CN105401985A - 分布式能源站气化lng的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分布式能源站气化LNG的系统及方法，所述系统包括气化装置、燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机及凝汽器，气化装置的输气口与燃气轮机的进气口连接，燃气轮机的排烟口与余热锅炉连接，余热锅炉的排汽口与蒸汽轮机的进汽口连接，蒸汽轮机的排汽口与凝汽器的进汽口连接，凝汽器的凝结水出口与余热锅炉的凝结水入口连接，凝汽器的进水口与供水管连接，凝汽器的出水口与回水管连接，回水管分成两路，其中一路与气化装置的进水口连接，另一路与蓄水池连接，蓄水池与大气联通，气化装置的出水口与供水管连接。该系统及方法不仅具有能源利用率高、电厂经济性好的优点，且能避免可燃气体被带入蒸汽循环热力系统的问题，降低人身安全风险。

Description

分布式能源站气化LNG的系统及方法

技术领域

本发明涉及LNG气化技术，特别涉及一种分布式能源站气化LNG的系统及方法。

背景技术

分布式能源是分布在用户端的能源综合利用系统，追求能源梯级利用以达到较高的能源利用效率。原动机为小型燃气轮机的分布式能源系统一般以天然气作为燃料，在某些管道气源不稳定的分布式能源站中，往往另外设立一座LNG(液化天然气)气化站，保证在管道气无法满足机组正常运行的供应量时，利用槽车运输液化天然气，在气化站中对液化天然气进行气化、调压后，通过管道将天然气输送给原动机。LNG气化吸热一般采用空温式气化器和水浴式气化器，空温式气化器利用空气作为热源，提供LNG气化需要的热量，其体型较大，气化能力较小，一般不适用于耗气量较大的分布式能源站。水浴式气化器的热源来自于热水炉提供的热水，LNG气化需要热水炉额外消耗一部分天然气，气耗量增加，由于在小型燃烧炉内燃烧，燃烧控制不均匀，并通过中间介质热水提供LNG气化所需的热量，能源利用效率较低，并对大气排放较高温度的烟气，不利于减少污染物排放，且天然气分多支路运行和控制，不利于可燃气体泄漏监测，存在较高的燃气泄漏和爆燃等安全风险。

或者一般的，天然气通过燃气轮机做功发电，排烟余热加热蒸汽进入蒸汽轮机做功发电，高热值的蒸汽在蒸汽轮机中间被抽取一部分，通往LNG气化系统，通过气化器，利用高品位的蒸汽汽化潜热气化LNG，蒸汽温度较高，属于压力管道，气化器也属于压力容器，这些设备和管道的安全要求等级较高，提高了气化设备造价；另外蒸汽冷却凝结成水，为了回收较高质量的工质，凝结水被重新升压排进蒸汽循环的热力系统中，由于气化器有破管的风险，天然气有可能窜入蒸汽和凝结水系统中，泄漏的天然气随即被带入热力系统的管道和设备中，有再泄漏和爆燃的安全隐患。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术的缺陷，提供一种分布式能源站气化LNG的系统及方法，不仅具有能源利用率高、电厂经济性好的优点，而且能避免可燃气体被带入蒸汽轮机为主的蒸汽循环热力系统的问题，降低人身安全风险。

其技术方案如下：

一种分布式能源站气化LNG的系统，包括气化装置、燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机及凝汽器，所述气化装置的输气口与燃气轮机的进气口连接，所述燃气轮机的排烟口与余热锅炉连接，所述余热锅炉的排汽口与蒸汽轮机的进汽口连接，所述蒸汽轮机的排汽口与凝汽器的进汽口连接，所述凝汽器的凝结水出口与余热锅炉的凝结水入口连接，所述凝汽器的进水口与供水管连接，所述凝汽器的出水口与回水管连接，所述回水管分成两路，其中一路与气化装置的进水口连接，另一路与蓄水池连接，所述蓄水池与大气联通，所述气化装置的出水口与供水管连接。

其进一步技术方案如下:

所述的分布式能源站气化LNG的系统还包括冷却塔，所述蓄水池的出水口与冷却塔的进水口连接，所述冷却塔的出水口与供水管连接。

所述凝汽器与余热锅炉连通管路上设置有给水泵。

所述气化装置与供水管的连通管路上设置有第一循环水泵，所述冷却塔与供水管的连通管路上设有第二循环水泵。

所述燃气轮机的输出轴与第一发电机连接，所述蒸汽轮机的输出轴与第二发电机连接。

所述气化装置包括气化器及LNG储罐，所述气化器的进水口与回水管连接，所述气化器的出水口与供水管连接，所述LNG储罐与气化器连接，且LNG储罐与气化器的连通管路上设有LNG输送泵。

一种分布式能源站气化LNG的方法，包括如下步骤：

将LNG储罐中的液化天然气抽出并通过LNG输送泵输送至气化器；

将燃气轮机产生的高温烟气输入余热锅炉，加热给水产生高温蒸汽进入蒸汽轮机，蒸汽轮机做功后的乏汽进入凝汽器；

将冷却循环水供水输入凝汽器冷却乏汽，乏汽经过凝汽器冷却变成凝结水，经过给水泵升压再次进入余热锅炉，同时冷却循环水吸收乏汽热量温度升高形成循环水回水；

将循环水回水分成两路，其中一路排入与大气联通的蓄水池，再进入冷却塔冷却，另一路进入气化器提供热量供LNG气化，两路循环水回水冷却后形成冷却循环水供水输入凝汽器。

下面对前述技术方案的优点或原理进行说明：

上述分布式能源站气化LNG的系统及方法，利用循环水废热，作为LNG气化热源，提供LNG气化需要的热量，不需要额外消耗天然气，也无需设置热水炉，同时减少了循环水回水对外热量污染排放，避免了采用热水炉气化LNG引起的高温烟气污染排放，提高社会效益。能源站系统简化，投资降低，耗气量少，能源利用率高，经济性好，而且循环水回水换热后排入联通大气的蓄水池，排放端开放，即使在换热过程中有天然气泄漏进入循环水系统，最终将在蓄水池中排空大气稀释，减少可燃气体聚集爆燃的安全隐患，更避免被带入蒸汽轮机为主的蒸汽循环热力系统，降低人身安全风险。部分或全部循环水回水由气化装置冷却，可以大幅降低循环水回水在冷却塔中冷却的风机功率，降低厂用电率，提高分布式能源站经济性。LNG得到稳定的气化热源，保障了能源站的安全运行。符合国家推行的深度节能减排政策，可以使能源站投资和运营方较易实现节能减排目标。

附图说明

图1为本发明实施例所述分布式能源站气化LNG的系统流程示意图一；

图2为本发明实施例所述分布式能源站气化LNG的系统流程示意图二。

附图标记说明：

1、LNG槽车，2、LNG储罐，3、LNG输送泵，4、气化器，5、燃气轮机，6、第一发电机，7、余热锅炉，8、蒸汽轮机，9、第二发电机，10、凝汽器，11、给水泵，12、第二循环水泵，13、第一循环水泵，14、冷却塔，15、蓄水池，101、液态LNG，102、天然气，103、高温烟气，201、高温蒸汽，202、乏汽，203、凝结水，301、供水管，302、回水管，401、循环水供水第二路，402、循环水回水第二路，501、循环水供水第一路，502、循环水回水第一路。

具体实施方式

如图1至2所示，一种分布式能源站气化LNG的系统，包括气化装置、燃气轮机5、余热锅炉7、蒸汽轮机8及凝汽器10，所述气化装置包括气化器4及LNG储罐2，LNG槽车1输入LNG至LNG储罐2中，所述LNG储罐2与气化器4连接，且LNG储罐2与气化器4的连通管路上设有LNG输送泵3，所述气化装置的输气口与燃气轮机5的进气口连接，所述燃气轮机5的排烟口与余热锅炉7连接，所述余热锅炉7的排汽口与蒸汽轮机8的进汽口连接，所述蒸汽轮机8的排汽口与凝汽器10的进汽口连接，所述凝汽器10的凝结水出口与余热锅炉7的凝结水入口连接，所述凝汽器10的进水口与供水管301连接，所述凝汽器10的出水口与回水管302连接，所述回水管302分成两路，其中循环水回水第一路502与气化器4的进水口连接，循环水回水第二路402与蓄水池15连接，所述蓄水池15与大气联通，所述气化器4的出水口与供水管301连接。

所述分布式能源站气化LNG的系统，利用循环水废热，作为LNG气化热源，提供LNG气化需要的热量，不需要额外消耗天然气，也无需设置热水炉，同时减少了循环水回水对外热量污染排放，避免了采用热水炉气化LNG引起的高温烟气污染排放，提高社会效益。能源站系统简化，投资降低，耗气量少，能源利用率高，经济性好，而且循环水回水换热后排入联通大气的蓄水池15，排放端开放，即使在换热过程中有天然气泄漏进入循环水系统，最终将在蓄水池15中排空大气稀释，减少可燃气体聚集爆燃的安全隐患，更避免被带入蒸汽轮机8为主的蒸汽循环热力系统，降低人身安全风险。部分或全部循环水回水由气化装置冷却，可以大幅降低循环水回水在冷却塔14中冷却的风机功率，降低厂用电率，提高分布式能源站经济性。LNG得到稳定的气化热源，保障了能源站的安全运行。符合国家推行的深度节能减排政策，可以使能源站投资和运营方较易实现节能减排目标。气化装置可以为能源站提供燃料，也可以为居民或工业提供天然气。

如图1所示，所述的分布式能源站气化LNG的系统还包括冷却塔14，所述蓄水池15的出水口与冷却塔14的进水口连接，所述冷却塔14的出水口与供水管301连接，冷却塔14对循环水回水第二路402进行冷却，冷却后的循环水回水作为冷却循环水供水输入凝汽器10对乏汽202进行冷却。如图2所示，也可以将循环水回水第二路402直接排入对外环境的海、江、河、湖以及城市中水处理站等达到开式循环，由对外环境的海、江、河、湖以及城市中水处理站等为凝汽器10提供冷却循环水供水。即使在气化换热过程中有天然气泄漏进入循环水系统，最终将排空大气稀释，减少可燃气体聚集爆燃的安全隐患，更避免被带入蒸汽轮机8为主的蒸汽循环热力系统，降低人身安全风险。

所述燃气轮机5的输出轴与第一发电机6连接，天然气102进入燃气轮机5，燃气轮机5运行带动第一发电机6发电，所述蒸汽轮机8的输出轴与第二发电机9连接，燃气轮机5的高温烟气103进入余热锅炉7，加热给水产生高温蒸汽201，进入蒸汽轮机8，带动第二发电机9发电，所述凝汽器10与余热锅炉7连通管路上设置有给水泵11，做功后的乏汽202经过凝汽器10冷却变成凝结水203，经过给水泵11升压，再次进入余热锅炉7。所述气化装置与供水管301的连通管路上设置有第一循环水泵13，所述冷却塔14与供水管301的连通管路上设有第二循环水泵12。循环水供水第二路401和循环水供水第一路501分别经第二循环水泵12和第一循环水泵13升压后汇合，构成冷却循环水供水进入凝汽器10。

一种分布式能源站气化LNG的方法，包括如下步骤：

将LNG储罐2中的液态LNG101抽出并通过LNG输送泵3输送至气化器4；

将燃气轮机5产生的高温烟气103输入余热锅炉7，加热给水产生高温蒸汽201进入蒸汽轮机8，蒸汽轮机8做功后的乏汽202进入凝汽器10；

将冷却循环水供水输入凝汽器10冷却乏汽202，乏汽202经过凝汽器10冷却变成凝结水203，经过给水泵11升压再次进入余热锅炉7，同时冷却循环水吸收乏汽202热量温度升高形成循环水回水；

将循环水回水分成两路，其中一路排入与大气联通的蓄水池15，再进入冷却塔14冷却，另一路进入气化器4提供热量供液态LNG气化，气化后的天然气102输入燃气轮机5，两路循环水回水冷却后形成冷却循环水供水输入凝汽器10。

所述分布式能源站气化LNG的方法，利用循环水废热，作为LNG气化热源，提供LNG气化需要的热量，同时不需要额外消耗天然气，也无需设置热水炉，能源站系统简化，投资降低，耗气量少，能源利用率高，且循环水回水换热后排入联通大气的蓄水池15，排放端开放，即使在气化换热过程中有天然气泄漏进入循环水系统，最终将在蓄水池15中排空大气稀释，减少可燃气体聚集爆燃的安全隐患，更避免被带入蒸汽轮机8为主的蒸汽循环热力系统，降低人身安全风险。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种分布式能源站气化LNG的系统，其特征在于，包括气化装置、燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机及凝汽器，所述气化装置的输气口与燃气轮机的进气口连接，所述燃气轮机的排烟口与余热锅炉连接，所述余热锅炉的排汽口与蒸汽轮机的进汽口连接，所述蒸汽轮机的排汽口与凝汽器的进汽口连接，所述凝汽器的凝结水出口与余热锅炉的凝结水入口连接，所述凝汽器的进水口与供水管连接，所述凝汽器的出水口与回水管连接，所述回水管分成两路，其中一路与气化装置的进水口连接，另一路与蓄水池连接，所述蓄水池与大气联通，所述气化装置的出水口与供水管连接。

2.如权利要求1所述的分布式能源站气化LNG的系统，其特征在于，还包括冷却塔，所述蓄水池的出水口与冷却塔的进水口连接，所述冷却塔的出水口与供水管连接。

3.如权利要求2所述的分布式能源站气化LNG的系统，其特征在于，所述凝汽器与余热锅炉连通管路上设置有给水泵。

4.如权利要求2所述的分布式能源站气化LNG的系统，其特征在于，所述气化装置与供水管的连通管路上设置有第一循环水泵，所述冷却塔与供水管的连通管路上设有第二循环水泵。

5.如权利要求2所述的分布式能源站气化LNG的系统，其特征在于，所述燃气轮机的输出轴与第一发电机连接，所述蒸汽轮机的输出轴与第二发电机连接。

6.如权利要求2所述的分布式能源站气化LNG的系统，其特征在于，所述气化装置包括气化器及LNG储罐，所述气化器的进水口与回水管连接，所述气化器的出水口与供水管连接，所述LNG储罐与气化器连接，且LNG储罐与气化器的连通管路上设有LNG输送泵。

7.一种分布式能源站气化LNG的方法，其特征在于，包括如下步骤：

将LNG储罐中的液化天然气抽出并通过LNG输送泵输送至气化器；

将燃气轮机产生的高温烟气输入余热锅炉，加热给水产生高温蒸汽进入蒸汽轮机，蒸汽轮机做功后的乏汽进入凝汽器；

将冷却循环水供水输入凝汽器冷却乏汽，乏汽经过凝汽器冷却变成凝结水，经过给水泵升压再次进入余热锅炉，同时冷却循环水吸收乏汽热量温度升高形成循环水回水；

将循环水回水分成两路，其中一路排入与大气联通的蓄水池，再进入冷却塔冷却，另一路进入气化器提供热量供LNG气化，两路循环水回水冷却后形成冷却循环水供水输入凝汽器。