CN105545390A - 一种lng冷能梯级利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及能量的转换利用领域。从冷能利用角度出发，将LNG冷能与燃煤废气余热联合应用，提高了LNG冷能利用率，达到了节能减排的目的。本专利涉及一种LNG冷能梯级利用方法，方法涉及的装置主要由：LNG加压泵(1)；冷凝器I(2)；工质泵I(3)；蒸发器I(4)；膨胀透平机I(5)；发电机I(6)；冷凝器Ⅱ(7)；工质泵Ⅱ(8)；蒸发器Ⅱ(9)；膨胀透平机Ⅱ(10)；发电机Ⅱ(11)；节流阀(12)；气体压缩机(13)；废气预冷器(14)；混合器(15)；CO2液化器(16)；气液分离器(17)组成，本发明主要应用于LNG冷能发电及CO2液化。

Description

一种LNG冷能梯级利用方法
技术领域
本发明涉及一种LNG冷能梯级利用方法，依据LNG的汽化特性曲线，将LNG冷能与燃煤废气余热联合应用，建立LNG冷能梯级回收利用系统，在利用冷能和燃煤废气余热发电的同时，可以对燃煤废气中的CO2进行液化捕集。达到了节能减排的目的，属于能量的转换利用领域。
背景技术
2015年12月12日巴黎气候变化大会通过全球气候变化新协定，《巴黎协定》中指出各方将加强对气候变化威胁的全球应对，并定下了本世纪下半叶实现温室气体净零排放的目标。而我国是以煤炭为一次性能源、以火力发电为主的国家，以300MW燃煤机组为例，其CO2年排放量约为1.5×106t，在造成严重的环境污染的同时又浪费了大量的低温热能。
LNG作为一种超低温(-162℃)液体，汽化过程中释放大量的冷能，约为830kJ/kg，世界各国都在努力探索提高LNG冷能利用率的途径和方法，但目前冷能利用率仍不是很高。
近年来经众多学者研究发现，将LNG冷能和低温余热联合应用可达到较好的能源利用效果，能够有效提高冷能利用率。故此，依据LNG的汽化特性曲线，将LNG冷能与燃煤废气余热联合应用，建立LNG冷能梯级利用系统，在利用LNG冷能和燃煤废气余热发电的同时，可以对燃煤废气中的CO2进行液化捕集，提高LNG冷能利用率，达到节能减排的目的。
发明内容
本发明提供一种LNG冷能梯级利用方法，依据LNG的汽化特性曲线，将LNG冷能与燃煤废气余热联合应用，建立LNG冷能梯级利用系统，在利用LNG冷能和燃煤废气余热发电的同时，可以对燃煤废气中的CO2进行液化捕集，提高LNG冷能利用率，达到节能减排的目的。本发明所述一种LNG冷能梯级利用方法，方法中涉及的装置包括：LNG加压泵(1)；冷凝器I(2)；工质泵I(3)；蒸发器I(4)；膨胀透平机I(5)；发电机I(6)；冷凝器Ⅱ(7)；工质泵Ⅱ(8)；蒸发器Ⅱ(9)；膨胀透平机Ⅱ(10)；发电机Ⅱ(11)；节流阀(12)；气体压缩机(13)；废气预冷器(14)；混合器(15)；CO2液化器(16)；气液分离器(17)；其特征在于：LNG经加压泵(1)、冷凝器I(2)、冷凝器Ⅱ(7)进行换热，换热后的LNG分为两股，一股经节流阀(12)、预冷器(14)进入混合器(15)，另一股直接进入混合器(15)，混合后的LNG进入CO2液化器(16)，对CO2进行冷却液化，随后进入管网；燃煤废气经蒸发器I(4)、蒸发器Ⅱ(9)、气体压缩机(13)、废气预冷器(14)、CO2液化器(16)、气液分离器(17)后得到液态CO2和携带部分低温冷能的废气，低温废气回到预冷器(14)为燃煤废气预冷提供部分冷能；工质I经冷凝器I(2)、工质泵I(3)、蒸发器I(4)后，成为高温高压工质I蒸汽，随后进入膨胀透平机I(5)做功，带动发电机I(6)发电；工质Ⅱ经冷凝器Ⅱ(7)、工质泵Ⅱ(8)、蒸发器Ⅱ(9)后，成为高温高压工质Ⅱ蒸汽，随后进入膨胀透平机Ⅱ(10)做功，带动发电机Ⅱ(11)发电。
所述的一种LNG冷能梯级利用方法，依据LNG的汽化特性曲线，将LNG冷能与燃煤废气余热联合应用，在利用冷能和燃煤废气余热发电的同时，可以对燃煤废气中的CO2进行液化捕集。提高了LNG冷能利用率，达到了节能减排的目的。
所述的一种LNG冷能梯级利用方法，选取制冷剂R1150作为发电单元I中的循环工质。选取制冷剂R170作为发电单元Ⅱ中的循环工质。
所述的一种LNG冷能梯级利用方法，燃煤废气经蒸发器I(4)、蒸发器Ⅱ(4)两次换热后，进入预冷器(14)，与经冷凝器I(2)、冷凝器Ⅱ(7)两次换热后的LNG和通过气液分离器(17)分离出的低温废气进行换热预冷，达到预冷降温的作用。
所述的一种LNG冷能梯级利用方法，燃煤废气经CO2液化器(16)后，通过气液分离器(17)进行气液分离，得到的携带低温冷能的低温废气回到预冷器(14)，为燃煤废气预冷提供部分的冷量。达到节能减排的目的。
附图说明
图1为一种LNG冷能梯级利用方法流程示意图
具体实施方式
以下结合附图来具体说明本发明专利。
本发明所述的一种LNG冷能梯级利用方法，方法中涉及的装置包括：LNG加压泵(1)；冷凝器I(2)；工质泵I(3)；蒸发器I(4)；膨胀透平机I(5)；发电机I(6)；冷凝器Ⅱ(7)；工质泵Ⅱ(8)；蒸发器Ⅱ(9)；膨胀透平机Ⅱ(10)；发电机Ⅱ(11)；节流阀(12)；气体压缩机(13)；废气预冷器(14)；混合器(15)；CO2液化器(16)；气液分离器(17)；其特征在于：LNG经加压泵(1)、冷凝器I(2)、冷凝器Ⅱ(7)进行换热，换热后的LNG分为两股，一股经节流阀(12)、预冷器(14)进入混合器(15)，另一股直接进入混合器(15)，混合后的LNG进入CO2液化器(16)，对CO2进行冷却液化，随后进入管网；燃煤废气经蒸发器I(4)、蒸发器Ⅱ(9)、气体压缩机(13)、废气预冷器(14)、CO2液化器(16)、气液分离器(17)后得到液态CO2和携带部分低温冷能的废气，低温废气回到预冷器(14)为燃煤废气预冷提供部分冷能；工质I经冷凝器I(2)、工质泵I(3)、蒸发器I(4)后，成为高温高压工质I蒸汽，随后进入膨胀透平机I(5)做功，带动发电机I(6)发电；工质Ⅱ经冷凝器Ⅱ(7)、工质泵Ⅱ(8)、蒸发器Ⅱ(9)后，成为高温高压工质Ⅱ蒸汽，随后进入膨胀透平机Ⅱ(10)做功，带动发电机Ⅱ(11)发电。
所述的一种LNG冷能梯级利用方法，发电单元I中选取制冷剂R1150作为循环工质，R1150经工质泵I(3)加压后进入蒸发器I(4)与燃煤废气进行换热蒸发，经蒸发器I(4)后的高温高压R1150气体进入膨胀透平机I(5)进行做功，带动发电机I(6)发电，做功后的R1150气体进入冷凝器I(2)与经LNG加压泵(1)加压后的LNG进行换热冷凝。发电单元Ⅱ中选取制冷剂R170作为循环工质，R170经工质泵Ⅱ(8)加压后进入蒸发器Ⅱ(9)与经R1150进行换热后的燃煤废气进行换热蒸发，经蒸发器Ⅱ(9)后的高温高压R170气体进入膨胀透平机Ⅱ(10)进行做功，带动发电机Ⅱ(11)发电，做功后的R170气体进入冷凝器Ⅱ(7)与经R170进行冷凝换热后的LNG进行换热冷凝。
所述的一种LNG冷能梯级利用方法，燃煤废气经蒸发器I(4)、蒸发器Ⅱ(4)两次换热后，进入压缩机(13)增压至指定压力，经压缩机(13)加压后的高压燃煤废气进入预冷器(14)，与经冷凝器I(2)、冷凝器Ⅱ(7)两次换热后的LNG和通过气液分离器(17)分离出的低温废气进行换热预冷，达到预冷降温的作用。
所述的一种LNG冷能梯级利用方法，燃煤废气经CO2液化器(16)后，通过气液分离器(17)进行气液分离，得到液态CO2及携带部分冷能的低温废气，低温废气回到预冷器(14)，为燃煤废气预冷提供部分的冷量。达到节能减排的目的。

Claims (5)

1.一种LNG冷能梯级利用方法，方法中采用的装置包括：LNG加压泵(1)；冷凝器I(2)；工质泵I(3)；蒸发器I(4)；膨胀透平机I(5)；发电机I(6)；冷凝器Ⅱ(7)；工质泵Ⅱ(8)；蒸发器Ⅱ(9)；膨胀透平机Ⅱ(10)；发电机Ⅱ(11)；节流阀(12)；气体压缩机(13)；废气预冷器(14)；混合器(15)；CO2液化器(16)；气液分离器(17)；其特征在于：LNG经加压泵(1)、冷凝器I(2)、冷凝器Ⅱ(7)进行换热，换热后的LNG分为两股，一股经节流阀(12)、预冷器(14)进入混合器(15)，另一股直接进入混合器(15)，混合后的LNG进入CO2液化器(16)，对CO2进行冷却液化，随后进入管网；燃煤废气经蒸发器I(4)、蒸发器Ⅱ(9)、气体压缩机(13)、废气预冷器(14)、CO2液化器(16)、气液分离器(17)后得到液态CO2和携带部分低温冷能的废气，低温废气回到预冷器(14)为燃煤废气预冷提供部分冷能；工质I经冷凝器I(2)、工质泵I(3)、蒸发器I(4)后，成为高温高压工质I蒸汽，随后进入膨胀透平机I(5)做功，带动发电机I(6)发电；工质Ⅱ经冷凝器Ⅱ(7)、工质泵Ⅱ(8)、蒸发器Ⅱ(9)后，成为高温高压工质Ⅱ蒸汽，随后进入膨胀透平机Ⅱ(10)做功，带动发电机Ⅱ(11)发电。
2.根据权利要求1中所述的一种LNG冷能梯级利用方法，其特征在于：依据LNG的汽化特性曲线，将LNG冷能与燃煤废气余热联合应用，在利用冷能和燃煤废气余热发电的同时，可以对燃煤废气中的CO2进行液化捕集。提高了LNG冷能利用率，达到了节能减排的目的。
3.根据权利要求1中所述的一种LNG冷能梯级利用方法，其特征在于：选取制冷剂R1150作为发电单元I中的循环工质。选取制冷剂R170作为发电单元Ⅱ中的循环工质。
4.根据权利要求1中所述的一种LNG冷能梯级利用方法，其特征在于：燃煤废气经蒸发器I(4)、蒸发器Ⅱ(4)两次换热后，进入预冷器(14)，与经冷凝器I(2)、冷凝器Ⅱ(7)两次换热后的LNG和通过气液分离器(17)分离出的低温废气进行换热预冷，达到预冷降温的作用。
5.根据权利要求1中所述的一种LNG冷能梯级利用方法，其特征在于：燃煤废气经CO2液化器(16)后，通过气液分离器(17)进行气液分离，得到携带低温冷能的低温废气回到预冷器(14)，为燃煤废气预冷提供部分的冷量。达到节能减排的目的。
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