CN114412601A - 一种lng燃料动力船余热发电的co2动力循环系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种LNG燃料动力船余热发电的二氧化碳动力循环系统，该系统包括G透平发电模块、H透平发电模块、烟气供给模块和LNG供给模块，所述G透平发电模块包括G透平、I发电机、透平出口三通、D换热器、E换热器、CO2压缩机、换热器出口三通和G透平进口阀；所述H透平发电模块包括分流阀、F换热器、H透平进口阀、H透平、J发电机、C冷凝器、CO2泵；所述烟气供给模块包括烟气进口三通、A换热器、烟气分流阀和B换热器；所述LNG供给模块包括LNG储罐和LNG泵；本发明还涉及到一种LNG燃料动力船冷能余热发电的二氧化碳动力循环的方法。本发明通过调节低压透平进口的流量，实现LNG冷能与主机烟气余热的充分利用，提高了循环效率。

Description

一种LNG燃料动力船余热发电的CO2动力循环系统及方法
技术领域
本发明涉及一种发电装置，尤其一种LNG燃料动力船余热发电的CO2动力循环系统及方法。
背景技术
LNG作为一种清洁燃料已经广泛应用于大型LNG燃料动力集装箱船、大型LNG运输船、LNG-FSRU及LNG发电船等船舶中，这些船舶使用液化天然气(LNG)作为燃料，通常直接使用LNG强制气化器将LNG气化后再送入主机燃烧，造成大量LNG冷能的浪费。船舶主机燃烧LNG所产生的热量中，仅有不到50％的利用率，其余30％的热量以烟气形式被直接排放到大气中。
专利号CN104481697A公开了一种燃气、柴油及超临界二氧化碳发电船舶动力驱动系统，其通过燃气轮机发电系统进行发电，为整个船舶提供电能，柴油机组发电系统作为辅助发电系统，燃气轮机的高温排气作为超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统的热源，实现超临界二氧化碳布雷顿动力循环，通过二氧化碳透平拖动发电机组产生电能，以上各种发电系统产生的电能，通过电力控制系统分配给螺旋桨动力系统以及船务配电系统。该发明不能利用LNG冷能进行发电，使用超临界二氧化碳为循环介质，不能同时利用燃料废气和冷能进行同时发电。
与此同时，以CO2为主的温室气体排放及造成的气候变化与环境问题受到全球的普遍关注。随着碳达峰、碳中和目标的确定，对于船舶的节能与减排提出了更高的要求。以LNG为燃料的船舶产生的废热量较大而LNG的冷能相对较少，因此目前存在的LNG冷能发电装置或船舶余热的发电系统仅仅偏向于单独的利用冷能发电或者利用主机烟气余热发电，没有实现同时利用LNG冷能与主机产生的废热发电的系统。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种LNG燃料动力船余热发电的CO2动力循环系统及方法，本发明发电的CO2动力循环系统及方法通过LNG为燃料的发动机或锅炉的船舶产生的高温烟气来加热循环工质CO2，然后驱动透平膨胀发电，同时利用LNG冷能冷凝部分循环工质CO2，实现LNG冷能的利用。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种LNG燃料动力船冷能余热发电的二氧化碳动力循环系统，该系统包括G透平发电模块、H透平发电模块、烟气供给模块和LNG供给模块；所述G透平发电模块包括G透平、I发电机、透平出口三通、D换热器、E换热器、CO2压缩机、换热器出口三通和G透平进口阀；所述H透平发电模块包括分流阀、F换热器、H透平进口阀、H透平、J发电机、C冷凝器、CO2泵；所述烟气供给模块包括烟气进口三通、A换热器、烟气分流阀和B换热器；所述LNG供给模块包括LNG储罐和LNG泵；所述A换热器设有HA烟气侧进口、HA烟气侧出口、HA-CO2侧进口和HA-CO2侧出口；所述B换热器设有HB烟气侧进口、HB烟气侧出口、HB-CO2侧进口和HB-CO2侧出口；所述C冷凝器设有HC乏气侧进口、HC乏气侧出口、HC-LNG侧进口和HC-LNG侧出口；所述D换热器设有HD乏气侧进口、HD乏气侧出口、HD-CO2侧进口和HD-CO2侧出口；所述E换热器设有HE乏气侧进口、HE乏气侧出口、HE水侧进口和HE水侧出口；所述F换热器设有HF乏气侧进口、HF乏气侧出口、HF-CO2侧进口和HF-CO2侧出口。
上述烟气供给模块中烟气进口接管与烟气进口三通连接，所述烟气进口三通分别与A换热器的HA烟气侧进口和烟气分流阀连接，所述烟气分流阀与B换热器的HB烟气侧进口连接。
上述G透平发电模块中A换热器的HA-CO2侧出口通过透平进口阀与G透平的进口连接，所述G透平出口分别与透平出口三通和I发电机连接，所述透平出口三通分别与D换热器的HD乏气侧进口和分流阀连接；所述D换热器的乏气侧出口与E换热器的HE乏气侧进口连接，所述E换热器的HE乏气侧出口与CO2压缩机进口连接；所述CO2压缩机出口与D换热器的HD-CO2侧进口连接，所述D换热器D的HD-CO2侧出口与换热器出口三通连接，所述换热器出口三通与A换热器的HA-CO2侧进口连接；所述H透平发电模块中F换热器的HF乏气侧进口与分流阀连接，所述F换热器的HF乏气侧出口与B换热器的HB-CO2侧进口连接；所述B换热器的HB-CO2侧出口与H透平进口阀连接，所述H透平进口阀与H透平进口连接，所述H透平出口分别与C冷凝器的HC乏气侧进口和J发电机连接；所述C冷凝器的HC乏气侧出口与CO2泵的进口连接，所述CO2泵的出口与F换热器的HF-CO2侧进口连接，所述F换热器的HF-CO2侧出口与换热器出口三通连接；
上述LNG供给模块中LNG储罐与LNG泵的进口连接，所述LNG泵的出口与C冷凝器的HC-LNG侧进口连接；所述C冷凝器的HC-LNG侧出口与发动机或锅炉的燃料进口接管连接；发动机或锅炉产生的烟气通过烟气管道到达烟气进口三通。
上述A换热器用来加热CO2工质，A换热器的HA-CO2侧出口的高压CO2工质流量取决于烟气的流量及温度；所述B换热器用来加热来自于F换热器的HF乏气侧出口乏气CO2，F换热器的HF乏气侧进口的CO2流量取决于LNG供给系统中LNG泵出口LNG流量大小。
上述CO2泵为高增压压力泵，所述CO2压缩机为高压增压压缩机；所述CO2泵将C冷凝器的HC乏气侧出口CO2工质加压到G透平的入口处压力，所述CO2压缩机将E换热器的HE乏气侧出口CO2工质加压到G透平的入口处压力。
上述G透平和I发电机集成在一个公共底座上，所述H透平和J发电机集成在一个公共底座上。
一种LNG燃料动力船冷能余热发电的二氧化碳动力循环的方法，该方法包括以下步骤：
第一步，将LNG燃料动力船冷能余热发电的CO2动力循环系统在LNG船上进行安装，该系统包括G透平发电模块、H透平发电模块、烟气供给模块和LNG供给模块；所述G透平发电模块包括G透平、I发电机、透平出口三通、D换热器、E换热器、CO2压缩机、换热器出口三通和G透平进口阀；所述H透平发电模块包括分流阀、F换热器、H透平进口阀、H透平、J发电机、C冷凝器、CO2泵；所述烟气供给模块包括烟气进口三通、A换热器、烟气分流阀和B换热器；所述LNG供给模块包括LNG储罐和LNG泵；
第二步，启动LNG供给系统，使LNG通过LNG泵进入C冷凝器进行汽化后进入发动机或锅炉的燃料进口接管，发动机或锅炉中的产生的高温烟气通过烟气管道到达烟气进口三通；
第三步，烟气进口三通将高温烟气分为两部分，一部分高温烟气进入换热器A与CO2工质进行换热；高温烟气从A换热器的HA烟气侧进口处进入换热器，换热结束后，烟气从A换热器的HA烟气侧出口排出；另一部分高温烟气通过烟气分流阀进入B换热器中与CO2工质进行换热，高温烟气从B换热器的HA烟气侧进口处进入B换热器，换热结束后，烟气从B换热器的HA烟气侧出口排出；
第四步，在A换热器经过加热的CO2通过G透平进口阀进入G透平中进行膨胀发电，G透平膨胀发电结束后，G透平出口乏气到达透平出口三通，透平出口三通将G透平出口乏气分为两部分，G透平出口的一部分乏气通过HD乏气侧进口进入D换热器进行降温，再从HD乏气侧出口到达的HE乏气侧进口，在E换热器中通过冷却水进行二次降温，再通过HE乏气侧出口到达CO2压缩机进行压缩增压，增压后的CO2工质到达换热器出口三通；
第五步，G透平出口的另一部分乏气通过分流阀到达HF乏气侧进口，乏气进入F换热器进行换热，乏气再从HF乏气侧出口到达HB-CO2侧进口，乏气在B换热器中进行换热升温，乏气在B换热器中换热结束后，从HB-CO2侧出口到达H透平进行膨胀发电，在H透平膨胀发电结束后，乏气从H透平出口到达HC乏气侧进口，在C换热器中与液态LNG进行换热，使液态LNG变为气态LNG，气态CO2工质变为液态CO2工质，液态CO2工质从HC乏气侧出口到达CO2泵进行增压，液态CO2工质增压结束后到达HF-CO2侧进口，在F换热器中进行换热升温，使液态CO2工质变为气态CO2工质，气态CO2工质从HF-CO2侧出口到达换热器出口三通；
第六步，CO2压缩机出口的气态CO2工质与CO2泵出口气态CO2工质在换热器出口三通汇合，从而形成CO2循环工质利用高温烟气及LNG冷能发电。
上述G透平进口的压力为15～25MPa，所述G透平出口的压力为7～8MPa，所述G透平出口的乏气经过D换热器降温后在E换热器使用冷却水冷却；所述E换热器的乏气侧出口的CO2为气态或超临界状态，温度高于冷却水温度5～15℃；所述H透平进口的乏气压力和G透平出口的压力相等，所述H透平出口的乏气压力为0.55-0.8MPa，所述H透平出口的乏气在C冷凝器中冷凝；所述C冷凝器的HC乏气侧出口的CO2为液态，所述C冷凝器的HC乏气侧出口的CO2温度为-55～-30℃。
上述A换热器的HA烟气侧进口处的烟气温度为180-350℃，所述A换热器的HA烟气侧出口处的烟气温度为110-140℃，所述B换热器的HB烟气侧进口温度为180-350℃，所述B换热器的HB烟气侧出口温度为110-140℃。
基于上述方案，本发明的系统和方法经过实践取得了如下积极有益效果：
1.本发明通过调节透平G和透平H的流量，使LNG冷能与烟气余热充分利用，使用LNG冷能实现部分循环工质CO2液化，再使用CO2泵进行加压，其余部分循环工质CO2工质使用冷却水降温后经过CO2压缩机增压，在烟气温度180-350℃条件下，本发明的发电装置的循环热效率可达到22％～34％，高于仅利用余热发电的循环或仅利用LNG冷能发电的循环，提高了循环热效率，
2.本发明的循环系统结构紧凑，所需热力部件少，超临界状态的CO2定压比热与密度较大，运动粘度很小，在加热过程中循环工质CO2变温吸收烟气余热，该循环系统使用CO2工质，避免了某些酸性气体凝结造成对换热器的低温腐蚀。同时该系统炸年糕透平出口压力较高，省去了水蒸汽朗肯循环中压透平与低压透平，且避免了透平乏气带液问题。与常规水蒸汽朗肯循环或有机朗肯循环相比，相同功率的透平CO2透平体积仅有前者的二分之一左右。降低了系统安装占地空间，提高了船舶经济效益。
附图说明
图1是本发明一种LNG燃料动力船冷能余热发电的CO2动力循环系统中的CO2动力循环系统流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。
在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
如图1所示，一种LNG燃料动力船冷能余热发电的二氧化碳动力循环系统，该系统包括G透平发电模块、H透平发电模块、烟气供给模块和LNG供给模块；所述G透平发电模块包括G透平31、I发电机41、透平出口三通132、D换热器6、E换热器7、CO2压缩机10、换热器出口三通133和G透平进口阀123；所述H透平发电模块包括分流阀124、F换热器8、H透平进口阀122、H透平32、J发电机42、C冷凝器5、CO2泵9；所述烟气供给模块包括烟气进口三通131、A换热器1、烟气分流阀121和B换热器2；所述LNG供给模块包括LNG储罐111和LNG泵112；所述A换热器1设有HA烟气侧进口11、HA烟气侧出口12、HA-CO2侧进口13和HA-CO2侧出口14；所述B换热器(2)设有HB烟气侧进口21、HB烟气侧出口22、HB-CO2侧进口23和HB-CO2侧出口24；所述C冷凝器5设有HC乏气侧进口51、HC乏气侧出口52、HC-LNG侧进口53和HC-LNG侧出口54；所述D换热器6设有HD乏气侧进口61、HD乏气侧出口62、HD-CO2侧进口63和HD-CO2侧出口64；所述E换热器7设有HE乏气侧进口71、HE乏气侧出口72、HE水侧进口73和HE水侧出口74；所述F换热器8设有HF乏气侧进口81、HF乏气侧出口82、HF-CO2侧进口83和HF-CO2侧出口84。
上述烟气供给模块中烟气进口接管与烟气进口三通131连接，所述烟气进口三通131分别与A换热器1的HA烟气侧进口11和烟气分流阀121连接，所述烟气分流阀121与B换热器2的HB烟气侧进口21连接。
上述G透平发电模块中A换热器1的HA-CO2侧出口14通过透平进口阀123与G透平31的进口连接，所述G透平31出口分别与透平出口三通132和I发电机41连接，所述透平出口三通132分别与D换热器6的HD乏气侧进口61和分流阀124连接；所述D换热器6的乏气侧出口62与E换热器7的HE乏气侧进口71连接，所述E换热器7的HE乏气侧出口72与CO2压缩机10进口连接；所述CO2压缩机10出口与D换热器6的HD-CO2侧进口63连接，所述D换热器6的HD-CO2侧出口64与换热器出口三通133连接，所述换热器出口三通133与A换热器1的HA-CO2侧进口13连接；所述H透平发电模块中F换热器8的HF乏气侧进口81与分流阀124连接，所述F换热器8的HF乏气侧出口82与B换热器2的HB-CO2侧进口23连接；所述B换热器2的HB-CO2侧出口24与H透平进口阀122连接，所述H透平进口阀122与H透平32进口连接，所述H透平32出口分别与C冷凝器5的HC乏气侧进口51和J发电机42连接；所述C冷凝器5的HC乏气侧出口52与CO2泵9的进口连接，所述CO2泵9的出口与F换热器8的HF-CO2侧进口83连接，所述F换热器8的HF-CO2侧出口84与换热器出口三通133连接；
上述LNG供给模块中LNG储罐111与LNG泵112的进口连接，所述LNG泵112的出口与C冷凝器5的HC-LNG侧进口53连接；所述C冷凝器5的HC-LNG侧出口54与发动机或锅炉的燃料进口接管连接；发动机或锅炉产生的烟气通过烟气管道到达烟气进口三通131。
上述A换热器1用来加热CO2工质，A换热器1的HA-CO2侧出口14的高压CO2工质流量取决于烟气的流量及温度；所述B换热器2用来加热来自于F换热器8的HF乏气侧出口82乏气CO2，F换热器8的HF乏气侧进口81的CO2流量取决于LNG供给系统11中LNG泵出口LNG流量大小。
上述CO2泵9为高增压压力泵，所述CO2压缩机10为高压增压压缩机；所述CO2泵9将C冷凝器5的HC乏气侧出口52的CO2工质加压到G透平31的入口处压力，所述CO2压缩机10将E换热器7的HE乏气侧出口72的CO2工质加压到G透平31的入口处压力，CO2泵9和CO2压缩机10如图1中所示，分别压缩液态CO2和气态CO2，使不同状态CO2的都能被压缩。
上述G透平31和I发电机41集成在一个公共底座上，所述H透平32和J发电机42集成在一个公共底座上，将透平和发电机集成在一个公共底座上，可节省安装占地空间，提高船舶经济效益。
一种LNG燃料动力船冷能余热发电的二氧化碳动力循环的方法，该方法包括以下步骤：
第一步，将LNG燃料动力船冷能余热发电的CO2动力循环系统在LNG船上进行安装，该系统包括G透平发电模块、H透平发电模块、烟气供给模块和LNG供给模块；所述G透平发电模块包括G透平31、I发电机41、透平出口三通132、D换热器6、E换热器7、CO2压缩机10、换热器出口三通133和G透平进口阀123；所述H透平发电模块包括分流阀124、F换热器8、H透平进口阀122、H透平32、J发电机42、C冷凝器5、CO2泵9；所述烟气供给模块包括烟气进口三通131、A换热器1、烟气分流阀121和B换热器2；所述LNG供给模块包括LNG储罐111和LNG泵112；
第二步，启动LNG供给系统11，使LNG通过LNG泵112进入C冷凝器5进行汽化后进入发动机或锅炉的燃料进口接管，发动机或锅炉中的产生的高温烟气通过烟气管道到达烟气进口三通131；
第三步，烟气进口三通131将高温烟气分为两部分，一部分高温烟气进入A换热器1与CO2工质进行换热；高温烟气从A换热器1的HA烟气侧进口11处进入换热器，换热结束后，烟气从A换热器1的HA烟气侧出口12排出；另一部分高温烟气通过烟气分流阀121进入B换热器2中与CO2工质进行换热，高温烟气从B换热器2的HA烟气侧进口21处进入B换热器2，换热结束后，烟气从B换热器2的HA烟气侧出口22排出；
第四步，在A换热器1经过加热的CO2通过G透平进口阀123进入G透平31中进行膨胀发电，G透平31膨胀发电结束后，G透平31出口乏气到达透平出口三通132，透平出口三通132将G透平31出口乏气分为两部分，G透平31出口的一部分乏气通过HD乏气侧进口61进入D换热器6进行降温，再从HD乏气侧出口62到达的HE乏气侧进口71，在E换热器7中通过冷却水进行二次降温，再通过HE乏气侧出口72到达CO2压缩机进行压缩增压，增压后的CO2工质到达换热器出口三通133；
第五步，G透平31出口的另一部分乏气通过分流阀124到达HF乏气侧进口81，乏气进入F换热器8进行换热，乏气再从HF乏气侧出口82到达HB-CO2侧进口23，乏气在B换热器2中进行换热升温，乏气在B换热器2中换热结束后，从HB-CO2侧出口24到达H透平32进行膨胀发电，在H透平32膨胀发电结束后，乏气从H透平32出口到达HC乏气侧进口51，在C换热器5中与液态LNG进行换热，使液态LNG变为气态LNG，气态CO2工质变为液态CO2工质，液态CO2工质从HC乏气侧出口52到达CO2泵进行增压，液态CO2工质增压结束后到达HF-CO2侧进口83，在F换热器8中进行换热升温，使液态CO2工质变为气态CO2工质，气态CO2工质从HF-CO2侧出口84到达换热器出口三通133；
第六步，CO2压缩机10出口的气态CO2工质与CO2泵9出口气态CO2工质在换热器出口三通133汇合，从而形成CO2循环工质利用高温烟气及LNG冷能发电。
上述G透平31进口的压力为15～25MPa，所述G透平31出口的压力为7～8MPa，所述G透平31出口的乏气经过D换热器6降温后在E换热器7使用冷却水冷却；所述E换热器7的乏气侧出口72的CO2为气态或超临界状态，温度高于冷却水温度5～15℃；所述H透平32进口的乏气压力和G透平31出口的压力相等，所述H透平32出口的乏气压力为0.55-0.8MPa，所述H透平32出口的乏气在C冷凝器5中冷凝；所述C冷凝器5的HC乏气侧出口52的CO2为液态，所述C冷凝器5的HC乏气侧出口52的CO2温度为-55～-30℃，透平进口的CO2压力范围提高了透平膨胀发电的效率，C冷凝器5的HC乏气侧出口52的CO2温度保证了CO2为液态同时方便CO2泵对其进行增压。
上述A换热器1的HA烟气侧进口11处的烟气温度为180-350℃，所述A换热器1的HA烟气侧出口12处的烟气温度为110-140℃，所述B换热器2的HB烟气侧进口21温度为180-350℃，所述B换热器2的HB烟气侧出口22温度为110-140℃，A换热器1的HA烟气侧进口11处的烟气温度保证了烟气余热与CO2工质进行换热效率达到最大。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种LNG燃料动力船冷能余热发电的二氧化碳动力循环系统，其特征在于，该系统包括G透平发电模块、H透平发电模块、烟气供给模块和LNG供给模块；所述G透平发电模块包括G透平(31)、I发电机(41)、透平出口三通(132)、D换热器(6)、E换热器(7)、CO2压缩机(10)、换热器出口三通(133)和G透平进口阀(123)；所述H透平发电模块包括分流阀(124)、F换热器(8)、H透平进口阀(122)、H透平(32)、J发电机(42)、C冷凝器(5)、CO2泵(9)；所述烟气供给模块包括烟气进口三通(131)、A换热器(1)、烟气分流阀(121)和B换热器(2)；所述LNG供给模块包括LNG储罐(111)和LNG泵(112)；所述A换热器(1)设有HA烟气侧进口(11)、HA烟气侧出口(12)、HA-CO2侧进口(13)和HA-CO2侧出口(14)；所述B换热器(2)设有HB烟气侧进口(21)、HB烟气侧出口(22)、HB-CO2侧进口(23)和HB-CO2侧出口(24)；所述C冷凝器(5)设有HC乏气侧进口(51)、HC乏气侧出口(52)、HC-LNG侧进口(53)和HC-LNG侧出口(54)；所述D换热器(6)设有HD乏气侧进口(61)、HD乏气侧出口(62)、HD-CO2侧进口(63)和HD-CO2侧出口(64)；所述E换热器(7)设有HE乏气侧进口(71)、HE乏气侧出口(72)、HE水侧进口(73)和HE水侧出口(74)；所述F换热器(8)设有HF乏气侧进口(81)、HF乏气侧出口(82)、HF-CO2侧进口(83)和HF-CO2侧出口(84)。
2.根据权利要求1所述的一种LNG燃料动力船冷能余热发电的二氧化碳动力循环系统，其特征在于，所述烟气供给模块中烟气进口接管与烟气进口三通(131)连接，所述烟气进口三通(131)分别与A换热器(1)的HA烟气侧进口(11)和烟气分流阀(121)连接，所述烟气分流阀(121)与B换热器(2)的HB烟气侧进口(21)连接。
3.根据权利要求1所述的一种LNG燃料动力船冷能余热发电的二氧化碳动力循环系统，其特征在于，所述G透平发电模块中A换热器(1)的HA-CO2侧出口(14)通过透平进口阀(123)与G透平(31)的进口连接，所述G透平(31)出口分别与透平出口三通(132)和I发电机(41)连接，所述透平出口三通(132)分别与D换热器(6)的HD乏气侧进口(61)和分流阀(124)连接；所述D换热器(6)的乏气侧出口(62)与E换热器(7)的HE乏气侧进口(71)连接，所述E换热器(7)的HE乏气侧出口(72)与CO2压缩机(10)进口连接；所述CO2压缩机(10)出口与D换热器(6)的HD-CO2侧进口(63)连接，所述D换热器D(6)的HD-CO2侧出口(64)与换热器出口三通(133)连接，所述换热器出口三通(133)与A换热器(1)的HA-CO2侧进口(13)连接；所述H透平发电模块中F换热器(8)的HF乏气侧进口(81)与分流阀(124)连接，所述F换热器(8)的HF乏气侧出口(82)与B换热器(2)的HB-CO2侧进口(23)连接；所述B换热器(2)的HB-CO2侧出口(24)与H透平进口阀(122)连接，所述H透平进口阀(122)与H透平(32)进口连接，所述H透平(32)出口分别与C冷凝器(5)的HC乏气侧进口(51)和J发电机(42)连接；所述C冷凝器(5)的HC乏气侧出口(52)与CO2泵(9)的进口连接，所述CO2泵(9)的出口与F换热器(8)的HF-CO2侧进口(83)连接，所述F换热器(8)的HF-CO2侧出口(84)与换热器出口三通(133)连接。
4.根据权利要求1所述的一种LNG燃料动力船冷能余热发电的二氧化碳动力循环系统，其特征在于，所述LNG供给模块中LNG储罐(111)与LNG泵(112)的进口连接，所述LNG泵(112)的出口与C冷凝器(5)的HC-LNG侧进口(53)连接；所述C冷凝器(5)的HC-LNG侧出口(54)与发动机或锅炉的燃料进口接管连接；发动机或锅炉产生的烟气通过烟气管道到达烟气进口三通(131)。
5.根据权利要求1所述的一种LNG燃料动力船冷能余热发电的二氧化碳动力循环系统，其特征在于，所述A换热器(1)用来加热CO2工质，A换热器(1)的HA-CO2侧出口(14)的高压CO2工质流量取决于烟气的流量及温度；所述B换热器(2)用来加热来自于F换热器(8)的HF乏气侧出口(82)乏气CO2，F换热器(8)的HF乏气侧进口(81)的CO2流量取决于LNG供给系统(11)中LNG泵出口LNG流量大小。
6.根据权利要求1所述的一种LNG燃料动力船冷能余热发电的二氧化碳动力循环系统，其特征在于，所述CO2泵(9)为高增压压力泵，所述CO2压缩机(10)为高压增压压缩机；所述CO2泵(9)将C冷凝器(5)的HC乏气侧出口(52)CO2工质加压到G透平(31)的入口处压力，所述CO2压缩机(10)将E换热器(7)的HE乏气侧出口(72)CO2工质加压到G透平(31)的入口处压力。
7.根据权利要求1所述的一种LNG燃料动力船冷能余热发电的二氧化碳动力循环系统，其特征在于，所述G透平(31)和I发电机(41)集成在一个公共底座上，所述H透平(32)和J发电机(42)集成在一个公共底座上。
8.一种LNG燃料动力船冷能余热发电的二氧化碳动力循环的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
第一步，将LNG燃料动力船冷能余热发电的CO2动力循环系统在LNG船上进行安装，该系统包括G透平发电模块、H透平发电模块、烟气供给模块和LNG供给模块；所述G透平发电模块包括G透平(31)、I发电机(41)、透平出口三通(132)、D换热器(6)、E换热器(7)、CO2压缩机(10)、换热器出口三通(133)和G透平进口阀(123)；所述H透平发电模块包括分流阀(124)、F换热器(8)、H透平进口阀(122)、H透平(32)、J发电机(42)、C冷凝器(5)、CO2泵(9)；所述烟气供给模块包括烟气进口三通(131)、A换热器(1)、烟气分流阀(121)和B换热器(2)；所述LNG供给模块包括LNG储罐(111)和LNG泵(112)；
第二步，启动LNG供给系统(11)，使LNG通过LNG泵(112)进入C冷凝器(5)进行汽化后进入发动机或锅炉的燃料进口接管，发动机或锅炉中的产生的高温烟气通过烟气管道到达烟气进口三通(131)；
第三步，烟气进口三通(131)将高温烟气分为两部分，一部分高温烟气进入A换热器(1)与CO2工质进行换热；高温烟气从A换热器(1)的HA烟气侧进口(11)处进入换热器，换热结束后，烟气从A换热器(1)的HA烟气侧出口(12)排出；另一部分高温烟气通过烟气分流阀(121)进入B换热器(2)中与CO2工质进行换热，高温烟气从B换热器(2)的HA烟气侧进口(21)处进入B换热器(2)，换热结束后，烟气从B换热器(2)的HA烟气侧出口(22)排出；
第四步，在A换热器(1)经过加热的CO2通过G透平进口阀(123)进入G透平(31)中进行膨胀发电，G透平(31)膨胀发电结束后，G透平(31)出口乏气到达透平出口三通(132)，透平出口三通(132)将G透平(31)出口乏气分为两部分，G透平(31)出口的一部分乏气通过HD乏气侧进口(61)进入D换热器(6)进行降温，再从HD乏气侧出口(62)到达的HE乏气侧进口(71)，在E换热器(7)中通过冷却水进行二次降温，再通过HE乏气侧出口(72)到达CO2压缩机进行压缩增压，增压后的CO2工质到达换热器出口三通(133)；
第五步，G透平(31)出口的另一部分乏气通过分流阀(124)到达HF乏气侧进口(81)，乏气进入F换热器(8)进行换热，乏气再从HF乏气侧出口(82)到达HB-CO2侧进口(23)，乏气在B换热器(2)中进行换热升温，乏气在B换热器(2)中换热结束后，从HB-CO2侧出口(24)到达H透平(32)进行膨胀发电，在H透平(32)膨胀发电结束后，乏气从H透平(32)出口到达HC乏气侧进口(51)，在C换热器(5)中与液态LNG进行换热，使液态LNG变为气态LNG，气态CO2工质变为液态CO2工质，液态CO2工质从HC乏气侧出口(52)到达CO2泵进行增压，液态CO2工质增压结束后到达HF-CO2侧进口(83)，在F换热器(8)中进行换热升温，使液态CO2工质变为气态CO2工质，气态CO2工质从HF-CO2侧出口(84)到达换热器出口三通(133)；
第六步，CO2压缩机(10)出口的气态CO2工质与CO2泵(9)出口气态CO2工质在换热器出口三通(133)汇合，从而形成CO2循环工质利用高温烟气及LNG冷能发电。
9.根据权利要求1所述的一种LNG燃料动力船冷能余热发电的CO2动力循环的方法，其特征在于，所述G透平(31)进口的压力为15～25MPa，所述G透平(31)出口的压力为7～8MPa，所述G透平(31)出口的乏气经过D换热器(6)降温后在E换热器(7)使用冷却水冷却；所述E换热器(7)的乏气侧出口(72)的CO2为气态或超临界状态，温度高于冷却水温度5～15℃；所述H透平(32)进口的乏气压力和G透平(31)出口的压力相等，所述H透平(32)出口的乏气压力为0.55-0.8MPa，所述H透平(32)出口的乏气在C冷凝器(5)中冷凝；所述C冷凝器(5)的HC乏气侧出口(52)的CO2为液态，所述C冷凝器(5)的HC乏气侧出口(52)的CO2温度为-55～-30℃。
10.根据权利要求1所述的一种LNG燃料动力船冷能余热发电的CO2动力循环的方法，其特征在于，所述A换热器(1)的HA烟气侧进口(11)处的烟气温度为180-350℃，所述A换热器(1)的HA烟气侧出口(12)处的烟气温度为110-140℃，所述B换热器(2)的HB烟气侧进口(21)温度为180-350℃，所述B换热器(2)的HB烟气侧出口(22)温度为110-140℃。
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