CN108412566A - 一种超临界横向两极纵向一级的朗肯循环发电系统 - Google Patents

一种超临界横向两极纵向一级的朗肯循环发电系统 Download PDF

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唐亮
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Abstract

本发明涉及一种超临界横向两极纵向一级的朗肯循环发电系统，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蒸发器、一级汽轮机、一级冷凝器、一级工质泵；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蒸发器、二级汽轮机、二级冷凝器、二级工质泵；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蒸发器、三级汽轮机、三级分流器、三级混合器、三级工质泵。本发明的优点在于：采用LNG冷能进行发电不但有效的利用了LNG高品位冷能，而且减少企业在LNG气化过程的能源，水源消耗。

Description

一种超临界横向两极纵向一级的朗肯循环发电系统
技术领域
本发明涉及LNG冷能发电技术领域，特别涉及一种超临界横向两极纵向一级的朗肯循环发电系统。
背景技术
LNG携带大量的低温冷能，这些冷能如果不经过利用会造成很大的浪费。随着我国大量进口天然气，并且大部分天然气是以LNG的形式运送到我国，LNG冷能的经济价值已变得不可忽视。因此合理有效的利用这一部分冷能能带来巨大的经济效益。利用动力循环将冷能转化为功是对LNG冷能利用的形式之一，同时在目前回收LNG冷能的诸多方法当中，利用LNG冷能发电是应用较多的方法。目前主要的利用LNG冷能发电的方案有：单级冷能发电系统与 CN201510187693.4提出的一种横向两级利用LNG跨临界冷能朗肯循环发电系统。然而这两种发电方案存在一个共同的缺点：工质与冷源LNG换热的同时也与热源海水进行换热，这样会使工质蒸发器中的冷热物流温差很大，从而导致工质蒸发器㶲效率低，进而影响整个系统的净输出功。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种运行可靠，并且高效的超临界横向两极纵向一级的朗肯循环发电系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种超临界横向两极纵向一级的朗肯循环发电系统，其创新点在于：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蒸发器、一级汽轮机、一级冷凝器、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汽轮机相连，所述一级冷凝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汽轮机相连，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蒸发器、二级汽轮机、二级冷凝器、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汽轮机相连，所述二级冷凝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汽轮机相连，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冷凝器中与一级汽轮机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蒸发器、三级汽轮机、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汽轮机相连，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、两个输出端，其输入端与三级汽轮机相连，其中一个输出端与一级蒸发器中另一个一级热源输入端相连，一级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蒸发器的另一个二级热源输入端相连，二级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。
进一步的，所述一级发电工质采用R170。
进一步的，所述二级发电工质采用R290。
进一步的，所述三级发电工质采用R134a。
本发明的优点在于：在本发明中，采用LNG冷能进行发电不但有效的利用了LNG高品位冷能，而且减少企业在LNG气化过程的能源，水源消耗，为企业节能减排,提高国家天然气能源综合效益作出贡献。
三级发电单元以海水为热源与第三蒸发器进行换热，二级发电单元与一级发电单元由三级发电单元放热提供热源进行热交换，这样三级发电单元同时减小了一级发电单元与二级发电单元的蒸发温度，减小一级发电单元与二级发电单元的蒸发温度与冷凝温度的差值，主要降低了一级蒸发器与二级蒸发器的㶲损失，提高了整个冷能利用系统的发电功率。
对于发电工质分别采用R170、R290、R134a作为冷媒介质，与LNG温度利用更匹配，系统运行稳定，安全可靠，便于施工。
本发明结构简单，使用方便，可以广泛用于LNG冷能发电领域。
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为本发明的超临界横向两极纵向一级的朗肯循环发电系统的示意图。
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。
如图1所示的一种超临界横向两极纵向一级的朗肯循环发电系统，包括一LNG循环泵5、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蒸发器11、一级汽轮机12、一级冷凝器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，一级汽轮机12驱动第一电动机15工作，一级蒸发器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汽轮机12相连，一级冷凝器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汽轮机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。
上述发电单元中，一级发电工质采用R170。采用R170作为冷媒介质，与LNG温度利用更匹配，系统运行稳定，安全可靠，便于施工。
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蒸发器21、二级汽轮机22、二级冷凝器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，二级汽轮机22驱动第二电动机25工作，二级蒸发器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汽轮机22相连，二级冷凝器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汽轮机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冷凝器13中与一级汽轮机12相连一端的一级冷源输出端相连。
上述发电单元中，二级发电工质采用R290。采用R290作为冷媒介质，与LNG温度利用更匹配，系统运行稳定，安全可靠，便于施工。
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包括三级蒸发器31、三级汽轮机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，三级汽轮机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汽轮机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、两个输出端，其输入端与三级汽轮机32相连，其中一个输出端与一级蒸发器11中另一个一级热源输入端相连，一级蒸发器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蒸发器21的另一个二级热源输入端相连，二级蒸发器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。
上述发电单元中，三级发电工质采用R134a。采用R134a作为冷媒介质，与LNG温度利用更匹配，系统运行稳定，安全可靠，便于施工。
本发明的工作原理为：
在三级发电单元3中，液态发电工质R134a由三级工质泵35流出经管道进入三级蒸发器31，20℃的海水经海水泵4加压变为（20℃，0.2MPa）后作为热源也进入三级蒸发器31，液态的发电工质R134a在三级蒸发器31内经定压升温，即与（20℃，0.2MPa）的海水进行热量交换后变为气态流出三级蒸发器31，气态的发电工质R134a经管道进入三级汽轮机32带动第三电动机36，发电工质R134a做功后的乏汽经三级汽轮机32排除后进入三级分流器33分为两部分，一部分作为热源进入一级发电单元1中的一级蒸发器11中与一级发电工质R170进行换热，此时R170由（-88.55℃，1.15MPa）状态变为（-27.51℃，1.15MPa）状态，另一部分同样作为热源进入二级发电单元2中的二级蒸发器21中与二级发电工质R290进行换热，此时R290由（-42.50℃，0.19MPa）状态变为（-27.51℃，0.19MPa）状态，最终两部分发电工质达到相同温度压力（-26.24℃，0.11MPa），经过三级混合器34混合后进入三级工质泵35，经过三级工质泵35升压处理后再次进入三级蒸发器31循环发电。
二级发电单元2中，二级工质泵24中的液态发电工质R290经管道进入二级蒸发器21，在二级蒸发器21内吸收三级发电单元3循环发电释放的热量加热后，变为气态经管道进入二级汽轮机22并带动第二电动机25发电，二级发电工质R290在二级汽轮机22内膨胀做功后的乏汽进入二级冷凝器23，状态为（-92.22℃，8MPa）的LNG经也进入二级冷凝器23，在二级冷凝器23内，二级发电工质R290与LNG进行热量交换，此时LNG由（-92.22℃，8MPa）状态变为（-45.55℃，8MPa）状态，从二级冷凝器23流出的二级发电工质R290经管道流入二级工质泵24内升压后，重新进入二级蒸发器21循环发电。
一级发电单元1的工作原理与二级发电单元2相同，在此不再赘述，状态为（-162℃，0.5MPa）的LNG经LNG泵5加压变为状态（-158℃，8MPa）后，进入一级发电单元1中的一级冷凝器13中，变为状态（-92.22℃，8MPa）的LNG，并流入到二级发电单元2。
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 (4)

1.一种超临界横向两极纵向一级的朗肯循环发电系统，其特征在于：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蒸发器、一级汽轮机、一级冷凝器、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汽轮机相连，所述一级冷凝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汽轮机相连，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蒸发器、二级汽轮机、二级冷凝器、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汽轮机相连，所述二级冷凝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汽轮机相连，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冷凝器中与一级汽轮机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蒸发器、三级汽轮机、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汽轮机相连，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、两个输出端，其输入端与三级汽轮机相连，其中一个输出端与一级蒸发器中另一个一级热源输入端相连，一级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蒸发器的另一个二级热源输入端相连，二级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。
2.根据权利要求1所述的超临界横向两极纵向一级的朗肯循环发电系统，其特征在于：所述一级发电工质采用R170。
3.根据权利要求1所述的超临界横向两极纵向一级的朗肯循环发电系统，其特征在于：所述二级发电工质采用R290。
4.根据权利要求1所述的超临界横向两极纵向一级的朗肯循环发电系统，其特征在于：所述三级发电工质采用R134a。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104803432A (zh) * 2015-04-20 2015-07-29 辽宁石油化工大学 一种lng冷能多级利用的方法与装置
CN104948246A (zh) * 2015-06-18 2015-09-30 东北大学 一种利用lng冷能的矿石熔炼废气中二氧化碳的捕集方法
CN107777747A (zh) * 2017-09-29 2018-03-09 江苏科技大学 一种lng冷能用于发电与海水淡化系统及其综合利用方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104803432A (zh) * 2015-04-20 2015-07-29 辽宁石油化工大学 一种lng冷能多级利用的方法与装置
CN104948246A (zh) * 2015-06-18 2015-09-30 东北大学 一种利用lng冷能的矿石熔炼废气中二氧化碳的捕集方法
CN107777747A (zh) * 2017-09-29 2018-03-09 江苏科技大学 一种lng冷能用于发电与海水淡化系统及其综合利用方法

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