CN107777747A - 一种lng冷能用于发电与海水淡化系统及其综合利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LNG冷能用于发电与海水淡化系统及其综合利用方法，所述LNG冷能用于发电与海水淡化系统包括三级混合朗肯循环发电系统和海水淡化系统，三级混合朗肯循环发电系统包括一LNG循环泵、一海水泵、横向并列分布的一级发电单元和二级发电单元，还包括一纵向分布在一级发电单元及二级发电单元上方的三级发电单元；所述海水淡化系统包括热换器、三级LNG蒸发器、四级LNG蒸发器、结晶器、洗涤器和融化器。本发明的优点在于：本发明能够减少整个系统所需的设备及其系统的复杂程度，且能够顺利保证发电工质与海水淡化所需冷能的温度的匹配。

Description

一种LNG冷能用于发电与海水淡化系统及其综合利用方法

技术领域

本发明属于液化天然气（LNG）冷能利用领域，特别涉及一种LNG冷能用于发电与海水淡化系统及其综合利用方法。

背景技术

在提倡节能环保的今天,天然气以自身的清洁性得到广泛使用。由于目前天然气使用前主要是以LNG的形式通过运输船来运输,且在提供给用户使用前会在接收站被气化成气态，而气化的过程中将会释放大量的冷能，如果这部分冷能不加以利用，会造成能量的极大浪费。因此回收并利用这一部分冷能变得非常有意义。

随着全球经济的高速发展以及人口的快速增长,世界各国对水的需求也日益增加,淡水资源缺乏已成为全球性的问题。目前海水淡化技术已成为世界上大部分国家和地区应对淡水资源缺乏的重要手段。低温法海水淡化技术工艺简单，是一种可靠的淡化技术。针对目前我国沿海地区淡水资源缺乏的境况，利用 LNG 冷能实现海水冷冻淡化，不仅可节省传统冷冻法中由于机械制冷所消耗的大量电能，提高海水冷冻淡化技术的竞争力，而且对于提高我国 LNG 能源产业的经济效益及对环境保护等方面具有重大的现实意义。

目前国内外已经公布或已采用的利用LNG冷能的海水淡化方案有：沈清清（沈清清,林文胜,顾安忠,黄建民.利用LNG冷能的间接冷冻法海水淡化流程及其初步分析[J].低温与超导,2009,(04):10-13.）介绍了一种利用LNG冷能进行海水淡化的间接冷冻法，此方案有系统消耗能量较低，对材料的腐蚀较轻，不存在结垢问题的优点。但也存在如系统体积较大，需要较大换热器面积，换热效率比较低等不足。

黄美斌（黄美斌,林文胜,顾安忠,黄建民. LNG冷能用于冷媒直接接触法海水淡化[J]. 化工学报,2008,(S2):204-209.）提出了一种利用LNG冷能的直接冷冻法的具体方案，此方案讨论了海水淡化系统的流程、中间冷媒的选择、主要参数的确定等问题。但此方案是将-150℃的LNG直接与-5℃的异丁烷换热，换热器中的㶲损较大，因此整个系统中的冷能利用率较低。

田堃（田堃,徐文东,梁嘉韵,李俊丽,熊凡凡. LNG冷能用于海水淡化技术研究与工程化设计[J]. 煤气与热力,2015,(03):20-25.）将冷媒直接接触冷冻法与R410A作为冷媒的冷媒间接接触冷冻法相比较，发现在LNG释放的冷量和和海水吸收的冷量相同的情况下，直接法淡化海水的方案优于间接法海水淡化方案。

以上研究均是将LNG的冷能全部运用在海水淡化方案中，没有考虑不同温位冷能的利用，只是简单的回收了部分冷能，造成了大量冷能的浪费。针对不同温位ＬＮＧ冷能，需要综合采取不同的回收方法进行ＬＮＧ冷能梯利用。

经检索，已有专利采用了ＬＮＧ冷能梯利用，如专利CN102967099B和CN104803432A，但CN102967099B是将发电工质中的冷能与LNG的冷能放在多个相对独立的的循环中利用，整个系统所需的设备较多，增加了系统的复杂程度；CN104803432A提出了一种利用LNG冷能的5级系统，由于此系统较复杂，因此对于对空间要求很高的FSRU不适用；且在CN104803432A中，LNG冷能发电与海水淡化系统的关系只是简单的串联连接，是因为其发第一级发电工质的所释放的冷能很难与海水淡化所需冷能的温度匹配。

因此，研发一种能够减少整个系统所需的设备及其系统的复杂程度，且能够顺利保证发电工质与海水淡化所需冷能的温度的匹配的LNG冷能用于发电与海水淡化系统及其综合利用方法是非常有必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够减少整个系统所需的设备及其系统的复杂程度，且能够顺利保证发电工质与海水淡化所需冷能的温度的匹配的LNG冷能用于发电与海水淡化系统及其综合利用方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种LNG冷能用于发电与海水淡化系统，其创新点在于：包括三级混合朗肯循环发电系统和海水淡化系统，

所述三级混合朗肯循环发电系统包括一LNG循环泵、一海水泵；

还包括横向并列分布的

一级发电单元，所述一级发电单元包括依次通过管道连接形成闭环回路的一级工质蒸发器、一级透平膨胀机、一级LNG蒸发器、一级工质泵及在该闭环回路中循环的一级发电工质，其中，一级工质蒸发器的两端分别具有两个一级热源输入端、两个一级热源输出端，其一端的其中一个一级热源输入端与一级工质泵相连，另一端的其中一个一级热源输出端与一级透平膨胀机相连，所述一级LNG蒸发器的两端均具有一对一级冷源输入端、一级冷源输出端，其一端的一级冷源输入端与一级透平膨胀机相连，另一端的一级冷源输入端与LNG循环泵相连，一级冷源输出端与一级工质泵相连；

二级发电单元，所述二级发电单元包括依次通过管道连接形成闭环回路的二级工质蒸发器、二级透平膨胀机、二级LNG蒸发器、二级工质泵及在该闭环回路中循环的二级发电工质，其中，二级工质蒸发器的两端分别具有两个二级热源输入端、两个二级热源输出端，其一端的其中一个二级热源输入端与二级工质泵相连，另一端的其中一个二级热源输出端与二级透平膨胀机相连，所述二级LNG蒸发器的两端均具有一对二级冷源输入端、二级冷源输出端，其一端的二级冷源输入端与二级透平膨胀机相连，另一端的二级冷源输 出端与二级工质泵相连，二级冷源输入端与一级LNG蒸发器中与一级透平膨胀机同侧相连一端的一级冷源输出端相连；

还包括一纵向分布在一级发电单元及二级发电单元上方的三级发电单元，所述三级发电单元包括三级工质蒸发器、三级透平膨胀机、三级分流器、三级混合器、三级工质泵及三级发电工质，其中，三级混合器具有一个输出端、两个输入端，其输出端与三级工质泵相连，所述三级工质蒸发器的两端均具有一对三级热源输入端、三级热源输出端，其一端的三级热源输入端与海水泵相连，三级热源输出端与三级透平膨胀机相连，另一端的三级热源输入端与三级工质泵相连，所述三级分流器具有一个输入端、三个输出端，其输入端与三级透平膨胀机相连，其中一个输出端与一级工质蒸发器中另一个一级热源输入端相连，一级工质蒸发器另一端的另一个一级热源输出端与三级混合器的其中一个输入端相连，三级分流器的另一个输出端与二级工质蒸发器的另一个二级热源输入端相连，二级工质蒸发器的另一端的另一个二级热源输出端与三级混合器的另一个输出端相连；

所述海水淡化系统包括热换器、三级LNG蒸发器、四级LNG蒸发器、结晶器、洗涤器和融化器，所述热换器串联设置在三级工质泵和三级工质蒸发器之间，换热器还具有一个输入端和输出端，所述结晶器一侧壁和底部中心分别具有输入端，结晶器上端中心具有输出端，换热器的输出端与结晶器侧壁的输入端相连，且该相连的管道上还串联设置有混合器和海水淡化工质泵；结晶器的输出端与换热器的输入端相连，且该相连的管道上串联设置有分流器；所述四级LNG蒸发器具有输入端和输出端，所述分流器的输出端与四级LNG蒸发器的输入端相连，四级LNG蒸发器对应的输出端与混合器的输入端相连；所述三级LNG蒸发器串联设置在三级分流器与三级混合器之间，同时也串联设置在二级LNG蒸发器与四级LNG蒸发器之间；

在结晶器与洗涤器之间还串联设置有抽盐水泵，融化器与洗涤器之间串联设置有抽水泵，洗涤器还具有一冰晶输出端和浓盐水输出端，所述冰晶输出端与融化器相连设置，融化器底部还具有两输出端，一输出端与结晶器底部中心的输入端相连，另一输出端与抽海水泵相连。

进一步地，所述一级发电工质为R1150。

进一步地，所述二级发电工质为R23。

进一步地，所述三级发电工质为R290。

进一步地，所述海水淡化工质为异丁烷。

一种上述的LNG冷能用于发电与海水淡化系统的综合利用方法，其创新点在于：首先是运用三级混合朗肯循环发电系统循环将高品位LNG冷能转换为电能；然后利用冷媒同时吸收发电工艺完成后LNG与第三级发电工质中的冷能，再将冷媒送入海水淡化系统的结晶器与海水直接换热，并完成海水淡化过程。

进一步地，所述综合利用方法具体包括如下步骤：

（1）各级发电工质吸收液化天然气冷能液化

将接近常压的液化天然气加压至8MPa，成高压LNG，高压LNG在LNG蒸发器中与各级气态发电工质换热，各级发电工质吸收LNG的冷能后全部液化；

（2）朗肯循环发电

在一，二级朗肯循环中，在一级LNG蒸发器中液化后的发电工质经过工质泵增压至1.2MPa，二级LNG蒸发器中液化后的发电工质经过工质泵增压至0.57MPa，分别进入一级工质蒸发器和二级工质蒸发器中升温，然后进入透平膨胀机中膨胀做功，并带动发电机组发电；膨胀后的发电工质蒸汽重新回到LNG蒸发器中与LNG换热，完成一个循环；

在第三级朗肯循环中，液化后的发电工质经过工质泵增压至0.73MPa，进入换热器与海水淡化工质换热，发电工质释放出冷能后，再利用热源海水在三级工质蒸发器中升温，然后进入透平膨胀机中膨胀做功，并带动发电机组发电；膨胀后的气态发电工质分成三股，分别进入两个工质蒸发器与一个LNG蒸发器中吸收第一，二工质与LNG的冷能，变为液态后经过混合器重新混合成一股物流，重新进入工质泵增压完成一个循环；

（3）第三级发电工质与完成发电工艺后的LNG同时供冷海水淡化系统

在换热器中吸收了第三级发电工质冷能的海水淡化工质与在四级LNG蒸发器中吸收了发电工艺后LNG冷能的海水淡化工质混合形成一股物流，在工质泵增压后进入结晶器，工质将冷能传递给海水后，从结晶器流出，被分成两股物流，一股进入换热器吸收第三级发电工质冷能，另一股进入四级LNG蒸发器中吸收发电工艺后LNG冷能，完成一个循环；

（4）海水淡化过程

海水淡化工质吸收了LNG与第三级发电工质中的冷能后，使自身温度降低，随后在结晶器中与预冷过的海水混合，此时海水放热结冰，变成冰盐水，海水淡化工质吸热气化变为蒸汽，完成这一过程后，海水与海水淡化工质自动分离，气化后的海水淡化工质被分成两股，分别进入四级LNG蒸发器与换热器中吸收LNG冷能完成一个循环；冰盐水则经过泵送入洗涤塔分离成冰晶和浓盐水，冰晶最后再进入融化器吸热融合，最终变成淡水。

本发明的优点在于：

（1）本发明LNG冷能用于发电与海水淡化系统，将发电工质中的冷能与LNG的冷能放在同一个循环中利用，这样减少了整个系统所需的设备，减少了系统的复杂程度；同时，通过控制第三级发电工质在换热器出口温度使得第三级工质释放的冷能可以与海水淡化所需冷能的温度匹配，可同时利用第三级发电工质以及发电工艺后LNG释放的冷能向海水淡化系统供冷；

（2）本发明LNG冷能用于发电与海水淡化系统的综合利用方法，于能量梯级利用的原理，LNG冷能中高品位部分用于发电冷能发电，低品位部分用于海水淡化，实现了LNG冷能的高效梯级利用；并利用第三级工质和LNG同时作为海水淡化系统的冷能，相对发电循环与海水淡化的普通串联连接，结晶器中提供的换热量能提高64.9%，通过影响海水泵耗功的形式，能使发电系统的净输出功提高4%。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明LNG冷能用于发电与海水淡化系统的结构示意图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例

本实施例LNG冷能用于发电与海水淡化系统，如图1所示，包括三级混合朗肯循环发电系统和海水淡化系统。

三级混合朗肯循环发电系统包括一LNG循环泵5和一海水泵4。

还包括横向并列分布的

一级发电单元1，该一级发电单元1包括依次通过管道连接形成闭环回路的一级工质蒸发器11、一级透平膨胀机12、一级LNG蒸发器13、一级工质泵14及在该闭环回路中循环的一级发电工质，其中，一级透平膨胀机12驱动第一电动机15工作，一级工质蒸发器11的两端分别具有两个一级热源输入端、两个一级热源输出端，其一端的其中一个一级热源输入端与一级工质泵14相连，另一端的其中一个一级热源输出端与一级透平膨胀机12相连，一级LNG蒸发器13的两端均具有一对一级冷源输入端、一级冷源输出端，其一端的一级冷源输入端与一级透平膨胀机12相连，另一端的一级冷源输入端与LNG循环泵5相连，一级冷源输出端与一级工质泵14相连。

二级发电单元2，该二级发电单元2包括依次通过管道连接形成闭环回路的二级工质蒸发器21、二级透平膨胀机22、二级LNG蒸发器23、二级工质泵24及在该闭环回路中循环的二级发电工质，其中，二级透平膨胀机22驱动第二电动机25工作，二级工质蒸发器21的两端分别具有两个二级热源输入端、两个二级热源输出端，其一端的其中一个二级热源输入端与二级工质泵24相连，另一端的其中一个二级热源输出端与二级透平膨胀机22相连，二级LNG蒸发器23的两端均具有一对二级冷源输入端、二级冷源输出端，其一端的二级冷源输入端与二级透平膨胀机22相连，另一端的二级冷源输出端与二级工质泵24相连，二级冷源输入端与一级LNG蒸发器13中与一级透平膨胀机12同侧相连一端的一级冷源输出端相连。

还包括一纵向分布在一级发电单元及二级发电单元上方的三级发电单元3，该三级发电单元3包括三级工质蒸发器31、三级透平膨胀机32、三级分流器33、三级混合器34、三级工质泵35及三级发电工质，其中，三级透平膨胀机32驱动第三电动机36工作，三级混合器34具有一个输出端、两个输入端，其输出端与三级工质泵35相连，三级工质蒸发器31的两端均具有一对三级热源输入端、三级热源输出端，其一端的三级热源输入端与海水泵4相连，三级热源输出端与三级透平膨胀机32相连，另一端的三级热源输入端与三级工质泵35相连，所述三级分流器33具有一个输入端、三个输出端，其输入端与三级透平膨胀机32相连，其中一个输出端与一级工质蒸发器11中另一个一级热源输入端相连，一级工质蒸发器11另一端的另一个一级热源输出端与三级混合器34的其中一个输入端相连，三级分流器33的另一个输出端与二级工质蒸发器21的另一个二级热源输入端相连，二级工质蒸发器21的另一端的另一个二级热源输出端与三级混合器34的另一个输出端相连。

海水淡化系统包括热换器41、三级LNG蒸发器37、四级LNG蒸发器42、结晶器46、洗涤器48和融化器49，热换器41串联设置在三级工质泵35和三级工质蒸发器31之间，换热器41还具有一个输入端和输出端，结晶器46一侧壁和底部中心分别具有输入端，结晶器46上端中心具有输出端，换热器41的输出端与结晶器侧壁的输入端相连，且该相连的管道上还串联设置有混合器43和海水淡化工质泵44；结晶器46的输出端与换热器41的输入端相连，且该相连的管道上串联设置有分流器45；四级LNG蒸发器42具有输入端和输出端，分流器45的输出端与四级LNG蒸发器42的输入端相连，四级LNG蒸发器42对应的输出端与混合器43的输入端相连；三级LNG蒸发器37串联设置在三级分流器33与三级混合器34之间，同时也串联设置在二级LNG蒸发器23与四级LNG蒸发器42之间。

在结晶器46与洗涤器48之间还串联设置有抽盐水泵47，融化器49与洗涤器48之间串联设置有抽水泵50，洗涤器48还具有一冰晶输出端和浓盐水输出端，冰晶输出端与融化器49相连设置，融化器49底部还具有两输出端，一输出端与结晶器46底部中心的输入端相连，另一输出端与抽海水泵51相连。

LNG冷能用于发电与海水淡化系统的综合利用方法，液化天然气（LNG）的摩尔组成为：95%甲烷，3%乙烷，2%丙烷。结晶器46出口冷媒温度为-5℃，第三级发电工质在换热器1出口温度为-10℃。第一级朗肯循环发电工质为R1150，第二级朗肯循环发电工质为R23，第三级朗肯循环发电工质为R290，海水淡化工质为异丁烷。

LNG冷能利用的具体步骤如下：

（1）发电工质吸收液化天然气冷能液化

利用LNG循环泵5将175t/h，0.1MPa，-162℃的LNG增压至8MPa，高压LNG温度上升至-158℃，然后依次进入一级LNG蒸发器13、二级LNG蒸发器23和三级LNG蒸发器37与各级发电工质换热；第一级发电工质为R1150，在一级LNG蒸发器13中71.6t/h，-102.6℃，0.11MPa的R1150与LNG换热，R1150吸收LNG的冷能后全部液化，成为-104.6℃的液体；从一级LNG蒸发器13流出的LNG温度上升至-107.6℃，然后进入二级LNG蒸发器23与70.4t/h，-80.53℃，0.11MPa的R23换热，R23吸收LNG的冷能后全部液化，成为-82.53℃的液体；从二级LNG蒸发器23流出的LNG温度上升至-85.54℃，然后进入三级LNG蒸发器37与106.1t/h，-40.55℃，0.11MPa的R290换热，R290吸收LNG的冷能后全部液化，成为-42.55℃的液体。

（2）朗肯循环发电

步骤1中从一级LNG蒸发器13中输出的71.6t/h，-104.6℃，0.11MPa的R1150经一级工质泵14将压力从0.11MPa增加至1.2MPa，一级工质泵14的耗功为52.01KW，增压后的R1150进入一级工质蒸发器11中与86.6t/h，-40.55℃，0.11MPa的第三级发电工质R290换热，使R1150的温度增至-45.55℃，然后进入一级透平膨胀机12中膨胀做功并带动第一电动机15，此时一级透平膨胀机12可输出的机械功为1834KW。

而从二级LNG蒸发器23中输出的70.4t/h，-82.53℃，0.11MPa的R23经二级工质泵24将压力从0.11MPa增加至0.57MPa，二级工质泵24的耗功为8.57KW，增压后的R23进入二级工质蒸发器21中与42.85t/h，-40.55℃，0.11MPa的第三级发电工质R290换热，使R23的温度增至-45.55℃，然后进入二级透平膨胀机22中膨胀做功并带动第二电动机25，此时二级透平膨胀机22可输出的机械功为571KW。

从三级LNG蒸发器37中输出的106.1t/h，-40.55℃，0.11MPa的R290，与作为一二级朗肯循环热物流的R290混合后质量流量达到235.50t/h，然后经三级工质泵35将压力从0.11MPa增加至0.73MPa，三级工质泵35的耗功为93.65KW，增压后的R290进入换热器41与海水淡化工质39.76t/h，-5℃，0.13MPa的异丁烷换热，给海水淡化系统提供冷能，R290的温度变为-10℃，然后进入三级工质蒸发器31中与20℃的热源海水换热，使R23的温度增至15℃，然后进入三级透平膨胀机32中膨胀做功并带动第三电动机36，此时三级透平膨胀机32可输出的机械功为4359KW，最后从三级透平膨胀机32流出的R290被分为三股，分别在三级LNG蒸发器37,二级工质蒸发器21、一级工质蒸发器11中与LNG，第二级发电工质R23，第一级发电工质R1150换热，完成一个循环。

（3）第三级发电工质与发电工艺完成后的LNG同时供冷

经过四级LNG蒸发器42，61.29t/h，-40℃，0.13MPa的异丁烷与步骤2中从换热器41流出的异丁烷混合，质量流量达到101.05t/h；此时的异丁烷经过海水淡化工质泵44，加压至0.205MPa，然后流入结晶器46，此时结晶器46能提供12106.35KW的换热量，最后从结晶器46流出的异丁烷被分为两股分别进入四级LNG蒸发器42，换热器41中与发电工艺完成后的LNG以及第三级发电工质换热，完成一个循环。

（4）海水淡化过程

海水淡化工质异丁烷吸收了LNG与第三级发电工质中的冷能后，使自身温度降低，随后在结晶器46中与预冷过的海水混合，此时海水放热结冰，变成冰盐水，海水淡化工质吸热气化变为蒸汽（交换的基本是潜热），完成这一过程后，海水与海水淡化工质自动分离，气化后的海水淡化工质被分成两股，分别进入四级LNG蒸发器42与换热器41中吸收LNG冷能完成一个循环；冰盐水则经过抽盐水泵47送入洗涤塔48分离成冰晶和浓盐水，冰晶最后再进入融化器49吸热融合，最终变成淡水。

根据本实例的操作，利用175t/h，-162℃，0.1MPa的LNG可以通过冷能发电向FSRU提供4440.772KW电力，同时提供12106.35KW换热量给海水淡化系统，即海水淡化系统能提供98.6t淡水。根据计算，若采用简单串联方式将LNG发电工艺与海水淡化工艺连接，系统能提供4267.77KW电力，以及59.81t淡水。由此可见采用本实例提供的方案可使整个系统净发电量提高4%，淡水产量提高64.9%。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种LNG冷能用于发电与海水淡化系统，其特征在于：包括三级混合朗肯循环发电系统和海水淡化系统，

所述三级混合朗肯循环发电系统包括一LNG循环泵、一海水泵；

还包括横向并列分布的

一级发电单元，所述一级发电单元包括依次通过管道连接形成闭环回路的一级工质蒸发器、一级透平膨胀机、一级LNG蒸发器、一级工质泵及在该闭环回路中循环的一级发电工质，其中，一级工质蒸发器的两端分别具有两个一级热源输入端、两个一级热源输出端，其一端的其中一个一级热源输入端与一级工质泵相连，另一端的其中一个一级热源输出端与一级透平膨胀机相连，所述一级LNG蒸发器的两端均具有一对一级冷源输入端、一级冷源输出端，其一端的一级冷源输入端与一级透平膨胀机相连，另一端的一级冷源输入端与LNG循环泵相连，一级冷源输出端与一级工质泵相连；

二级发电单元，所述二级发电单元包括依次通过管道连接形成闭环回路的二级工质蒸发器、二级透平膨胀机、二级LNG蒸发器、二级工质泵及在该闭环回路中循环的二级发电工质，其中，二级工质蒸发器的两端分别具有两个二级热源输入端、两个二级热源输出端，其一端的其中一个二级热源输入端与二级工质泵相连，另一端的其中一个二级热源输出端与二级透平膨胀机相连，所述二级LNG蒸发器的两端均具有一对二级冷源输入端、二级冷源输出端，其一端的二级冷源输入端与二级透平膨胀机相连，另一端的二级冷源输 出端与二级工质泵相连，二级冷源输入端与一级LNG蒸发器中与一级透平膨胀机同侧相连一端的一级冷源输出端相连；

还包括一纵向分布在一级发电单元及二级发电单元上方的三级发电单元，所述三级发电单元包括三级工质蒸发器、三级透平膨胀机、三级分流器、三级混合器、三级工质泵及三级发电工质，其中，三级混合器具有一个输出端、两个输入端，其输出端与三级工质泵相连，所述三级工质蒸发器的两端均具有一对三级热源输入端、三级热源输出端，其一端的三级热源输入端与海水泵相连，三级热源输出端与三级透平膨胀机相连，另一端的三级热源输入端与三级工质泵相连，所述三级分流器具有一个输入端、三个输出端，其输入端与三级透平膨胀机相连，其中一个输出端与一级工质蒸发器中另一个一级热源输入端相连，一级工质蒸发器另一端的另一个一级热源输出端与三级混合器的其中一个输入端相连，三级分流器的另一个输出端与二级工质蒸发器的另一个二级热源输入端相连，二级工质蒸发器的另一端的另一个二级热源输出端与三级混合器的另一个输出端相连；

所述海水淡化系统包括热换器、三级LNG蒸发器、四级LNG蒸发器、结晶器、洗涤器和融化器，所述热换器串联设置在三级工质泵和三级工质蒸发器之间，换热器还具有一个输入端和输出端，所述结晶器一侧壁和底部中心分别具有输入端，结晶器上端中心具有输出端，换热器的输出端与结晶器侧壁的输入端相连，且该相连的管道上还串联设置有混合器和海水淡化工质泵；结晶器的输出端与换热器的输入端相连，且该相连的管道上串联设置有分流器；所述四级LNG蒸发器具有输入端和输出端，所述分流器的输出端与四级LNG蒸发器的输入端相连，四级LNG蒸发器对应的输出端与混合器的输入端相连；所述三级LNG蒸发器串联设置在三级分流器与三级混合器之间，同时也串联设置在二级LNG蒸发器与四级LNG蒸发器之间；

在结晶器与洗涤器之间还串联设置有抽盐水泵，融化器与洗涤器之间串联设置有抽水泵，洗涤器还具有一冰晶输出端和浓盐水输出端，所述冰晶输出端与融化器相连设置，融化器底部还具有两输出端，一输出端与结晶器底部中心的输入端相连，另一输出端与抽海水泵相连。

2.根据权利要求1所述的LNG冷能用于发电与海水淡化系统，其特征在于：所述一级发电工质为R1150。

3.根据权利要求1所述的LNG冷能用于发电与海水淡化系统，其特征在于：所述二级发电工质为R23。

4.根据权利要求1所述的LNG冷能用于发电与海水淡化系统，其特征在于：所述三级发电工质为R290。

5.根据权利要求1所述的LNG冷能用于发电与海水淡化系统，其特征在于：所述海水淡化工质为异丁烷。

6.一种权利要求1所述的LNG冷能用于发电与海水淡化系统的综合利用方法，其特征在于：首先是运用三级混合朗肯循环发电系统循环将高品位LNG冷能转换为电能；然后利用冷媒同时吸收发电工艺完成后LNG与第三级发电工质中的冷能，再将冷媒送入海水淡化系统的结晶器与海水直接换热，并完成海水淡化过程。

7.根据权利要求6所述的LNG冷能用于发电与海水淡化系统的综合利用方法，其特征在于：所述综合利用方法具体包括如下步骤：

（1）各级发电工质吸收液化天然气冷能液化

将接近常压的液化天然气加压至8MPa，成高压LNG，高压LNG在LNG蒸发器中与各级气态发电工质换热，各级发电工质吸收LNG的冷能后全部液化；

（2）朗肯循环发电

在一，二级朗肯循环中，在一级LNG蒸发器中液化后的发电工质经过工质泵增压至1.2MPa，二级LNG蒸发器中液化后的发电工质经过工质泵增压至0.57MPa，分别进入一级工质蒸发器和二级工质蒸发器中升温，然后进入透平膨胀机中膨胀做功，并带动发电机组发电；膨胀后的发电工质蒸汽重新回到LNG蒸发器中与LNG换热，完成一个循环；

在第三级朗肯循环中，液化后的发电工质经过工质泵增压至0.73MPa，进入换热器与海水淡化工质换热，发电工质释放出冷能后，再利用热源海水在三级工质蒸发器中升温，然后进入透平膨胀机中膨胀做功，并带动发电机组发电；膨胀后的气态发电工质分成三股，分别进入两个工质蒸发器与一个LNG蒸发器中吸收第一，二工质与LNG的冷能，变为液态后经过混合器重新混合成一股物流，重新进入工质泵增压完成一个循环；

（3）第三级发电工质与完成发电工艺后的LNG同时供冷海水淡化系统

在换热器中吸收了第三级发电工质冷能的海水淡化工质与在四级LNG蒸发器中吸收了发电工艺后LNG冷能的海水淡化工质混合形成一股物流，在工质泵增压后进入结晶器，工质将冷能传递给海水后，从结晶器流出，被分成两股物流，一股进入换热器吸收第三级发电工质冷能，另一股进入四级LNG蒸发器中吸收发电工艺后LNG冷能，完成一个循环；

（4）海水淡化过程

海水淡化工质吸收了LNG与第三级发电工质中的冷能后，使自身温度降低，随后在结晶器中与预冷过的海水混合，此时海水放热结冰，变成冰盐水，海水淡化工质吸热气化变为蒸汽，完成这一过程后，海水与海水淡化工质自动分离，气化后的海水淡化工质被分成两股，分别进入四级LNG蒸发器与换热器中吸收LNG冷能完成一个循环；冰盐水则经过泵送入洗涤塔分离成冰晶和浓盐水，冰晶最后再进入融化器吸热融合，最终变成淡水。