CN110332746A - 一种基于lng能源梯级利用的冷链物流园区集合系统 - Google Patents

一种基于lng能源梯级利用的冷链物流园区集合系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110332746A
CN110332746A CN201910578197.XA CN201910578197A CN110332746A CN 110332746 A CN110332746 A CN 110332746A CN 201910578197 A CN201910578197 A CN 201910578197A CN 110332746 A CN110332746 A CN 110332746A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cold
lng
subsystem
energy
gasifier
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
CN201910578197.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110332746B (zh
Inventor
高迪
桂雄威
谢伟
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.)
Shanghai University of Electric Power
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
Shanghai University of Electric Power
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 Shanghai University of Electric Power filed Critical Shanghai University of Electric Power
Priority to CN201910578197.XA priority Critical patent/CN110332746B/zh
Publication of CN110332746A publication Critical patent/CN110332746A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110332746B publication Critical patent/CN110332746B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/50—Carbon dioxide
    • C01B32/55—Solidifying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants 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
    • F01K25/10—Plants 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/04—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C7/00—Methods or apparatus for discharging liquefied, solidified, or compressed gases from pressure vessels, not covered by another subclass
    • F17C7/02—Discharging liquefied gases
    • F17C7/04—Discharging liquefied gases with change of state, e.g. vaporisation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D15/00—Other domestic- or space-heating systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F5/00—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater
    • F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/0014—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using absorption or desorption
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/02—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas
    • F25B15/06—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas the refrigerant being water vapour evaporated from a salt solution, e.g. lithium bromide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/10—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air
    • F25D3/102—Stationary cabinets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/16—Waste heat
    • F24D2200/18—Flue gas recuperation
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于LNG能源梯级利用的冷链物流园区集合系统，该系统包括相互连接的LNG冷能三级利用子系统、天然气冷热电三联供的多能耦合子系统和制冷子系统，所述LNG冷能三级利用子系统通过设置于该子系统中的第一气化器和加热器分别与设置于所述天然气冷热电三联供的多能耦合子系统中的燃气内燃机机组和膨胀发电机机组对应连接，所述制冷子系统通过设置于该子系统中的节流阀和冷凝器分别与设置于所述LNG冷能三级利用子系统中的第一余冷换热器和设置于所述天然气冷热电三联供的多能耦合子系统中的第二余冷换热器对应连接。与现有技术相比，本发明具有综合能源利用率高、节能减排显著等优点。

Description

一种基于LNG能源梯级利用的冷链物流园区集合系统
技术领域
本发明涉及LNG能源梯级利用技术领域，尤其是涉及一种基于LNG能源梯级利用的冷链物流园区集合系统。
背景技术
冷链物流园是指运用低温条件保证食品质量安全、减少损耗和防污染的特殊供应链系统，特别的，城市冷链物流园区是专业从事食品加工，冷冻、冷藏保鲜、食品批发经营、食品进出口为一体的大型综合性物流园区。随着经济的不断发展、现代物流系统的不断完善，冷链物流的发展前景必将十分广阔，其可掘潜力巨大。但是冷链物流是用电大户，冷链物流产业能源供给方式单一，用能结构简单，势必造成企业成本上升，因此实现冷链物流园区能源升级、优质的能源供给与综合能源高效使用势在必行。具体技术背景如下：
1.LNG(液化天然气)冷能利用技术。
目前，中国大型的沿海LNG接收站，部分有配套的LNG冷能利用设施，主要用来发电、冷冻仓库、液化二氧化碳、空气分离等，但这些LNG能源利用方式单一，仅仅是利用了LNG的冷能，而冷能利用方式的技术集成优化又较少，综合冷能利用率不过50％；内陆的LNG大多依靠LNG运输罐，通过LNG运输车实现LNG的定点输运，但在其LNG汽化成NG(天然气)时，同样释放大量冷量，单位质量LNG气化时放出大量的冷能，约830kJ/kg，约合231kW·h。充分利用LNG使用时释放的冷能，可以提高能源的利用率，同时降低天然气的使用成本。所以开发LNG冷能集成优化利用技术，是我们面临的机遇。
2.天然气冷热电三联供的解决方案。
天然气冷热电三联供系统以天然气为燃料，利用小型燃气轮机、燃气内燃机或微燃机等设备将天然气燃烧后获得的高温烟气首先用于发电，然后利用余热在冬季供暖；在夏季通过驱动吸收式制冷机供冷；同时还可提供生活热水，充分利用了余热。其一次能源利用率可提高到80％左右，能够大量节约能源。天然气冷热电三联供应用于冷链物流园区有其显著运行优势，目前冷链物流园区工程案例中三联供机组的耦合接入较少，对于冷链物流园区的技术集成系统及微能网的建设，燃气三联供不可或缺、无法替代。
3.冷库制冷系统。
根据冷库温度的不同，冷库可以分为冷却库、冻结库和冷藏库。冷却库又称高温库，用于果蔬类食品的储藏，库内温度不低于食品汁液的冻结温度，通常保持在0℃左右；冻结库又称低温冷库，库内温度在-20～30℃,通过冷风机或专用冻结装置来实现对肉类食品的冻结；冷藏间，即冷却或冻结食品的储藏库，用于把不同温度的冷却食品和冻结食品在不同温度的冷藏间和冻结间内作短期或长期的储存。目前，普通的冷库制冷系统是以电制冷为主，据统计，冷库动力费用占整个冷库仓储成本的25％一30％；而一般食品工厂冷库动力耗电量占全厂总耗电量的50％-60％。因此，对冷库制冷系统的制冷效果提升改造，将很大程度上节约运行成本，提高经济效益。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于LNG能源梯级利用的冷链物流园区集合系统，主要是解决冷链物流园区冷库区制冷能耗以及办公区冷热电能耗需求大的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于LNG能源梯级利用的冷链物流园区集合系统，该系统包括相互连接的LNG冷能三级利用子系统、天然气冷热电三联供的多能耦合子系统和制冷子系统，所述LNG冷能三级利用子系统通过设置于该子系统中的第一气化器和加热器分别与设置于所述天然气冷热电三联供的多能耦合子系统中的燃气内燃机机组和膨胀发电机机组对应连接，所述制冷子系统通过设置于该子系统中的节流阀和冷凝器分别与设置于所述LNG冷能三级利用子系统中的第一余冷换热器和设置于所述天然气冷热电三联供的多能耦合子系统中的第二余冷换热器对应连接。
进一步地，所述的LNG冷能三级利用子系统包括LNG储罐、第二气化器、所述第一气化器、所述加热器、R410A储罐、CO2制干冰储罐和多级冷库，所述LNG储罐分别与所述第二气化器和所述第一气化器相连接，所述第二气化器与所述加热器连接，所述第二气化器经另一管路按顺序先后依次与所述R410A储罐、所述CO2制干冰储罐、所述多级冷库、所述第一余冷换热器和所述加热器相连接后并最终返回至所述第二气化器形成闭环连接。
进一步地，所述的多级冷库由预冷装置、冷藏库、冷冻库和冻结库彼此串联组成。
进一步地，所述的第一气化器采用空湿式气化器。
进一步地，所述CO2制干冰储罐与所述R410A储罐之间还连接设置有泵和流量计。
进一步地，所述预冷装置的温度范围为0℃～10℃，所述冷藏库的温度范围为0℃以下，所述冷冻库的温度范围为-35℃，所述冻结库的温度范围为-60℃。
进一步地，所述的天然气冷热电三联供的多能耦合子系统包括所述燃气内燃机机组、所述膨胀发电机机组、发电机组、溴化锂机组和集水箱，所述膨胀发电机机组和所述发电机组均与所述燃气内燃机机组相连接，所述燃气内燃机机组与所述溴化锂机组相连接，所述溴化锂机组与所述集水箱和所述第二余冷换热器单独闭环连接，所述膨胀发电机机组和所述发电机组均与电网连接。
进一步地，所述的制冷子系统包括压缩机、所述冷凝器、所述节流阀和蒸发器，所述压缩机按顺序先后依次与所述冷凝器、所述蒸发器、所述第二余冷换热器、所述第一余冷换热器和所述节流阀相连接后并最终返回至所述压缩机形成闭环连接。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明该技术集成系统仅以LNG作为唯一输入的一次能源，以LNG能源的梯级利用的方式，通过冷能梯级利用、燃烧发电、余热供暖、余热制冷四大利用渠道，建立冷链物流园区的微能网，满足整个园区内各用户端对冷、热、电的需求，综合能源利用率极高，经济效益可观，具有显著地节能减排示范意义。
(2)本发明系统进行局部系统的技术优化与整体系统技术集成与耦合，遵循节能减排、提高能源利用率、高效智能的原则，真正意义的建立园区的微能网，并实现碳排放的降低，节约能源。
(3)本发明系统仅以LNG作为唯一输入的一次能源，以LNG能源的梯级利用的方式，通过冷能梯级利用、燃烧发电、余热供暖、余热制冷四大利用渠道，建立冷链物流园区的微能网，满足整个园区内各用户端的冷、热、电的需求，解决冷链物流园区冷库区制冷能耗以及办公区冷热电能耗大的问题，并且综合能源利用率极高，经济效益可观，具有显著地节能减排示范意义。
附图说明
图1为本发明的整体系统集成结构示意图；
图2为本发明中的LNG冷能三级利用子系统的局部结构示意图；
图3为本发明中的天然气冷热电三联供的多能耦合子系统和制冷子系统的局部结构示意图；
图4为本发明中的制冷子系统的局部结构示意图；
图5为本发明整体系统的功能示意图；
图中，1为第一气化器，2为加热器，3为燃气内燃机机组，4为膨胀发电机机组，5为节流阀，6为冷凝器，7为第一余冷换热器，8为第二余冷换热器，9为LNG储罐，10为第二气化器，11为R410A储罐，12为CO2制干冰储罐，13为预冷装置，14为冷藏库，15为冷冻库，16为冻结库，17为泵，18为流量计，19为发电机组，20为溴化锂机组，21为集水箱，22为压缩机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示为本发明整体系统集成结构示意图，该系统包括相互连接的LNG冷能三级利用子系统、天然气冷热电三联供的多能耦合子系统和制冷子系统，LNG冷能三级利用子系统通过设置于该子系统中的第一气化器1和加热器2分别与设置于天然气冷热电三联供的多能耦合子系统中的燃气内燃机机组3和膨胀发电机机组4对应连接，制冷子系统通过设置于该子系统中的节流阀5和冷凝器6分别与设置于LNG冷能三级利用子系统中的第一余冷换热器7和设置于天然气冷热电三联供的多能耦合子系统中的第二余冷换热器8对应连接。
本技术集成系统针对沿海LNG接收站配套的冷库系统，和内陆使用灌装LNG的冷链物流园区而发明，依据这两种单位的用能特征和供能特征进行的设计，系统本身具有不可复制性，须以实际供、用能规模而定。其目的是解决冷链物流园区冷库区制冷能耗以及办公区冷热电能耗大的问题。其宗旨是真正意义的建立园区的微能网，提高能源利用率并实现碳排放的降低，提升冷链物流园区的能源品质与经济效益，实现“清洁、高效、智慧、共赢”的微能网的应用与示范。
该技术集成系统仅以LNG作为唯一输入的一次能源，以LNG能源的梯级利用的方式，通过冷能梯级利用、燃烧发电、余热供暖、余热制冷四大利用渠道，建立冷链物流园区的包括微电网、供热系统、制冷系统于一体的微能网，实现整个园区内各用户端的冷、热、电的互联互通、互补互用、互利互赢，因此冷链物流园区的LNG综合能源利用率极高，经济效益可观，具有显著地节能减排示范意义。
1)基于冷链物流的LNG冷能三级利用系统
如图2所示，LNG冷能三级利用子系统包括LNG储罐9、第二气化器10、第一气化器1(本实施例中第一气化器1采用空湿式气化器)、加热器2、R410A储罐11、CO2制干冰储罐12和多级冷库，LNG储罐9分别与第二气化器10和第一气化器1相连接，第二气化器10与加热器2连接，第二气化器10经另一管路按顺序先后依次与R410A储罐11、CO2制干冰储罐12、多级冷库、第一余冷换热器7和加热器2相连接后并最终返回至第二气化器10形成闭环连接，CO2制干冰储罐12与R410A储罐11之间还连接设置有泵17和流量计18，多级冷库由预冷装置13、冷藏库14、冷冻库15和冻结库16彼此串联组成，其中，预冷装置13的温度范围为0℃～10℃，冷藏库14的温度范围为0℃以下，冷冻库15的温度范围为-35℃，冻结库16的温度范围为-60℃。
前段LNG是从LNG储罐或LNG接收站进入；LNG换热过程采用两个换热器：气化器和加热器，为防止端差过大对换热器造成疲劳损坏，故两种换热器串联布置；设置R410a储罐，以解决LNG冷量的释放与冷量利用的时间不对称问题；CO2制干冰系统为冷量的第一级利用；冷库1、2、3、4串连布置，高效利用冷量的不同温度位，作为冷量的第二级利用。具体布置中建议采用“库中库”的布置方式，即将低温冻结库置于冷藏库中，以增强低温冻结库的保温性能；余冷换热器1作为冷量的第三级利用，余冷换热器的热端介质是电制冷的制冷剂。
2)基于园区用能需求的燃气三联供的多能耦合接入
如图3所示，天然气冷热电三联供的多能耦合子系统包括燃气内燃机机组3、膨胀发电机机组4、发电机组19、溴化锂机组20和集水箱21，膨胀发电机机组4和发电机组19均与燃气内燃机机组3相连接，燃气内燃机机组3与溴化锂机组20相连接，溴化锂机组20与集水箱21和第二余冷换热器8单独闭环连接，膨胀发电机机组4和发电机组19均与电网连接。
LNG经气化后为带压天然气，其具体压力取决于前置高压泵和LNG储罐大小等，为不定值，膨胀发电系统充分利用天然气的有效压差，将其压力能转换成电能，并入园区微电网系统；燃气三联供系统包括燃气内燃机组、发电机组、溴化锂制冷机组及集水箱四部分，发电机组产电，并入园区微电网，烟气余热及缸套水作生活热水及冬季供暖使用，双效吸收式溴化锂冷水机组产生冷冻水用于夏季办公制冷及冷却电制冷系统的制冷剂，集水箱作调峰水箱，用于缓存多余冷、热水。
3)基于余冷梯级利用的制冷系统的改进
如图4所示，制冷子系统包括压缩机22、冷凝器6、节流阀5和蒸发器，压缩机22按顺序先后依次与冷凝器6、蒸发器、第二余冷换热器8、第一余冷换热器7和节流阀5相连接后并最终返回至压缩机22形成闭环连接。
电制冷系统仍保留四大件即：压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器。改进在于，冷凝器的后端接入余冷换热器2、余冷换热器1，进一步降低制冷工质的温度，以提升整体电制冷系统的制冷效果。其中，余冷换热器2的冷源是溴化锂机组冬季多余的冷冻水；余冷换热器1的冷源是从冷库系统流出的R410a载冷介质。这二级冷却装置都是利用的余冷或废冷，冷量本身品质较低，但数量较大，因此对制冷系统的制冷效果的提升显著。
本发明的整体系统运行过程为：
-162℃的LNG从储罐泵送首先经过汽化器和加热器，冷库载冷剂R410a流经汽化器，热量被LNG汽化吸收，R410a自身温度降低，在汽化器的出口温度为—120～150℃，降温后的R410a进入R410a调峰储罐贮存，储罐作用是解决LNG汽化冷量的释放与使用时间不匹配的问题，从R410a储罐流出的载冷剂被泵送到“CO2制干冰”单元，做LNG冷能的第一级利用，此后载冷剂流出进入冷库，作为LNG第二级冷能的利用，载冷剂R410a依次送入低温冻结库或低温冻结装置(-60℃)、冷冻库(-35℃)、冷藏库(O℃以下)以及预冷装置(0-10℃)。各冷库根据温度位采取“库中库”的布置方式，载冷剂流经串联的制冷盘管，这样可以使LNG的冷能得以充分利用，能量利用效率大大提高，冷库运行成本下降。载冷剂R410a从冷库预冷装置流出后，温度约为0～10度，进入余冷换热器1，降低从余冷换热器2流出的制冷工质的温度，从余冷换热器1流出的R410a的温度10～20℃，进入加热器，释放热量，进一步的将LNG汽化、加热到10-20℃的NG，载冷剂R410a完成一个循环；
经汽化器和加热器后，LNG已彻底汽化为温度适宜的带压天然气，压力因前端泵的功率及LNG罐压力相关，在此无法给定，由于后端天然气的输送和使用并不需要太高压力，故在此应充分利用其压力能。带压天然气通过小型膨胀发电系统进行余压发电，其发电机产生的电力并入到冷链物流园区的微电网系统，供应于园区内各单位用电；
从膨胀发电系统出的近常压天然气进入燃气内燃机组，燃气内燃机将天然气燃烧后获得的高温烟气首先用于发电，然后利用余热在冬季供暖，同时还可提供生活热水；在夏季通过驱动吸收式制冷机供冷，产生的冷冻水温度10-20℃，其冷冻水首先满足于园区办公等冷需求，其余冷冻水进入余冷换热器2冷却从冷凝器流出的制冷剂，制冷剂降温到10-20℃，制冷剂继续进入余冷换热器1，而冷冻水被加热后输送回溴化锂冷水机组，完成一个循环；
为保障冷库的安全运行及满足其峰值冷量需求，为园区冷库系统匹配电制冷系统，充分利用余冷换热器1、余冷换热器2的冷量，将从冷凝器流出的制冷工质进行二级降温，使其从环境温度30℃降到10℃，以此来要提高制冷系统的COP，制冷系统的其他设备原理及布置无变动。如此做到节能减排的同时，降低制冷电耗，提高冷库运行的经济效益。
如图5所示为本发明整体系统的功能示意图，在“多能互补、智慧能源、能源互联网+”的大背景下，如何高效、清洁、智慧的使用一次能源和可再生能源尤为重要，冷链物流园区作为能耗大户，亟须在能源的清洁高效使用、运行的安全顺畅以及运营成本的经济性方面寻求突破，基于LNG能源梯级利用的冷链物流园区的微能网的建设，在局部系统的技术优化与整体系统技术集成与耦合方面，都实现了最大化的完善，真正意义的利用园区的微能网平台，实现整个园区内各用户端的冷、热、电的互联互通、互补互用、互利互赢，提高能源利用率并实现碳排放的降低，提升冷链物流园区的能源品质与经济效益，实现“清洁、高效、智慧、共赢”的微能网的应用与示范。
因此，建议对沿海LNG接收站配套的冷库系统，和内陆使用灌装LNG的冷链物流园区进行此技术集成系统的推广使用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于LNG能源梯级利用的冷链物流园区集合系统，其特征在于，该系统包括相互连接的LNG冷能三级利用子系统、天然气冷热电三联供的多能耦合子系统和制冷子系统，所述LNG冷能三级利用子系统通过设置于该子系统中的第一气化器(1)和加热器(2)分别与设置于所述天然气冷热电三联供的多能耦合子系统中的燃气内燃机机组(3)和膨胀发电机机组(4)对应连接，所述制冷子系统通过设置于该子系统中的节流阀(5)和冷凝器(6)分别与设置于所述LNG冷能三级利用子系统中的第一余冷换热器(7)和设置于所述天然气冷热电三联供的多能耦合子系统中的第二余冷换热器(8)对应连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于LNG能源梯级利用的冷链物流园区集合系统，其特征在于，所述的LNG冷能三级利用子系统包括LNG储罐(9)、第二气化器(10)、所述第一气化器(1)、所述加热器(2)、R410A储罐(11)、CO2制干冰储罐(12)和多级冷库，所述LNG储罐(9)分别与所述第二气化器(10)和所述第一气化器(1)相连接，所述第二气化器(10)与所述加热器(2)连接，所述第二气化器(10)经另一管路按顺序先后依次与所述R410A储罐(11)、所述CO2制干冰储罐(12)、所述多级冷库、所述第一余冷换热器(7)和所述加热器(2)相连接后并最终返回至所述第二气化器(10)形成闭环连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于LNG能源梯级利用的冷链物流园区集合系统，其特征在于，所述的多级冷库由预冷装置(13)、冷藏库(14)、冷冻库(15)和冻结库(16)彼此串联组成。
4.根据权利要求2所述的一种基于LNG能源梯级利用的冷链物流园区集合系统，其特征在于，所述的第一气化器(1)采用空湿式气化器。
5.根据权利要求2所述的一种基于LNG能源梯级利用的冷链物流园区集合系统，其特征在于，所述CO2制干冰储罐(12)与所述R410A储罐(11)之间还连接设置有泵(17)和流量计(18)。
6.根据权利要求3所述的一种基于LNG能源梯级利用的冷链物流园区集合系统，其特征在于，所述预冷装置(13)的温度范围为0℃～10℃，所述冷藏库(14)的温度范围为0℃以下，所述冷冻库(15)的温度范围为-35℃，所述冻结库(16)的温度范围为-60℃。
7.根据权利要求1所述的一种基于LNG能源梯级利用的冷链物流园区集合系统，其特征在于，所述的天然气冷热电三联供的多能耦合子系统包括所述燃气内燃机机组(3)、所述膨胀发电机机组(4)、发电机组(19)、溴化锂机组(20)和集水箱(21)，所述膨胀发电机机组(4)和所述发电机组(19)均与所述燃气内燃机机组(3)相连接，所述燃气内燃机机组(3)与所述溴化锂机组(20)相连接，所述溴化锂机组(20)与所述集水箱(21)和所述第二余冷换热器(8)单独闭环连接，所述膨胀发电机机组(4)和所述发电机组(19)均与电网连接。
8.根据权利要求1所述的一种基于LNG能源梯级利用的冷链物流园区集合系统，其特征在于，所述的制冷子系统包括压缩机(22)、所述冷凝器(6)、所述节流阀(5)和蒸发器，所述压缩机(22)按顺序先后依次与所述冷凝器(6)、所述蒸发器、所述第二余冷换热器(8)、所述第一余冷换热器(7)和所述节流阀(5)相连接后并最终返回至所述压缩机(22)形成闭环连接。
CN201910578197.XA 2019-06-28 2019-06-28 一种基于lng能源梯级利用的冷链物流园区集合系统 Active CN110332746B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910578197.XA CN110332746B (zh) 2019-06-28 2019-06-28 一种基于lng能源梯级利用的冷链物流园区集合系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910578197.XA CN110332746B (zh) 2019-06-28 2019-06-28 一种基于lng能源梯级利用的冷链物流园区集合系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110332746A true CN110332746A (zh) 2019-10-15
CN110332746B CN110332746B (zh) 2020-12-22

Family

ID=68143733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910578197.XA Active CN110332746B (zh) 2019-06-28 2019-06-28 一种基于lng能源梯级利用的冷链物流园区集合系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110332746B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113301774A (zh) * 2021-04-19 2021-08-24 天津商业大学 清洁高能效的高热流密度数据中心混合多能源系统
CN115371288A (zh) * 2022-08-23 2022-11-22 中国海洋石油集团有限公司 利用lng接收站为炼厂提供冷能的供冷系统

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001303970A (ja) * 1999-10-05 2001-10-31 Yoshihide Nakamura ガスタービンプラント及びその吸気冷却方法
CN201093819Y (zh) * 2007-08-06 2008-07-30 德化县农业局 一种lng冷能梯级、集成利用系统
CN102967099A (zh) * 2012-11-08 2013-03-13 暨南大学 一种液化天然气冷能的能量梯级综合利用方法
CN203412636U (zh) * 2013-07-01 2014-01-29 中国海洋石油总公司 一种结合液化天然气冷能利用的天然气分布式能源利用系统
KR20140143035A (ko) * 2013-06-05 2014-12-15 현대중공업 주식회사 Lng 처리 시스템
CN207196936U (zh) * 2017-08-16 2018-04-06 葛洲坝能源重工有限公司 一种冷热电三联供调峰系统
CN108005739A (zh) * 2017-11-21 2018-05-08 四川金英科技有限责任公司 采用冷能发电的lng冷能梯级利用方法
CN108506110A (zh) * 2018-02-28 2018-09-07 山东大学 一种冷热电联供系统
CN108561228A (zh) * 2018-03-26 2018-09-21 新兴能源装备股份有限公司 一种可移动的小型天然气分布式能源系统
CN109882292A (zh) * 2019-03-27 2019-06-14 赫普科技发展（北京）有限公司 一种lng燃气轮机耦合冷能发电系统及发电方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001303970A (ja) * 1999-10-05 2001-10-31 Yoshihide Nakamura ガスタービンプラント及びその吸気冷却方法
CN201093819Y (zh) * 2007-08-06 2008-07-30 德化县农业局 一种lng冷能梯级、集成利用系统
CN102967099A (zh) * 2012-11-08 2013-03-13 暨南大学 一种液化天然气冷能的能量梯级综合利用方法
KR20140143035A (ko) * 2013-06-05 2014-12-15 현대중공업 주식회사 Lng 처리 시스템
CN203412636U (zh) * 2013-07-01 2014-01-29 中国海洋石油总公司 一种结合液化天然气冷能利用的天然气分布式能源利用系统
CN207196936U (zh) * 2017-08-16 2018-04-06 葛洲坝能源重工有限公司 一种冷热电三联供调峰系统
CN108005739A (zh) * 2017-11-21 2018-05-08 四川金英科技有限责任公司 采用冷能发电的lng冷能梯级利用方法
CN108506110A (zh) * 2018-02-28 2018-09-07 山东大学 一种冷热电联供系统
CN108561228A (zh) * 2018-03-26 2018-09-21 新兴能源装备股份有限公司 一种可移动的小型天然气分布式能源系统
CN109882292A (zh) * 2019-03-27 2019-06-14 赫普科技发展（北京）有限公司 一种lng燃气轮机耦合冷能发电系统及发电方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
俞光灿 等: "LNG冷能利用方式分类及其工艺流程", 《油气储运》 *
吴小华 等: "LNG冷能利用技术的最新进展", 《油气储运》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113301774A (zh) * 2021-04-19 2021-08-24 天津商业大学 清洁高能效的高热流密度数据中心混合多能源系统
CN115371288A (zh) * 2022-08-23 2022-11-22 中国海洋石油集团有限公司 利用lng接收站为炼厂提供冷能的供冷系统
CN115371288B (zh) * 2022-08-23 2023-09-12 中国海洋石油集团有限公司 利用lng接收站为炼厂提供冷能的供冷系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN110332746B (zh) 2020-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201093819Y (zh) 一种lng冷能梯级、集成利用系统
CN101806293A (zh) 一种提高液化天然气冷能发电效率的集成优化方法
CN203413824U (zh) 一种低温空气源旁通化霜喷气增焓热泵热水机组
CN105401989A (zh) 一种综合利用lng能量的系统和方法
CN102155299A (zh) 利用液化天然气的斯特林发动机和燃气轮机联合系统
CN205638705U (zh) 利用lng制冰及以天然气为燃料的冷热电三联供系统
CN103954091B (zh) 一种充分利用液化天然气冷能的冷库制冷系统
CN103267394A (zh) 一种高效利用液化天然气冷能的方法和装置
CN205243570U (zh) 一种综合利用lng能量的系统
CN110332746A (zh) 一种基于lng能源梯级利用的冷链物流园区集合系统
CN201680657U (zh) 基于液化天然气站和冷库的热管式冷能利用装置
CN201666706U (zh) 一种制冷系统
CN109883079B (zh) 一种吸收压缩交互再冷式复合制冷系统及方法
CN103485851A (zh) 一种以液化天然气冷能和太阳能为动力来源的发电方法及其装置
CN102116529B (zh) 二氧化碳压缩机热泵热水系统
CN1137359C (zh) 一种适于大温差、可充分利用能源的溴化锂吸收式制冷机
CN208205554U (zh) 一种用于数据机房的lng冷能回收分布式能源系统
CN108106297B (zh) 一种用于数据机房的lng冷能回收分布式能源系统
CN203396176U (zh) Lng能源综合利用系统
CN113623891B (zh) 基于源网耦合的数据中心多元化供冷系统及运行方法
CN113309612B (zh) 耦合压力能、压缩空气储能和太阳能的冷热电联供系统
CN106642800B (zh) Lng气化冷能冷库系统及其冷能回收方法
CN215633192U (zh) Lng冷能利用装置
CN112611036B (zh) 利用lng冷能实现冷冻再生与冰蓄冷的无霜空气源热泵系统
CN110285636B (zh) 一种lng冷能与余热锅炉余热制冷的联立供冷系统

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