[發明專利]利用LNG冷能的多級朗肯發電循環耦合水合物儲能的系統

在審

• 申請號: 202211257245.3
• 申請日: 2022-10-14
• 公開（公告）號: CN115596528A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 周天;劉靜遠;楊聲
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: F01K23/10
• 分類號: F01K23/10;F01K23/02;F01K25/10;F25C1/00;F17D3/01;F17D1/14
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 胡喜舟

1.一種利用LNG冷能的多級朗肯發電循環耦合水合物儲能的系統，其特征在于，包括：燃燒發電系統、有機朗肯循環系統、跨臨界二氧化碳循環系統、二氧化碳水合物儲能系統、海水制冰循環系統；其中，LNG依次通過有機朗肯循環系統、跨臨界二氧化碳循環系統、二氧化碳水合物儲能系統、海水制冰循環系統；燃燒發電系統產生的高溫余熱依次通過跨臨界二氧化碳循環和有機朗肯循環的蒸發器提供熱量。

2.根據權利要求1所述的利用LNG冷能的多級朗肯發電循環耦合水合物儲能的系統，其特征在于，所述燃燒發電系統包括第一壓縮機(1)、中間冷卻換熱器(2)、第二壓縮機(3)、空氣儲罐(4)、第一截止閥(5)、燃燒器(6)、第一膨脹機(7)、第一發電機(8)；其中，第一壓縮機(1)出口側連接中間冷卻換熱器(2)的熱流進口側，中間冷卻換熱器(2)的熱流出口側與第二壓縮機(3)的進口側相連通，第二壓縮機(3)的出口側與空氣儲罐(4)的進口側連通，空氣儲罐(4)的出口側與第一截止閥(5)的進口側連通，第一截止閥(5)的出口側與燃燒器(6)的進口側連通，燃燒器(6)的出口側與第一膨脹機(7)的進口側連通，第一膨脹機(7)的出口側與跨臨界二氧化碳循環中的第二蒸發器(16)的熱流進口側相連通，第二蒸發器(16)的熱流出口側與有機朗肯循環中的第一蒸發器(10)的熱流進口側相連通：第一膨脹機(7)與第一發電機(8)電連接。

3.根據權利要求2所述的利用LNG冷能的多級朗肯發電循環耦合水合物儲能的系統，其特征在于，所述燃燒器(6)的燃料種類為甲烷；所述中間冷卻換熱器(2)的冷流種類為水。

4.根據權利要求1所述的利用LNG冷能的多級朗肯發電循環耦合水合物儲能的系統，其特征在于，所述有機朗肯循環系統包括第二膨脹機(11)、第二發電機(12)、第一回熱器(9)、第一冷凝器(13)、第一工質泵(14)、第一蒸發器(10)；其中，第二膨脹機(11)的出口側與第一回熱器(9)的熱流進口側相連通，第一回熱器(9)的熱流出口側與第一冷凝器(13)的熱流進口側相連通，第一冷凝器(13)的熱流出口側與第一工質泵(14)的進口側相連通，第一工質泵(14)的出口側與第一回熱器(9)的冷流進口側相連通，第一回熱器(9)的冷流出口側與第一蒸發器(10)的冷流進口側相連通，第一蒸發器(10)的冷流出口側與第二膨脹器(11)的進口側相連通；第二膨脹機(11)與第二發電機電(12)連接。

5.根據權利要求4所述的利用LNG冷能的多級朗肯發電循環耦合水合物儲能的系統，其特征在于，所述第一工質泵(14)的工質為丙烷，有機朗肯循環系統中的循環高壓與低壓分別為6000kPa和100kPa。

6.根據權利要求1所述的利用LNG冷能的多級朗肯發電循環耦合水合物儲能的系統，其特征在于，所述跨臨界二氧化碳循環系統包括第三膨脹機(17)、第三發電機(18)、第二回熱器(15)、第二冷凝器(19)、第二工質泵(20)、第二蒸發器(16)；其中，第三膨脹機(17)的出口側與第二回熱器(15)的熱流進口側相連通，第二回熱器(15)的熱流出口側與第二冷凝器(19)的熱流進口側相連通，第二冷凝器(19)的熱流出口側與第二工質泵(20)的進口側相連通，第二工質泵(20)的出口側與第二回熱器(15)的冷流進口側相連通，第二回熱器(15)的冷流出口側與第二蒸發器(16)的冷流進口側相連通，第二蒸發器(16)的冷流出口與第三膨脹機(17)的進口側相連通；第三膨脹機(17)與第三發電機(18)電連接。

7.根據權利要求6所述的利用LNG冷能的多級朗肯發電循環耦合水合物儲能的系統，其特征在于，所述第二工質泵(20)的工質為二氧化碳，跨臨界二氧化碳循環系統的循環高壓與低壓分別為21000kPa和4000kPa。