切要求。LNG船采用天然氣燃料，有著污染小、價格低的特點，因此LNG船是未來船舶發展的大勢所趨。現階段LNG船多采用汽化器或廢氣鍋爐進行加熱，大量LNG氣化所釋放的冷能被浪費，且LNG船通常處于海上航行狀態，受航線、季節氣候以及航速 變化等影響，供應至動力系統的LNG燃料需求量通常處于變化狀態，使得LNG氣化時釋放的冷能與用冷存在不同步、不匹配的技術難題。為實現冷、電、熱的最優匹配，從而實現能量的梯級利用。因此，研發一種LNG船的冷能存儲及冷/熱能綜合利用的系統已經迫在眉睫。

申請號為202111320188 .4的中國發明專利，公開了一種LNG船的冷能存儲及冷/熱能綜合利用系統，包括LNG再氣化子系統、空氣液化子系統、冷能發電子系統和供冷子系統。該發明系統從理論上利用LNG再氣化產生的冷能梯級利用和燃燒產生的廢熱能，同時利用液態空氣進行冷能儲存。然而該發明系統產冷和用冷只能分別進行，沒有解決真正意義上的產冷和用冷、發電和用電不同步、不匹配的技術難題。

申請號為201910444288.4的中國發明專利，公開了一種利用LNG冷能梯級復合循環回收CO₂的零排放動力系統，通過將LNG梯級升溫子系統和煙氣梯級降溫子系統相耦合，實現了二氧化碳的零排放功能，然而其冷能利用效率并不高。本發明將所收集的氣態二氧化碳與空調制冷單元相結合，且可以滿足空調制冷單元所需冷量和電量過多的需求，進一步地提升了LNG船的能量利用效率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種LNG船冷能循環存儲及冷能綜合利用系統及其工作方法，通過利用LNG氣化所釋放的冷能對內燃機所釋放的尾氣進行處理和二氧化碳回收，將分離出的氣態二氧化碳用于船舶的空調制冷單元，并通過利用分離出的液態二氧化碳儲存和釋放冷能來實現空調制冷單元冷量和電量需要過多的需求，能進一步提升LNG船能量綜合利用效率和經濟效益。

本發明為實現上述發明目的采用如下技術方案：

一種LNG船冷能循環存儲及冷能綜合利用系統，包括煙氣處理單元、LNG氣化單元、空調制冷單元和低溫發電單元，所述煙氣處理單元由內燃機、煙氣催化轉化器、余熱回收器、吸附裝置、第一壓縮機、第一冷凝器的進口a、第一冷凝器的出口b、第二冷凝器的進口e、第二冷凝器的出口f、氣液分離器的進口i、氣液分離器的出口j、二氧化碳儲液罐通過管道依次聯通構成；所述LNG氣化單元由LNG儲液罐、第一調節閥、第二冷凝器的進口h、第二冷凝器的出口g、第一冷凝器的進口d、第一冷凝器的出口c、內燃機通過管道依次聯通構成；所述空調制冷單元由氣液分離器的出口k、氣態二氧化碳緩沖罐、制冷子單元、第二壓縮機、第二冷凝器的進口e、第二冷凝器的出口f、氣液分離器的進口i通過管道依次聯通構成；所述低溫發電單元由第三蒸發器的出口p、透平器、汽化器的進口m、汽化器的出口o、離心泵、第三蒸發器的進口q通過管道依次聯通構成。