CN109538322A - 一种基于斯特林发电机组的lng气化系统及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于斯特林发电机组的LNG气化系统及工作方法，目前在LNG接收站中常用的LNG气化方法是采用海水加热气化LNG，不但浪费了大量的冷能，还会影响海洋生态环境。本发明利用斯特林发电机组将废热中的低品位热能回收，同时以LNG冷能作为冷源，将其置换出来；LNG通过进入斯特林发电机组的冷却器换出潜热，然后进入LNG排出管道；同时，废热进入斯特林发电机组的加热器进行换热，经换热后的废热排出；换热后的LNG进入郎肯循环发电系统进行再次换热后气化，之后进入外输管网。本发明节省了厂用电成本，同时，有效地利用LNG潜热、显热以及周边热源废热，提高了能量的利用效率，减少了能量浪费。

Description

一种基于斯特林发电机组的LNG气化系统及工作方法
技术领域
本发明涉及一种LNG气化系统，属于能源动力技术领域，特别是基于斯特林发电机组进行废能利用，以及能量的梯级利用领域，具有极大的节能减排的特性。
背景技术
斯特林发动机又名热气机，是一种外燃式的闭式循环热力发动机，具有燃料适应性强、效率高、超低排放、低噪音、污染物排放少、结构简单、维护方便、运行特性好等特点。随着对能源、环境问题日益关注，斯特林机这一“绿色”发动机越来越受到人们关注。它在解决能源紧张、减少环境污染以及军事领域等方面具有非常重要的意义。
液化天然气（LNG）是一种通过低温工艺冷冻液化而成的以甲烷为主的（-162℃）液体混合物，每吨LNG蕴含的冷能约为840kWh/t，其包括液态天然气从液态转化为气态的潜热和气态天然气温度回复到环境温度的显热。天然气的液化是一个高耗能的生产过程，以电量计，每制成一吨将耗能840kWh。这些能量除了耗散的，大部分被储存在低温的LNG中，称为LNG的冷能。这意味着，在进口能源的同时，也在进口LNG中储存的冷能。
而LNG在气化为天然气的过程中会释放出大量的冷能，如申请号为：201710338821.X的中国专利，传统方法所采用的海水加热气化不但浪费了冷能，还会影响海洋生态环境。近年来，在国内外众多专家学者的共同探索研宄下冷能发电在某些方面取得了很大的进展。有研究表明，相同温差下，用余冷资源发电的效率比使用余热资源发电的效率要高，所以利用冷能发电的效果会更好。利用冷能发电方式可分为两大类，一是用于改善现有的各种动力循环系统，以提高系统效率以增加发电量，另一类是相对独立的低温发电系统。
综上所述，急需一种高效的LNG气化工艺，此工艺既能高效地气化LNG，又能利用气化过程释放的LNG冷能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种基于斯特林发电机组的LNG气化系统及工作方法，属于斯特林发电机组并联的联合发电系统，经过此系统后的天然气和余热再经过郎肯循环发电系统，从而达到气化LNG的目的，与此同时，也利用了LNG冷能和周边工厂提供的废热。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于斯特林发电机组的LNG气化系统，其特征在于，包括LNG进入管道、LNG排出管道、废热进入管道、废热排出管道、斯特林发电机组和郎肯循环发电系统；所述LNG进入管道与斯特林发电机组的冷却器相连接，所述LNG排出管道与斯特林发电机组的冷却器相连接，所述废热进入管道与斯特林发电机组的加热器相连接，所述废热排出管道与斯特林发电机组相连接，所述LNG排出管道还与郎肯循环发电系统的冷凝器相连接。
进一步而言，所述斯特林发电机组中包括多个斯特林发电机，且多个斯特林发电机并联布置。斯特林发电机组根据LNG气化站的不同需求而设置不同数量和大小。
进一步而言，所述废热进入管道可以与郎肯循环发电系统的蒸发器相连接。郎肯循环发电系统中的蒸发器的热源可以与进入斯特林发电机组的废热热源不同。
基于斯特林发电机组的LNG气化系统的工作方法如下：利用斯特林发电机组将废热中的低品位热能回收，同时以LNG冷能作为冷源，将LNG冷能置换出来；LNG通过LNG进入管道进入斯特林发电机组的冷却器换出潜热，然后进入LNG排出管道；同时，废热经过废热进入管道进入斯特林发电机组的加热器进行换热，经换热后的废热经过废热排出管道排出；从LNG排出管道排出的换热后的LNG进入郎肯循环发电系统进行再次换热后气化，之后进入外输管网。
进一步而言，进入斯特林发电机组的废热热源可以是气态，也可以是液态的；废热热源是周边工厂或装置产生的废热，与斯特林发电机组换热后的废热作为气化站内其他热源设备使用。
进一步而言，所述的与斯特林发电机组换热后的LNG仍然具有一定的冷量，根据具体需求，后面可以用于冷库或空调等用冷领域。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
（1）本发明中，斯特林发电机组并联的联合发电系统，能有效地利用LNG潜热，并且随着LNG外输量的波动，可灵活地利用不同数量的斯特林发电机组来利用LNG冷能；
（2）本发明中的斯特林发电机组可以灵活的利用LNG气化站周边的热源，有效地利用废热；
（3）本发明中的郎肯循环发电系统对能量进行了梯级利用转化为电能，提高了能量的利用效率，减少了能量浪费，绿色环保；
（4）斯特林发电机组和郎肯循环发电系统所发出来的电能还能供给LNG气化站或周边园区，节省了厂用电成本，多余的电量还能上网。
附图说明
图1是本发明实施例的整体结构示意图。
图中：LNG排出管道1、LNG进入管道2、废热进入管道3、废热排出管道4、斯特林发电机组5、郎肯循环发电系统6。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1，本实施例中的基于斯特林发电机组的LNG气化系统，包括LNG排出管道1、LNG进入管道2、废热进入管道3、废热排出管道4、斯特林发电机组5和郎肯循环发电系统6；LNG进入管道2与斯特林发电机组5的冷却器相连接，LNG排出管道1与斯特林发电机组5的冷却器相连接，废热进入管道3与斯特林发电机组5的加热器相连接，废热排出管道4与斯特林发电机组5相连接，LNG排出管道1还与郎肯循环发电系统6的冷凝器相连接。
本实施例中，斯特林发电机组5中包括多个斯特林发电机，且多个斯特林发电机并联布置。
本实施例中，废热进入管道3还与郎肯循环发电系统6的蒸发器相连接。
基于斯特林发电机组的LNG气化系统的工作方法如下：利用斯特林发电机组5将废热中的低品位热能回收，同时以LNG冷能作为冷源，将LNG冷能置换出来；LNG通过LNG进入管道2进入斯特林发电机组5的冷却器换出潜热，然后进入LNG排出管道1；同时，废热经过废热进入管道3进入斯特林发电机组5的加热器进行换热，经换热后的废热经过废热排出管道4排出；从LNG排出管道1排出的换热后的LNG进入郎肯循环发电系统6进行再次换热后气化，之后进入外输管网。
本实施例中，进入斯特林发电机组5的废热热源可以是气态，也可以是液态，废热热源是周边工厂或装置产生的废热，与斯特林发电机组5换热后的废热可以作为气化站内其他热源设备使用。
虽然本发明以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于斯特林发电机组的LNG气化系统，其特征在于，包括LNG进入管道、LNG排出管道、废热进入管道、废热排出管道、斯特林发电机组和郎肯循环发电系统；所述LNG进入管道与斯特林发电机组的冷却器相连接，所述LNG排出管道与斯特林发电机组的冷却器相连接，所述废热进入管道与斯特林发电机组的加热器相连接，所述废热排出管道与斯特林发电机组相连接，所述LNG排出管道还与郎肯循环发电系统的冷凝器相连接。
2.根据权利要求1所述的基于斯特林发电机组的LNG气化系统，其特征在于，所述斯特林发电机组中包括多个斯特林发电机，且多个斯特林发电机并联布置。
3.根据权利要求1所述的基于斯特林发电机组的LNG气化系统，其特征在于，所述废热进入管道还与郎肯循环发电系统的蒸发器相连接，郎肯循环发电系统中的蒸发器的热源与进入斯特林机的废热热源相同或不同。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的基于斯特林发电机组的LNG气化系统的工作方法，其特征在于，所述工作方法如下：利用斯特林发电机组将废热中的低品位热能回收，同时以LNG冷能作为冷源，将LNG冷能置换出来；LNG通过LNG进入管道进入斯特林发电机组的冷却器换出潜热，然后进入LNG排出管道；同时，废热经过废热进入管道进入斯特林发电机组的加热器进行换热，经换热后的废热经过废热排出管道排出；从LNG排出管道排出的换热后的LNG进入郎肯循环发电系统进行再次换热后气化，之后进入外输管网。
5.根据权利要求4所述的基于斯特林发电机组的LNG气化系统的工作方法，其特征在于，进入斯特林发电机组的废热热源是气态或者是液态，废热热源是周边工厂或装置产生的废热，与斯特林发电机组换热后的废热作为气化站内其他热源设备使用。
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