CN109113824A - Lng动力船燃料冷能综合利用方法及其系统 - Google Patents

Lng动力船燃料冷能综合利用方法及其系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109113824A
CN109113824A CN201810927570.3A CN201810927570A CN109113824A CN 109113824 A CN109113824 A CN 109113824A CN 201810927570 A CN201810927570 A CN 201810927570A CN 109113824 A CN109113824 A CN 109113824A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cold
input terminal
lng
heat
heat exchanger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810927570.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109113824B (zh
Inventor
姚寿广
杭建伟
冯国增
许津津
顾丛汇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University of Science and Technology
Original Assignee
Jiangsu University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University of Science and Technology filed Critical Jiangsu University of Science and Technology
Priority to CN201810927570.3A priority Critical patent/CN109113824B/zh
Publication of CN109113824A publication Critical patent/CN109113824A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109113824B publication Critical patent/CN109113824B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/06Returning energy of steam, in exchanged form, to process, e.g. use of exhaust steam for drying solid fuel or plant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F01K25/10Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0209Hydrocarbon fuels, e.g. methane or acetylene
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/06Apparatus for de-liquefying, e.g. by heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/06Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using expanders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Abstract

本发明公开了一种LNG动力船燃料冷能综合利用方法,先通过朗肯循环发电将深冷部分的LNG燃料冷能转换为电能,然后利用冷媒回收中冷部分的LNG燃料冷能并梯级用于动力船各制冷需求单元供冷,使液态低温的LNG燃料提升至动力船主机进气要求温度;同时公开了实现该方法的系统。本发明的优点是:将送入船舶主机的LNG燃料冷能先梯级利用于船舶发电、低温冷库、海水淡化、高温冷库、空调等,而后达到主机进气要求温度,送入主机燃烧;将LNG燃料冷能进行合理梯级利用,提高冷能和冷的综合利用效率,降低了船舶的营运成本;可根据不同船型的制冷需求,以及不同时空条件下的工况,通过相应调节使有限的LNG燃料冷能在不同船型上都能够得到较大程度的合理分配和利用。

Description

LNG动力船燃料冷能综合利用方法及其系统
技术领域
本发明涉及LNG冷能利用领域,特别是LNG动力船燃料冷能综合利用方法及系统。
背景技术
在船舶领域,运营成本日益增加及尾气排放标准日益严格,在此背景下,液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)以其低污染、清洁、经济等特性在替代传统能源中愈加突出,这就大大推进了LNG在各种能源应用领域的普及程度。
LNG动力船燃料的需求量较大,如300000吨级超大型LNG动力船航运中,主机进气量可达约为3500kg/h,即使25000吨级低速化学品船,主机进气量也需740kg/h,而LNG在常压、温度-163℃上升至0℃汽化过程中,释放出约9.97×105kJ/t的冷量,因此,LNG动力船燃料在送入主机利用前包含着大量的冷能。
对送入主机的LNG燃料的处理,现LNG动力船上多采用强制气化的方式,如海水换热、缸套水加热或者其它加热方法,使液态的低温LNG汽化并提升至主机进气要求温度,不仅造成了冷能的极大浪费,而且还会产生较大的加热负荷或功耗,并对环境生态造成污染。
此外,动力船上存在较多的冷能需求场所,如船舶冷库、船舶空调,但多依靠机械压缩制冷,设备成本和运行费用高。若采用LNG燃料冷能替代传统制冷方式,不仅可以节约大量电能,而且可以一定程度上简化相关设备,降低设备投入和运营费用。因此 LNG动力船燃料冷能存在较大的利用空间,而相关研究尚未见报道。
发明内容
发明目的:针对上述问题,本发明的目的是提供一种LNG动力船燃料冷能综合利用方法及系统,将LNG燃料在送入主机利用前需汽化释放的冷能用于动力船制冷需求单元供冷。
技术方案:一种LNG动力船燃料冷能综合利用方法,先通过朗肯循环发电将深冷部分的LNG燃料冷能转换为电能,然后利用冷媒回收中冷部分的LNG燃料冷能并梯级用于动力船各制冷需求单元供冷,使液态低温的LNG燃料提升至动力船主机进气要求温度。
进一步的,上述的LNG动力船燃料冷能综合利用方法,具体包括以下步骤:
S10:发电单元的发电工质先吸收低温冷库循环单元热量,或再吸收废气余热发生汽化,然后经透平膨胀机做功,最后与由常压加压至0.7MPa、-160℃的LNG换热,发电工质被LNG冷却液化,LNG吸热升温;
S20:经发电单元初步利用后的LNG,进入低温冷库循环单元供冷,低温冷库循环单元的冷媒A经发电工质冷却,或同时分流经LNG冷却,温度达到-40℃,首先在低温冷库循环单元进行制冷,温度升高到-30℃,而后对嵌套于低温冷库循环单元末端的海水淡化循环单元的冷媒B冷却,温度升高到-20℃,再循环至吸收冷量,冷媒B在海水淡化循环单元进行制冷;
S30:经低温冷库循环单元利用后的LNG,进入高温冷库循环单元供冷,高温冷库循环单元的冷媒C经LNG冷却后,温度达到-30℃,首先在高温冷库循环单元进行制冷,温度升高到-20℃,而后对嵌套于高温冷库循环单元末端的主空调制冷单元的冷媒D冷却,温度升高到0℃,再循环至吸收冷量,冷媒D在主空调制冷单元进行制冷;
S40:经高温冷库循环单元利用后的LNG,部分返回主空调制冷单元与冷媒D换热,LNG吸热升温,而后再由主机缸套水加热至动力船主机进气要求温度15℃。
实现上述的LNG动力船燃料冷能综合利用方法的系统,包括:
发电单元:
发电单元包括依次通过管道连接形成闭合回路的发电工质换热器、透平膨胀机、一级LNG换热器、一级发电工质泵及在该闭合回路中循环的发电工质,透平膨胀机驱动发电机组工作,发电工质换热器具有一对冷源输入端A、冷源输出端A和一对热源输入端A、热源输出端A,一级LNG换热器具有一对冷源输入端C、冷源输出端C和一对热源输入端C、热源输出端C,一级发电工质泵连入冷源输入端A,冷源输出端A连入透平膨胀机,透平膨胀机连入热源输入端C,热源输出端C连入一级发电工质泵, LNG储罐、LNG增压泵依次连接后连入冷源输入端C;
低温冷库循环单元及嵌套于其末端的海水淡化循环单元:
低温冷库循环单元包括依次通过管道连接的二级冷媒泵、低温冷库用户换热器、二级冷媒冷却器,二级冷媒冷却器具有一对冷源输入端D、冷源输出端D和一对热源输入端D、热源输出端D,低温冷库用户换热器连入冷源输入端D,冷源输出端D连入热源输入端A,热源输出端A连入二级冷媒泵,二级冷媒泵连入低温冷库用户换热器,形成闭合回路,及在该闭合回路中循环的冷媒A,
海水淡化循环单元包括依次通过管道连接的二级嵌套冷媒泵、海水淡化用户换热器,热源输出端D连入二级嵌套冷媒泵,海水淡化用户换热器连入热源输入端D,形成闭合回路,及在该闭合回路中循环的冷媒B;
高温冷库循环单元及嵌套于其末端的主空调制冷单元:
高温冷库循环单元包括依次通过管道连接形成闭合回路的高温冷库用户换热器、三级冷媒冷却器、三级LNG换热器、三级冷媒泵及在该闭合回路中循环的冷媒C,三级冷媒冷却器具有一对冷源输入端F、冷源输出端F和一对热源输入端F、热源输出端F,三级LNG换热器具有一对冷源输入端G、冷源输出端G和一对热源输入端G、热源输出端G,高温冷库用户换热器连入冷源输入端F,冷源输出端F连入热源输入端G,热源输出端G连入三级冷媒泵,三级冷媒泵连入高温冷库用户换热器,冷源输出端C连入冷源输入端G,
主空调制冷单元包括依次通过管道连接的三级嵌套冷媒泵、空调用户换热器,热源输出端F连入三级嵌套冷媒泵,空调用户换热器连入热源输入端F,形成闭合回路,及在该闭合回路中循环的冷媒D;
主机进气单元:
主机进气单元包括四级LNG换热器,四级LNG换热器具有一对冷源输入端H、冷源输出端H和一对热源输入端H、热源输出端H,冷源输出端G连入冷源输入端H,热源输入端H连入缸套水加热,冷源输出端H连入动力船主机进气。
进一步的,发电单元还包括在闭合回路中的发电工质过热器,发电工质过热器具有一对冷源输入端B、冷源输出端B和一对热源输入端B、热源输出端B,冷源输出端A 连入冷源输入端B,冷源输出端B连入透平膨胀机,热源输入端B连入废气加热。
进一步的,低温冷库循环单元还包括在闭合回路中的分流器A、二级LNG换热器、汇流器A,二级LNG换热器具有一对冷源输入端E、冷源输出端E和一对热源输入端 E、热源输出端E,冷源输出端D连入分流器A,分流器A支路一连入热源输入端E,热源输出端E连入汇流器A,分流器A支路二连入热源输入端A,热源输出端A连入汇流器A,汇流器A连入二级冷媒泵,冷源输出端C连入冷源输入端E,冷源输出端E 连入冷源输入端G。
进一步的,主机进气单元前还设有辅空调制冷单元,包括分流器D、汇流器D,冷源输出端G连入分流器D,分流器D支路一连入汇流器D,分流器D支路二连入空调用户换热器后连入汇流器D,汇流器D连入冷源输入端H。
进一步的,低温冷库循环单元中,低温冷库用户换热器包括至少并联设置的鱼库换热器、肉库换热器,二级冷媒泵连入分流器B,分流器B支路一连入鱼库换热器后连入汇流器B,分流器B支路二连入肉库换热器后连入汇流器B,汇流器B连入冷源输入端D。
进一步的,高温冷库循环单元中,高温冷库用户换热器包括至少并联设置的菜库换热器、水果库换热器,三级冷媒泵连入分流器C,分流器C支路一连入菜库换热器后连入汇流器C,分流器C支路二连入水果库换热器后连入汇流器C,汇流器C连入冷源输入端F。
进一步的,发电工质为丙烷。
进一步的,冷媒A、冷媒B、冷媒C、冷媒D均为二氯甲烷。
有益效果:与现有技术相比,本发明的优点是:
1、本发明将送入船舶主机的LNG燃料冷能先梯级利用于船舶发电、低温冷库、海水淡化、高温冷库、空调等,而后达到主机进气要求温度,送入主机燃烧;
2、本发明将LNG燃料冷能进行合理梯级利用,提高冷能和冷的综合利用效率,降低了船舶的营运成本;
3、本发明可根据不同船型的制冷需求,以及不同时空条件下的工况,通过相应调节使有限的LNG燃料冷能在不同船型上都能够得到较大程度的合理分配和利用。
附图说明
图1为本发明系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例,进一步阐明本发明,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
一种LNG动力船燃料冷能综合利用方法,先通过朗肯循环发电将深冷部分的LNG燃料冷能转换为电能,然后利用冷媒回收中冷部分的LNG燃料冷能并梯级用于动力船各制冷需求单元供冷,使液态低温的LNG燃料提升至动力船主机进气要求温度,具体包括以下步骤。
S10:发电单元的发电工质先吸收低温冷库循环单元热量,或再吸收废气余热发生汽化,然后经透平膨胀机做功,最后与由常压加压至0.7MPa、-160℃的LNG换热,发电工质被LNG冷却液化,LNG吸热升温;
S20:经发电单元初步利用后的LNG,进入低温冷库循环单元供冷,低温冷库循环单元的冷媒A经发电工质冷却,或同时分流经LNG冷却,温度达到-40℃,首先在低温冷库循环单元进行制冷,温度升高到-30℃,而后对嵌套于低温冷库循环单元末端的海水淡化循环单元的冷媒B冷却,温度升高到-20℃,再循环至吸收冷量,冷媒B在海水淡化循环单元进行制冷;
S30:经低温冷库循环单元利用后的LNG,进入高温冷库循环单元供冷,高温冷库循环单元的冷媒C经LNG冷却后,温度达到-30℃,首先在高温冷库循环单元进行制冷,温度升高到-20℃,而后对嵌套于高温冷库循环单元末端的主空调制冷单元的冷媒D冷却,温度升高到0℃,再循环至吸收冷量,冷媒D在主空调制冷单元进行制冷;
S40:经高温冷库循环单元利用后的LNG,部分返回主空调制冷单元与冷媒D换热,LNG吸热升温,而后再由主机缸套水加热至动力船主机进气要求温度15℃。
实现上述的LNG动力船燃料冷能综合利用方法的系统,如附图1所示,具体包括以下四个单元。
(1)发电单元。
发电单元包括依次通过管道连接形成闭合回路的一级发电工质换热器1、发电工质过热器2、透平膨胀机3、一级LNG换热器4、一级发电工质泵5及在该闭合回路中循环的发电工质丙烷,透平膨胀机3驱动发电机组6工作,一级发电工质换热器1具有一对冷源输入端A101、冷源输出端A102和一对热源输入端A103、热源输出端A104,发电工质过热器2具有一对冷源输入端B201、冷源输出端B202和一对热源输入端 B203、热源输出端B204,一级LNG换热器4具有一对冷源输入端C401、冷源输出端 C402和一对热源输入端C403、热源输出端C404,一级发电工质泵5连入冷源输入端 A101,冷源输出端A102连入冷源输入端B201,冷源输出端B202连入透平膨胀机3,热源输入端B203连入废气加热,透平膨胀机3连入热源输入端C403,热源输出端C404 连入一级发电工质泵5,LNG储罐7、LNG增压泵8依次连接后连入冷源输入端C401。
在一级发电工质换热器1中,发电工质与低温冷库循环单元分流来的冷媒A换热,发电工质吸热升温,冷媒A放热降温;在发电工质过热器2中,发电工质与船舶锅炉及主机产生的废气换热,发电工质吸热升温,废气放热降温,在尽可能先满足低温冷库循环单元的制冷条件下,将废气余热用于补充发电单元所需热量的不足部分,可由改变阀门302及阀门301开度实施调节;在一级LNG换热器4中,经透平膨胀机做功的发电工质与由常压加压至0.7MPa、-160℃的LNG换热,LNG吸热升温,发电工质放热降温再循环进入一级发电工质换热器1吸热。
(2)低温冷库循环单元及嵌套于其末端的海水淡化循环单元。
低温冷库循环单元包括依次通过管道连接形成闭合回路的低温冷库用户换热器9、汇流器B10、二级冷媒冷却器11、分流器A12、二级LNG换热器13、汇流器A14、二级冷媒泵15、分流器B16及在该闭合回路中循环的冷媒A二氯甲烷,低温冷库用户换热器9可以是单个用户换热器,也可以是并联设置的至少两个用户换热器,例如包括并联设置的鱼库换热器901、肉库换热器902,二级冷媒冷却器11具有一对冷源输入端 D1101、冷源输出端D1102和一对热源输入端D1103、热源输出端D1104,二级LNG 换热器13具有一对冷源输入端E1301、冷源输出端E1302和一对热源输入端E1303、热源输出端E1304,鱼库换热器901、肉库换热器902分别连入汇流器B10,汇流器B10 连入冷源输入端D1101,冷源输出端D1102连入分流器A12,分流器A12支路一连入热源输入端E1303,热源输出端E1304连入汇流器A14,分流器A12支路二连入热源输入端A103,热源输出端A104连入汇流器A14,汇流器A14连入二级冷媒泵15,二级冷媒泵15连入分流器B16,分流器B16支路一连入鱼库换热器901,分流器B16支路二连入肉库换热器902,冷源输出端C402连入冷源输入端E1301。
海水淡化循环单元包括依次通过管道连接的二级嵌套冷媒泵17、海水淡化用户换热器18,热源输出端D1104连入二级嵌套冷媒泵17,海水淡化用户换热器18连入热源输入端D1103,形成闭合回路,及在该闭合回路中循环的冷媒B二氯甲烷。
在二级冷媒冷却器11中,经低温冷库用户换热器9制冷后的冷媒A(-30℃)与经海水淡化用户换热器18制冷后的冷媒B换热,冷媒A吸热升温至-20℃,冷媒B放热降温;在二级LNG换热器13中,冷媒A与经发电单元吸热升温后的LNG换热,LNG 吸热升温,冷媒A放热降温,与分流至一级发电工质换热器1换热降温后的部分冷媒A,一起降温到-40℃再循环进入低温冷库用户换热器9制冷。
(3)高温冷库循环单元及嵌套于其末端的主空调制冷单元。
高温冷库循环单元包括依次通过管道连接形成闭合回路的高温冷库用户换热器19、汇流器C20、三级冷媒冷却器21、三级LNG换热器22、三级冷媒泵23、分流器C24 及在该闭合回路中循环的冷媒C二氯甲烷,高温冷库用户换热器19可以是单个用户换热器,也可以是并联设置的至少两个用户换热器,例如包括并联设置的菜库换热器1901、水果库换热器1902,三级冷媒冷却器21具有一对冷源输入端F2101、冷源输出端F2102 和一对热源输入端F2103、热源输出端F2104,三级LNG换热器22具有一对冷源输入端G2201、冷源输出端G2202和一对热源输入端G2203、热源输出端G2204,菜库换热器1901、水果库换热器1902分别连入汇流器C20,汇流器C20连入冷源输入端F2101,冷源输出端F2102连入热源输入端G2203,热源输出端G2204连入三级冷媒泵23,三级冷媒泵23连入分流器C24,分流器C24支路一连入菜库换热器1901,分流器C24支路二连入水果库换热器1902,冷源输出端E1302连入冷源输入端G2201。
主空调制冷单元包括依次通过管道连接的三级嵌套冷媒泵25、空调用户换热器26,热源输出端F2104连入三级嵌套冷媒泵25,空调用户换热器26连入热源输入端F2103,形成闭合回路,及在该闭合回路中循环的冷媒D二氯甲烷。
在三级冷媒冷却器21中,经高温冷库用户换热器19制冷后的冷媒C(-20℃)与经空调用户换热器26制冷后的冷媒D换热,冷媒C吸热升温至0℃,冷媒D放热降温;在三级LNG换热器22中,冷媒C与经低温冷库循环单元吸热升温后的LNG换热,LNG 吸热升温,冷媒C放热降温至-30℃再循环进入高温冷库用户换热器19制冷。
(4)辅空调制冷单元及主机进气单元。
辅空调制冷单元包括分流器D27、汇流器D28,主机进气单元包括四级LNG换热器29,四级LNG换热器29具有一对冷源输入端H2901、冷源输出端H2902和一对热源输入端H2903、热源输出端H2904,冷源输出端G2202连入分流器D27,分流器D27 支路一连入汇流器D28,分流器D27支路二连入空调用户换热器26后连入汇流器D28,汇流器D28连入冷源输入端H2901,热源输入端H2903连入缸套水加热,冷源输出端 H2902连入动力船主机进气。
经高温冷库循环单元吸热升温后的LNG部分返回主空调制冷单元,部分进入四级LNG换热器29,进入主空调制冷单元的部分LNG在空调用户换热器26中与冷媒D换热,LNG吸热升温,冷媒D放热降温,而后该部分LNG返回至四级LNG换热器29;在四级LNG换热器29中,LNG与缸套水换热,缸套水放热降温,LNG吸热升温至达到动力船主机进气要求温度15℃。
发电工质与LNG换热时:当LNG释放的冷量足以为低温冷库循环单元和海水淡化循环单元提供所有冷量时(即船舶LNG流量较大时),阀门301完全开启,阀门302 完全关闭,阀门303适当开启,通过调节阀门303开度,将发电工质升温至所需温度;当LNG释放的冷量不足以为低温冷库循环单元和海水淡化循环单元提供所有冷量时 (即船舶LNG流量较小时),阀门301、阀门302适当开启,阀门303完全关闭,通过调节阀门301、阀门302开度,将发电工质升温至所需温度。船舶LNG流量可通过调节LNG储罐的流量调节阀改变。
当主空调制冷单元可以满足全船空调所需制冷量时(即船舶LNG流量较大时),阀门304完全关闭,阀门305完全开启;当主空调制冷单元不能满足全船空调所需制冷量时(即船舶LNG流量较小时),阀门304适当开启,阀门305适当开启或完全关闭,通过调节阀门304、阀门305开度,满足全船空调所需制冷量(在阀门305完全关闭的情况下,主、辅空调制冷单元仍不能满足全船空调所需制冷量时,则需将阀门304完全开启)。

Claims (10)

1.一种LNG动力船燃料冷能综合利用方法,其特征在于:先通过朗肯循环发电将深冷部分的LNG燃料冷能转换为电能,然后利用冷媒回收中冷部分的LNG燃料冷能并梯级用于动力船各制冷需求单元供冷,使液态低温的LNG燃料提升至动力船主机进气要求温度。
2.根据权利要求1所述的LNG动力船燃料冷能综合利用方法,其特征在于具体包括以下步骤:
S10:发电单元的发电工质先吸收低温冷库循环单元热量,或再吸收废气余热发生汽化,然后经透平膨胀机做功,最后与由常压加压至0.7MPa、-160℃的LNG换热,发电工质被LNG冷却液化,LNG吸热升温;
S20:经发电单元初步利用后的LNG,进入低温冷库循环单元供冷,低温冷库循环单元的冷媒A经发电工质冷却,或同时分流经LNG冷却,温度达到-40℃,首先在低温冷库循环单元进行制冷,温度升高到-30℃,而后对嵌套于低温冷库循环单元末端的海水淡化循环单元的冷媒B冷却,温度升高到-20℃,再循环至吸收冷量,冷媒B在海水淡化循环单元进行制冷;
S30:经低温冷库循环单元利用后的LNG,进入高温冷库循环单元供冷,高温冷库循环单元的冷媒C经LNG冷却后,温度达到-30℃,首先在高温冷库循环单元进行制冷,温度升高到-20℃,而后对嵌套于高温冷库循环单元末端的主空调制冷单元的冷媒D冷却,温度升高到0℃,再循环至吸收冷量,冷媒D在主空调制冷单元进行制冷;
S40:经高温冷库循环单元利用后的LNG,部分返回主空调制冷单元与冷媒D换热,LNG吸热升温,而后再由主机缸套水加热至动力船主机进气要求温度15℃。
3.一种实现权利要求1所述的LNG动力船燃料冷能综合利用方法的系统,其特征在于包括:
发电单元:
发电单元包括依次通过管道连接形成闭合回路的发电工质换热器、透平膨胀机、一级LNG换热器、一级发电工质泵及在该闭合回路中循环的发电工质,透平膨胀机驱动发电机组工作,发电工质换热器具有一对冷源输入端A、冷源输出端A和一对热源输入端A、热源输出端A,一级LNG换热器具有一对冷源输入端C、冷源输出端C和一对热源输入端C、热源输出端C,一级发电工质泵连入冷源输入端A,冷源输出端A连入透平膨胀机,透平膨胀机连入热源输入端C,热源输出端C连入一级发电工质泵,LNG储罐、LNG增压泵依次连接后连入冷源输入端C;
低温冷库循环单元及嵌套于其末端的海水淡化循环单元:
低温冷库循环单元包括依次通过管道连接的二级冷媒泵、低温冷库用户换热器、二级冷媒冷却器,二级冷媒冷却器具有一对冷源输入端D、冷源输出端D和一对热源输入端D、热源输出端D,低温冷库用户换热器连入冷源输入端D,冷源输出端D连入热源输入端A,热源输出端A连入二级冷媒泵,二级冷媒泵连入低温冷库用户换热器,形成闭合回路,及在该闭合回路中循环的冷媒A,
海水淡化循环单元包括依次通过管道连接的二级嵌套冷媒泵、海水淡化用户换热器,热源输出端D连入二级嵌套冷媒泵,海水淡化用户换热器连入热源输入端D,形成闭合回路,及在该闭合回路中循环的冷媒B;
高温冷库循环单元及嵌套于其末端的主空调制冷单元:
高温冷库循环单元包括依次通过管道连接形成闭合回路的高温冷库用户换热器、三级冷媒冷却器、三级LNG换热器、三级冷媒泵及在该闭合回路中循环的冷媒C,三级冷媒冷却器具有一对冷源输入端F、冷源输出端F和一对热源输入端F、热源输出端F,三级LNG换热器具有一对冷源输入端G、冷源输出端G和一对热源输入端G、热源输出端G,高温冷库用户换热器连入冷源输入端F,冷源输出端F连入热源输入端G,热源输出端G连入三级冷媒泵,三级冷媒泵连入高温冷库用户换热器,冷源输出端C连入冷源输入端G,
主空调制冷单元包括依次通过管道连接的三级嵌套冷媒泵、空调用户换热器,热源输出端F连入三级嵌套冷媒泵,空调用户换热器连入热源输入端F,形成闭合回路,及在该闭合回路中循环的冷媒D;
主机进气单元:
主机进气单元包括四级LNG换热器,四级LNG换热器具有一对冷源输入端H、冷源输出端H和一对热源输入端H、热源输出端H,冷源输出端G连入冷源输入端H,热源输入端H连入缸套水加热,冷源输出端H连入动力船主机进气。
4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于:发电单元还包括在闭合回路中的发电工质过热器,发电工质过热器具有一对冷源输入端B、冷源输出端B和一对热源输入端B、热源输出端B,冷源输出端A连入冷源输入端B,冷源输出端B连入透平膨胀机,热源输入端B连入废气加热。
5.根据权利要求3所述的系统,其特征在于:低温冷库循环单元还包括在闭合回路中的分流器A、二级LNG换热器、汇流器A,二级LNG换热器具有一对冷源输入端E、冷源输出端E和一对热源输入端E、热源输出端E,冷源输出端D连入分流器A,分流器A支路一连入热源输入端E,热源输出端E连入汇流器A,分流器A支路二连入热源输入端A,热源输出端A连入汇流器A,汇流器A连入二级冷媒泵,冷源输出端C连入冷源输入端E,冷源输出端E连入冷源输入端G。
6.根据权利要求3所述的系统,其特征在于:主机进气单元前还设有辅空调制冷单元,包括分流器D、汇流器D,冷源输出端G连入分流器D,分流器D支路一连入汇流器D,分流器D支路二连入空调用户换热器后连入汇流器D,汇流器D连入冷源输入端H。
7.根据权利要求3所述的系统,其特征在于:低温冷库循环单元中,低温冷库用户换热器包括至少并联设置的鱼库换热器、肉库换热器,二级冷媒泵连入分流器B,分流器B支路一连入鱼库换热器后连入汇流器B,分流器B支路二连入肉库换热器后连入汇流器B,汇流器B连入冷源输入端D。
8.根据权利要求3所述的系统,其特征在于:高温冷库循环单元中,高温冷库用户换热器包括至少并联设置的菜库换热器、水果库换热器,三级冷媒泵连入分流器C,分流器C支路一连入菜库换热器后连入汇流器C,分流器C支路二连入水果库换热器后连入汇流器C,汇流器C连入冷源输入端F。
9.根据权利要求3所述的系统,其特征在于:发电工质为丙烷。
10.根据权利要求3所述的系统,其特征在于:冷媒A、冷媒B、冷媒C、冷媒D均为二氯甲烷。
CN201810927570.3A 2018-08-15 2018-08-15 Lng动力船燃料冷能综合利用方法及其系统 Active CN109113824B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810927570.3A CN109113824B (zh) 2018-08-15 2018-08-15 Lng动力船燃料冷能综合利用方法及其系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810927570.3A CN109113824B (zh) 2018-08-15 2018-08-15 Lng动力船燃料冷能综合利用方法及其系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109113824A true CN109113824A (zh) 2019-01-01
CN109113824B CN109113824B (zh) 2021-04-27

Family

ID=64853196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810927570.3A Active CN109113824B (zh) 2018-08-15 2018-08-15 Lng动力船燃料冷能综合利用方法及其系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109113824B (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110748439A (zh) * 2019-10-16 2020-02-04 大连船舶重工集团有限公司 一种lng燃料冷能高效利用的低压供气系统
CN110761864A (zh) * 2019-11-08 2020-02-07 江苏科技大学 一种新型液化天然气动力集装箱船冷能综合利用系统
CN112302748A (zh) * 2020-11-03 2021-02-02 江苏科技大学 一种基于新型整体式ifv的lng动力船冷能利用系统
CN112324530A (zh) * 2020-11-02 2021-02-05 江苏科技大学 船用lng冷能利用冷电联供系统
CN112523825A (zh) * 2020-11-23 2021-03-19 江苏科技大学 一种液化天然气动力船冷能综合利用系统及方法
CN112539091A (zh) * 2020-12-02 2021-03-23 江苏科技大学 一种双燃料动力船lng冷能梯级综合利用系统及方法
CN113309985A (zh) * 2021-06-15 2021-08-27 中国船舶工业集团公司第七0八研究所 一种零碳排放的lng燃料动力船冷能余热综合梯级利用系统
CN113638806A (zh) * 2021-08-19 2021-11-12 江苏科技大学 用于交变负荷的lng冷能梯度回收的系统及调峰方法
CN114739221A (zh) * 2022-03-25 2022-07-12 武汉理工大学 一种面向lng-ihes的全船冷热能梯级调度系统及方法
CN115158625A (zh) * 2022-07-15 2022-10-11 上海外高桥造船有限公司 一种船舶低温燃料冷能回收再利用系统、方法及船舶

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2952846A1 (de) * 1978-03-14 1980-10-30 Acec Anlage zur versorgung mit unter druck stehendem brenngas
KR20160113494A (ko) * 2015-03-20 2016-09-29 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템
CN206158809U (zh) * 2016-09-19 2017-05-10 青岛科技大学 一种lng动力船的冷能综合利用系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2952846A1 (de) * 1978-03-14 1980-10-30 Acec Anlage zur versorgung mit unter druck stehendem brenngas
KR20160113494A (ko) * 2015-03-20 2016-09-29 현대중공업 주식회사 액화가스 처리 시스템
CN206158809U (zh) * 2016-09-19 2017-05-10 青岛科技大学 一种lng动力船的冷能综合利用系统

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110748439A (zh) * 2019-10-16 2020-02-04 大连船舶重工集团有限公司 一种lng燃料冷能高效利用的低压供气系统
CN110761864A (zh) * 2019-11-08 2020-02-07 江苏科技大学 一种新型液化天然气动力集装箱船冷能综合利用系统
CN112324530A (zh) * 2020-11-02 2021-02-05 江苏科技大学 船用lng冷能利用冷电联供系统
CN112324530B (zh) * 2020-11-02 2022-07-19 江苏科技大学 船用lng冷能利用冷电联供系统
CN112302748A (zh) * 2020-11-03 2021-02-02 江苏科技大学 一种基于新型整体式ifv的lng动力船冷能利用系统
CN112523825A (zh) * 2020-11-23 2021-03-19 江苏科技大学 一种液化天然气动力船冷能综合利用系统及方法
CN112539091B (zh) * 2020-12-02 2022-04-15 江苏科技大学 一种双燃料动力船lng冷能梯级综合利用系统及方法
CN112539091A (zh) * 2020-12-02 2021-03-23 江苏科技大学 一种双燃料动力船lng冷能梯级综合利用系统及方法
CN113309985A (zh) * 2021-06-15 2021-08-27 中国船舶工业集团公司第七0八研究所 一种零碳排放的lng燃料动力船冷能余热综合梯级利用系统
CN113638806B (zh) * 2021-08-19 2022-04-26 江苏科技大学 用于交变负荷的lng冷能梯度回收的系统及调峰方法
CN113638806A (zh) * 2021-08-19 2021-11-12 江苏科技大学 用于交变负荷的lng冷能梯度回收的系统及调峰方法
CN114739221A (zh) * 2022-03-25 2022-07-12 武汉理工大学 一种面向lng-ihes的全船冷热能梯级调度系统及方法
CN115158625A (zh) * 2022-07-15 2022-10-11 上海外高桥造船有限公司 一种船舶低温燃料冷能回收再利用系统、方法及船舶
CN115158625B (zh) * 2022-07-15 2024-04-16 上海外高桥造船有限公司 一种船舶低温燃料冷能回收再利用系统、方法及船舶

Also Published As

Publication number Publication date
CN109113824B (zh) 2021-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109113824A (zh) Lng动力船燃料冷能综合利用方法及其系统
CN109268095B (zh) 用于双燃料动力船的lng燃料冷能综合利用方法及系统
Feili et al. Exergoeconomic analysis and optimization of a new combined power and freshwater system driven by waste heat of a marine diesel engine
CN207006622U (zh) 一种lng运输船的冷能梯级利用系统
CN109184837A (zh) Lng动力船燃料冷能全发电梯级利用系统及利用方法
US20160305709A1 (en) Liquefied gas treatment system
CN109268099B (zh) 一种基于温差发电与有机朗肯循环联合船用柴油机余热回收系统及其方法
CN106939802B (zh) 利用lng冷能的混合工质梯级发电与剩余冷量输出系统及方法
CN107143435A (zh) 一种lng动力船的分布式能源系统及工作方法
CN108975438B (zh) 一种lng动力船lng再气化及淡水制备系统及方法
CN206942884U (zh) 一种lng动力船的分布式能源系统
CN103114912B (zh) 结合冷冻法的冷热水电四联产系统
CN103362579A (zh) 一种回收液化天然气冷能的两级膨胀发电装置及方法
CN107202452B (zh) 一种lng动力渔船的lng汽化与制冷系统及其工作方法
CN107178927B (zh) 一种lng动力船的bog利用系统及工作方法
CN106194302B (zh) 一种lng冷能综合利用系统及方法
Yao et al. Design and optimization of LNG-powered ship cold energy and waste heat integrated utilization system based on novel intermediate fluid vaporizer
CN209385197U (zh) 一种基于斯特林发电机组的lng气化系统
CN105569754B (zh) 利用环境热能对外做功的方法及环境热能做功系统
CN107246739A (zh) 氢内燃机汽车高压氢气制冷装置
CN110529212A (zh) 一种基于lng冷能利用的冷电气淡水联产系统
CN208168940U (zh) 一种大型lng接收站利用液化天然气冷能发电的系统
CN208090314U (zh) 一种天然气调压门站压力能回收综合利用系统
CN109538322A (zh) 一种基于斯特林发电机组的lng气化系统及工作方法
KR102439397B1 (ko) 신규 일체형 ifv를 기반으로 한 lng 동력 선박 냉 에너지 활용 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant