CN115610635B - 一种用于低温液货产品生产储存及碳捕获的能量管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于低温液货产品生产储存及碳捕获的能量管理系统，包括LNG、液态空气、液态二氧化碳低温生产模块、主机余热冷电生产模块和卡诺电池储能模块；低温生产模块包括混合换热器、中空纤维渗透膜、闪蒸罐和膨胀机Ⅰ；主机余热冷电生产模块包括换热器Ⅳ、海水淡化装置、膨胀机Ⅱ、喷射器和蒸发器；卡诺电池储能模块包括潜热储层、显热储层和膨胀机Ⅲ。本发明可以在生产LNG、液态空气、液态二氧化碳的同时进行能量存储或电能生产，系统集成度高，用途广泛。
Description
技术领域
本发明涉及动力工程及工程热物理以及船舶与海洋技术领域，具体而言，尤其涉及一种用于低温液货产品生产储存及碳捕获的能量管理系统。
背景技术
现有液化LNG压缩空气储能方法占用较大面积，不适用于船舶且仍有大量冷能被浪费。现有的船舶余热回收装置对余热的回收程度较低，无法生产稳定的电能，同时也未能进行碳捕集以减少船舶运行期间的碳排放量，另外卡诺电池作为一种新型储能技术目前仍缺少与其他系统耦合的相关经验。
随着我国海洋石油工业的发展，海上液化天然气的生产、储存、运输与能量管理需要一种投资成本低、建造周期短、开发风险小、安全性高的系统以此满足大规模，标准化生产。李秉坤通过《应用于船舶主机余热发电的联合热力循环组合优化研究》对船舶主机余热的梯级利用发电循环进行了优化，边海军以《液化天然气冷能利用技术研究及其过程分析》对LNG冷能利用进行了技术经济分析和火用分析。但现有液化LNG压缩空气储能方法占用较大面积，不适用于船舶且仍有大量冷能被浪费，同时现有的船舶余热回收装置对余热的回收程度较低，无法生产稳定的电能，同时也未能进行碳捕集以减少船舶运行期间的碳排放量。因此目前缺少一种液货船的相关低温产品生产、低温能量管理、储存及碳捕获的集成系统，能够在FLNG船舶，FPSO船舶，海上油气平台等场景同时进行LNG、液态空气、液态二氧化碳低温生产，主机余热冷电生产和卡诺电池储能。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种用于低温液货产品生产储存及碳捕获的能量管理系统。本发明采用的技术手段如下：
一种用于低温液货产品生产储存及碳捕获的能量管理系统，包括LNG、液态空气、液态二氧化碳低温生产模块、主机余热冷电生产模块和卡诺电池储能模块；
所述LNG、液态空气、液态二氧化碳低温生产模块包括压缩机Ⅰ、冷却器Ⅰ、压缩机Ⅱ、冷却器Ⅱ、泵Ⅰ、冷却器Ⅲ、混合换热器、中空纤维渗透膜、闪蒸罐、换热器Ⅰ、膨胀机Ⅰ和换热器Ⅱ；所述压缩机Ⅰ、所述冷却器Ⅰ、所述压缩机Ⅱ、所述冷却器Ⅱ、所述泵Ⅰ和所述冷却器Ⅲ依次连接，所述冷却器Ⅲ出口连接至所述混合换热器的气态制冷剂侧入口，所述混合换热器的气态制冷剂侧出口连接至所述混合换热器的液态制冷剂侧入口，所述混合换热器的液态制冷剂侧出口连接至所述压缩机Ⅰ的入口；所述中空纤维渗透膜的入口侧用于通入油田气，所述中空纤维渗透膜的天然气出口侧连接至所述混合换热器的天然气侧入口，所述混合换热器的天然气侧出口连接至所述闪蒸罐，所述闪蒸罐的液体侧出口分别连接至所述换热器Ⅰ的天然气侧入口以及LNG存储装置，所述闪蒸罐的气体侧出口连接至所述混合换热器的气体侧入口；所述换热器Ⅰ的空气侧入口用于通入压缩空气，所述换热器Ⅰ的空气侧出口连接至所述混合换热器的液态空气侧入口，所述混合换热器的液态空气侧出口通过所述膨胀机Ⅰ连接至所述换热器Ⅱ的空气侧入口；
所述主机余热冷电生产模块包括换热器Ⅲ、换热器Ⅳ、海水淡化装置、膨胀机Ⅱ、回热器、换热器Ⅴ、冷却器Ⅳ、压缩机Ⅲ、喷射器、冷凝器、泵Ⅱ、换热器Ⅵ和蒸发器；所述换热器Ⅲ的余热侧入口用于通入船舶主机废气余热，余热侧出口连接至所述换热器Ⅳ的余热侧入口，所述换热器Ⅳ的余热侧出口连接至所述海水淡化装置；所述换热器Ⅲ的冷侧出口通过所述膨胀机Ⅱ连接至所述回热器的热侧入口，所述回热器的热侧出口连接至所述换热器Ⅴ的热侧入口，所述换热器Ⅴ的热侧出口通过所述冷却器Ⅲ连接至所述压缩机Ⅲ入口，所述压缩机Ⅲ出口连接至所述回热器的冷侧入口，所述回热器的冷侧出口连接至所述换热器Ⅲ的冷侧入口；所述换热器Ⅴ的冷侧出口连接至所述喷射器的一次流体入口，所述喷射器的流体出口连接至所述冷凝器入口，所述冷凝器出口分别连接至所述泵Ⅱ的入口和所述换热器Ⅵ的热侧入口，所述泵Ⅱ的出口连接至所述换热器Ⅴ的冷侧入口，所述换热器Ⅵ的热侧出口连接至所述蒸发器的蒸发侧入口，所述蒸发器的蒸发侧出口连接至所述喷射器的二次流体入口；所述中空纤维渗透膜的二氧化碳出口侧连接至所述蒸发器的二氧化碳侧入口，所述蒸发器的二氧化碳侧出口连接至所述换热器Ⅱ的二氧化碳侧入口；所述换热器Ⅱ的空气侧出口连接至所述换热器Ⅵ的冷侧入口；
所述卡诺电池储能模块包括压缩机Ⅳ、潜热储层、显热储层、再冷却器、预热器、冷凝器、膨胀机Ⅲ和泵Ⅲ；所述换热器Ⅳ的冷侧出口通过所述压缩机Ⅳ连接至所述潜热储层的储热入口，所述潜热储层的储热出口通过所述再冷却器连接至所述显热储层，所述再冷却器出口连接至所述换热器Ⅳ的冷侧入口；所述显热储层的放热出口连接至所述预热器的热侧入口，所述预热器的热侧出口连接至所述潜热储层的放热入口，所述潜热储层的放热出口连接至所述膨胀机Ⅲ入口，所述膨胀机Ⅲ出口连接至所述冷凝器的热侧入口，所述冷凝器的热侧出口连接至所述泵Ⅲ入口，所述泵Ⅲ出口连接至所述预热器的冷侧入口。
进一步地，所述显热储层包括串联的高温储层和低温储层。
进一步地，所述膨胀机Ⅰ、所述膨胀机Ⅱ和所述膨胀机Ⅲ均可通过做功产生电能。
进一步地，所述再冷却器与所述预热器采用同一个换热器，所述冷凝器与所述换热器Ⅳ采用同一个换热器。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明提供的用于低温液货产品生产储存及碳捕获的能量管理系统，在一定工况下，可满足液货船的LNG生产、低温能量管理、储存及碳捕获集成的需求，可应用于FLNG船舶，FPSO船舶，海上油气平台等不同环境，用于配套深海油气开发，主体不占用陆地面积，配置灵活。
2、本发明提供的用于低温液货产品生产储存及碳捕获的能量管理系统，具有碳捕集与封存的功能，有利于减少温室气体排放、减缓全球变暖。
3、本发明提供的用于低温液货产品生产储存及碳捕获的能量管理系统，通过换热器与蒸发器将LNG、液态空气、液态二氧化碳低温生产模块、主机余热冷电生产模块、卡诺电池储能模块耦合在一起，系统更加紧凑；本发明可以在生产LNG、液态空气、液态二氧化碳的同时进行能量存储或电能生产，系统集成度高，用途广泛；本发明中产出的冷能与主机余热均进行了梯级利用，提高了系统效率。
4、本发明提供的用于低温液货产品生产储存及碳捕获的能量管理系统，所述的卡诺电池储能模块可以采用共用设备的形式，系统布置灵活，适用于不同工质和多种工作环境。
基于上述理由本发明可在FLNG船舶、FPSO船舶、海上油气平台等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述能量管理系统过程摘要图。
图2为本发明所述能量管理系统共用设备场景布置图。
图中：11、压缩机Ⅰ；12、冷却器Ⅰ；13、压缩机Ⅱ；14、冷却器Ⅱ；15、泵Ⅰ；16、冷却器Ⅲ；17、混合换热器；18、节流阀Ⅰ；19、中空纤维渗透膜；110、节流阀Ⅱ；111、闪蒸罐；112、换热器Ⅰ；113、膨胀机Ⅰ；114、换热器Ⅱ；21、换热器Ⅲ；22、换热器Ⅳ；23、海水淡化装置；24、膨胀机Ⅱ；25、回热器；26换热器Ⅴ；27、冷却器Ⅳ；28、压缩机Ⅲ；29、喷射器；210、冷凝器；211、泵Ⅱ；212、换热器Ⅵ；213、节流阀Ⅲ；214、蒸发器；31、压缩机Ⅲ；32、潜热储层；33、再冷却器；34、节流阀Ⅳ；35、膨胀机Ⅲ；36、泵Ⅲ；37、预热器；38、冷凝器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种低温液货产品生产储存及碳捕获的能量管理系统，可应用于FLNG船舶、FPSO船舶、海上油气平台等场景中，进行LNG、液态空气、液态二氧化碳的生产，主机余热冷电生产并通过卡诺电池储能模块将多余的能量进行存储，并在需要时产生稳定的电能；
包括LNG、液态空气、液态二氧化碳低温生产模块、主机余热冷电生产模块和卡诺电池储能模块；
所述LNG、液态空气、液态二氧化碳低温生产模块包括压缩机Ⅰ11、冷却器Ⅰ12、压缩机Ⅱ13、冷却器Ⅱ14、泵Ⅰ15、冷却器Ⅲ16、混合换热器17、中空纤维渗透膜19、闪蒸罐111、换热器Ⅰ112、膨胀机Ⅰ113和换热器Ⅱ114；
所述压缩机Ⅰ11、所述冷却器Ⅰ12、所述压缩机Ⅱ13、所述冷却器Ⅱ14、所述泵Ⅰ15和所述冷却器Ⅲ16依次连接，所述冷却器Ⅲ16出口连接至所述混合换热器17的气态制冷剂侧入口，所述混合换热器17的气态制冷剂侧出口通过节流阀Ⅰ18连接至所述混合换热器17的液态制冷剂侧入口，所述混合换热器17的液态制冷剂侧出口连接至所述压缩机Ⅰ11的入口；
制冷剂在所述混合换热器17中发生热交换而汽化，随后将制冷剂压缩并通过所述冷却器Ⅰ12、所述冷却器Ⅱ14和所述冷却器Ⅲ16的海水冷却，通过所述混合换热器17冷却后通入所述节流阀Ⅰ18，通过焦耳-汤普森效应液化，再通入所述混合换热器17中循环；
所述中空纤维渗透膜19的入口侧用于通入油田气，所述中空纤维渗透膜19的天然气出口侧连接至所述混合换热器17的天然气侧入口，所述混合换热器17的天然气侧出口通过节流阀Ⅱ110连接至所述闪蒸罐111，所述闪蒸罐111的液体侧出口分别连接至所述换热器Ⅰ112的天然气侧入口以及LNG存储装置，所述闪蒸罐111的液体侧出口输出的是液化天然气，所述闪蒸罐111的气体侧出口连接至所述混合换热器17的气体侧入口，所述闪蒸罐111的气体侧出口传输的是制取液化天然气产生的蒸发气体，主要为甲烷和微量乙烷，再次通入所述混合换热器17可以回收蒸发气体中的冷能，从而降低对制冷剂的供应要求并降低其质量流量；
所述换热器Ⅰ112的空气侧入口用于通入压缩空气，压缩空气在所述换热器Ⅰ112内与液化天然气换热得到液态空气，所述换热器Ⅰ112的空气侧出口连接至所述混合换热器17的液态空气侧入口，将液态空气输送至所述混合换热器17，所述混合换热器17的液态空气侧出口通过所述膨胀机Ⅰ113连接至所述换热器Ⅱ114的空气侧入口；
所述主机余热冷电生产模块包括换热器Ⅲ21、换热器Ⅳ22、海水淡化装置23、膨胀机Ⅱ24、回热器25、换热器Ⅴ26、冷却器Ⅳ27、压缩机Ⅲ28、喷射器29、冷凝器210、泵Ⅱ211、换热器Ⅵ212和蒸发器214；
所述换热器Ⅲ21的余热侧入口用于通入船舶主机废气余热，余热侧出口连接至所述换热器Ⅳ22的余热侧入口，所述换热器Ⅳ22的余热侧出口连接至所述海水淡化装置23；所述换热器Ⅲ21的冷侧出口通过所述膨胀机Ⅱ24连接至所述回热器25的热侧入口，所述回热器25的热侧出口连接至所述换热器Ⅴ26的热侧入口，所述换热器Ⅴ26的热侧出口通过所述冷却器Ⅲ27连接至所述压缩机Ⅲ28入口，所述压缩机Ⅲ28出口连接至所述回热器25的冷侧入口，所述回热器25的冷侧出口连接至所述换热器Ⅲ21的冷侧入口；所述换热器Ⅴ26的冷侧出口连接至所述喷射器29的一次流体入口，所述喷射器29的流体出口连接至所述冷凝器210入口，所述冷凝器210出口分别连接至所述泵Ⅱ211的入口和所述换热器Ⅵ212的热侧入口，所述泵Ⅱ211的出口连接至所述换热器Ⅴ26的冷侧入口，所述换热器Ⅵ212的热侧出口通过节流阀Ⅲ213连接至所述蒸发器214的蒸发侧入口，所述蒸发器214的蒸发侧出口连接至所述喷射器29的二次流体入口；
所述中空纤维渗透膜19的二氧化碳出口侧连接至所述蒸发器214的二氧化碳侧入口，所述蒸发器214的二氧化碳侧出口连接至所述换热器Ⅱ114的二氧化碳侧入口；所述换热器Ⅱ114的空气侧出口连接至所述换热器Ⅵ212的冷侧入口；
所述卡诺电池储能模块包括压缩机Ⅳ31、潜热储层32、显热储层、再冷却器33、预热器37、冷凝器38、膨胀机Ⅲ35和泵Ⅲ36；
所述潜热储层32指将能量以潜热形式储存的介质，在需要时可以将存储的热能释放；所述显热储层指将能量以显热形式储存的介质，在需要时可以将存储的热能释放；
所述换热器Ⅳ22的冷侧出口通过所述压缩机Ⅳ31连接至所述潜热储层32的储热入口，所述潜热储层32的储热出口通过所述再冷却器33连接至所述显热储层，所述潜热储层32和所述显热储层能够通过与来自所述主机余热冷电生产模块的工质换热储存工质携带的热量，所述再冷却器33出口通过节流阀Ⅳ34连接至所述换热器Ⅳ22的冷侧入口；
所述显热储层的放热出口连接至所述预热器37的热侧入口，所述预热器37的热侧出口连接至所述潜热储层32的放热入口，所述潜热储层32的放热出口连接至所述膨胀机Ⅲ35入口，所述膨胀机Ⅲ35出口连接至所述冷凝器38的热侧入口，所述冷凝器38的热侧出口连接至所述泵Ⅲ36入口，所述泵Ⅲ36出口连接至所述预热器37的冷侧入口；所述显热储层存储的热量通过工质经所述预热器37与所述潜热储层32提供的热量一起提供给所述膨胀机Ⅲ35做功产生电能，然后工质经所述冷凝器38回到所述预热器37重复利用。
进一步地，所述显热储层包括串联的高温储层和低温储层。
进一步地，所述膨胀机Ⅰ113、所述膨胀机Ⅱ24和所述膨胀机Ⅲ35均可通过做功产生电能，保证了电能生产的多样性与稳定性。
本发明所述能量管理系统的具体工作过程如下：
(1)通过所述LNG、液态空气、液态二氧化碳低温生产模块进行LNG、液态空气和液态二氧化碳的生产：
LNG生产：从油田气中通过所述中空纤维渗透膜19分离出的天然气在所述混合换热器17中被制冷剂和液态空气冷却后，在所述闪蒸罐111中产出液化天然气，一部分存储起来，另一部分进入所述换热器Ⅰ112中与压缩空气进行换热；
液态空气生产：压缩空气在所述换热器Ⅰ112中与液化天然气换热，产出液态空气，然后通入所述混合换热器17释放冷量，再进入所述膨胀机Ⅰ113做功产生电能，随后在所述换热器Ⅱ114与二氧化碳进行换热，最后剩余的冷能通过所述换热器Ⅵ212进行制冷循环；
液态二氧化碳生产：从油田气中通过所述中空纤维渗透膜19分离出的二氧化碳气体在所述蒸发器214中冷却，然后通入所述换热器Ⅱ114中再次冷却并液化得到液态二氧化碳；
(2)主机余热冷电生产模块用于利用船舶主机废气余热生产电能：
船舶主机废气余热先进入所述换热器Ⅲ21传递热量，随后进入所述换热器Ⅳ22，一部分作为所述卡诺电池储能模块充电工况的热源，剩余的热量进入所述海水淡化装置23用于淡化海水；
本发明通过所述换热器Ⅱ114与所述蒸发器214将LNG、液态空气、液态二氧化碳低温生产模块、主机余热冷电生产模块、卡诺电池储能模块耦合在一起，使整体系统更加紧凑，在生产LNG、液态空气、液态二氧化碳的同时进行能量存储或电能生产，提高了系统的整体集成度；
工质在所述换热器Ⅲ21吸收热量后，进入所述膨胀机Ⅱ24做功并产生电能，随后进入所述回热器25释放热量，接着在所述换热器Ⅴ26中与一次流体工质换热，之后进入所述冷却器Ⅲ27冷却，冷却后在所述压缩机Ⅲ28中压缩后重新通过所述回热器25进入所述换热器Ⅲ21；
工质在所述换热器Ⅴ26中吸热后进入所述喷射器29的工质为一次流体，从所述喷射器29喷出的工质进入所述冷凝器210后分为两部分，一部分与所述换热器Ⅵ212出口的空气换热吸收冷能后通过所述节流阀Ⅲ213通入所述蒸发器214蒸发后进入所述喷射器29作为二次流体，另一部分进入所述泵Ⅱ211压缩后通入所述换热器Ⅴ26与工质进行换热；
(3)卡诺电池储能模块存在充电与放电两个过程，当存在多余废热时能够通过充电过程储存热量，当需要电能时能够通过放电过程产生电能：
充电过程(指将热能存储在潜热储层和显热储层的过程)：工质在所述换热器Ⅳ22吸热后，通过所述压缩机Ⅳ31内压缩，进入所述潜热储层32与介质换热，然后进入所述再冷却器33和所述显热储层与介质换热，最后通过所述节流阀Ⅳ34重新回到所述换热器Ⅳ22；在充电过程中，工质携带的热量储存在所述潜热储层32和所述显热储层的高温储层和低温储层内；工质携带的热量可以储存在诸如混凝土储热层、加压水、熔融盐相变材料或化学热罐中，根据具体选择的热储层介质的区别分为所述潜热储层32和所述显热储层；
放电过程(放电过程利用所述潜热储层32和所述显热储层中的热能运行所述膨胀机Ⅲ35产生电能)：工质从所述显热储层吸收热量后流经所述预热器37，进入所述潜热储层32后再次吸收热量，然后进入所述膨胀机Ⅲ35做功产生电能，随后进入所述冷凝器38放热，最后由所述泵Ⅲ36送回所述预热器37，继续用于从储层中吸收热量进入所述膨胀机Ⅲ35做功。
实施例2
如图2所示，本实施例与实施例1的区别仅在于，在所述卡诺电池储能模块中，所述再冷却器33与所述预热器37采用同一个换热器，所述冷凝器38与所述换热器Ⅳ22采用同一个换热器，在进行充电或放电过程时，同一设备存在两种运行方式。
本实施例通过设置共用设备，可减少系统设备数量，从而降低成本，并且可以节省船舶舱室空间。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (4)
1.一种用于低温液货产品生产储存及碳捕获的能量管理系统，其特征在于，包括LNG、液态空气、液态二氧化碳低温生产模块、主机余热冷电生产模块和卡诺电池储能模块；
所述LNG、液态空气、液态二氧化碳低温生产模块包括压缩机Ⅰ、冷却器Ⅰ、压缩机Ⅱ、冷却器Ⅱ、泵Ⅰ、冷却器Ⅲ、混合换热器、中空纤维渗透膜、闪蒸罐、换热器Ⅰ、膨胀机Ⅰ和换热器Ⅱ；所述压缩机Ⅰ、所述冷却器Ⅰ、所述压缩机Ⅱ、所述冷却器Ⅱ、所述泵Ⅰ和所述冷却器Ⅲ依次连接，所述冷却器Ⅲ出口连接至所述混合换热器的气态制冷剂侧入口，所述混合换热器的气态制冷剂侧出口连接至所述混合换热器的液态制冷剂侧入口，所述混合换热器的液态制冷剂侧出口连接至所述压缩机Ⅰ的入口；所述中空纤维渗透膜的入口侧用于通入油田气，所述中空纤维渗透膜的天然气出口侧连接至所述混合换热器的天然气侧入口，所述混合换热器的天然气侧出口连接至所述闪蒸罐，所述闪蒸罐的液体侧出口分别连接至所述换热器Ⅰ的天然气侧入口以及LNG存储装置，所述闪蒸罐的气体侧出口连接至所述混合换热器的气体侧入口；所述换热器Ⅰ的空气侧入口用于通入压缩空气，所述换热器Ⅰ的空气侧出口连接至所述混合换热器的液态空气侧入口，所述混合换热器的液态空气侧出口通过所述膨胀机Ⅰ连接至所述换热器Ⅱ的空气侧入口；
所述主机余热冷电生产模块包括换热器Ⅲ、换热器Ⅳ、海水淡化装置、膨胀机Ⅱ、回热器、换热器Ⅴ、冷却器Ⅳ、压缩机Ⅲ、喷射器、冷凝器、泵Ⅱ、换热器Ⅵ和蒸发器；所述换热器Ⅲ的余热侧入口用于通入船舶主机废气余热，余热侧出口连接至所述换热器Ⅳ的余热侧入口，所述换热器Ⅳ的余热侧出口连接至所述海水淡化装置；所述换热器Ⅲ的冷侧出口通过所述膨胀机Ⅱ连接至所述回热器的热侧入口，所述回热器的热侧出口连接至所述换热器Ⅴ的热侧入口，所述换热器Ⅴ的热侧出口通过所述冷却器Ⅲ连接至所述压缩机Ⅲ入口，所述压缩机Ⅲ出口连接至所述回热器的冷侧入口，所述回热器的冷侧出口连接至所述换热器Ⅲ的冷侧入口；所述换热器Ⅴ的冷侧出口连接至所述喷射器的一次流体入口，所述喷射器的流体出口连接至所述冷凝器入口，所述冷凝器出口分别连接至所述泵Ⅱ的入口和所述换热器Ⅵ的热侧入口，所述泵Ⅱ的出口连接至所述换热器Ⅴ的冷侧入口，所述换热器Ⅵ的热侧出口连接至所述蒸发器的蒸发侧入口，所述蒸发器的蒸发侧出口连接至所述喷射器的二次流体入口；所述中空纤维渗透膜的二氧化碳出口侧连接至所述蒸发器的二氧化碳侧入口，所述蒸发器的二氧化碳侧出口连接至所述换热器Ⅱ的二氧化碳侧入口；所述换热器Ⅱ的空气侧出口连接至所述换热器Ⅵ的冷侧入口；
所述卡诺电池储能模块包括压缩机Ⅳ、潜热储层、显热储层、再冷却器、预热器、冷凝器、膨胀机Ⅲ和泵Ⅲ；所述换热器Ⅳ的冷侧出口通过所述压缩机Ⅳ连接至所述潜热储层的储热入口，所述潜热储层的储热出口通过所述再冷却器连接至所述显热储层，所述再冷却器出口连接至所述换热器Ⅳ的冷侧入口；所述显热储层的放热出口连接至所述预热器的热侧入口，所述预热器的热侧出口连接至所述潜热储层的放热入口，所述潜热储层的放热出口连接至所述膨胀机Ⅲ入口，所述膨胀机Ⅲ出口连接至所述冷凝器的热侧入口，所述冷凝器的热侧出口连接至所述泵Ⅲ入口，所述泵Ⅲ出口连接至所述预热器的冷侧入口。
2.根据权利要求1所述的用于低温液货产品生产储存及碳捕获的能量管理系统，其特征在于，所述显热储层包括串联的高温储层和低温储层。
3.根据权利要求1所述的用于低温液货产品生产储存及碳捕获的能量管理系统，其特征在于，所述膨胀机Ⅰ、所述膨胀机Ⅱ和所述膨胀机Ⅲ均可通过做功产生电能，保证了电能生产的多样性与稳定性。
4.根据权利要求1所述的用于低温液货产品生产储存及碳捕获的能量管理系统，其特征在于，所述再冷却器与所述预热器采用同一个换热器，所述冷凝器与所述换热器Ⅳ采用同一个换热器。
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Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204960992U (zh) * | 2015-08-12 | 2016-01-13 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种低温储能发电系统 |
| 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 |
| CN113446080A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-09-28 | 北京中热信息科技有限公司 | 一种二氧化碳的三模余热发电储能系统 |
| CN113731134A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-03 | 大连海事大学 | 一种船载二氧化碳捕集与封存装置及方法 |
| CN114033518A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-02-11 | 中国长江三峡集团有限公司 | 一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统及运行方法 |
| WO2022037711A1 (zh) * | 2020-12-28 | 2022-02-24 | 中国长江三峡集团有限公司 | 一种基于超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的灵活性动力电站及其调节方法 |
| KR20220044228A (ko) * | 2020-09-28 | 2022-04-07 | 삼성중공업 주식회사 | 액화수소 운반선의 가스 관리시스템 |
| CN114349195A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-04-15 | 江苏科技大学 | 一种兼顾二氧化碳回收的船用海水淡化系统及工作方法 |
| CN114682042A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-07-01 | 江苏科技大学 | 一种船舶尾气处理系统及其处理方法 |
| CN114739044A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-07-12 | 江苏科技大学 | 一种梯级利用烟气余热的碳捕集系统及其操作方法 |
| CN114856744A (zh) * | 2022-05-12 | 2022-08-05 | 西安交通大学 | 一种基于油气井的跨临界二氧化碳的储能系统及方法 |
| KR20220112332A (ko) * | 2021-02-03 | 2022-08-11 | 삼성중공업 주식회사 | 휘발성유기화합물 및 이산화탄소 액화시스템 |
| WO2022166392A1 (zh) * | 2021-02-07 | 2022-08-11 | 百穰新能源科技(深圳)有限公司 | 基于二氧化碳气液相变的多级压缩储能装置及方法 |
| CN114909605A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-08-16 | 江苏科技大学 | Lng船冷能循环存储及冷能综合利用系统及其工作方法 |
| CN115095402A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-09-23 | 中国科学技术大学 | 卡诺电池储能系统及使用方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10344575B2 (en) * | 2011-08-08 | 2019-07-09 | Integrative Engineering, LLC | Process and system for producing carbon dioxide for enhanced oil recovery |
| US10408128B2 (en) * | 2016-04-29 | 2019-09-10 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Solar assisted gas turbine desalination and carbon capture system |
-
2022
- 2022-10-24 CN CN202211305707.4A patent/CN115610635B/zh active Active
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204960992U (zh) * | 2015-08-12 | 2016-01-13 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种低温储能发电系统 |
| KR20220044228A (ko) * | 2020-09-28 | 2022-04-07 | 삼성중공업 주식회사 | 액화수소 운반선의 가스 관리시스템 |
| WO2022037711A1 (zh) * | 2020-12-28 | 2022-02-24 | 中国长江三峡集团有限公司 | 一种基于超临界二氧化碳动力循环结合海水淡化的灵活性动力电站及其调节方法 |
| KR20220112332A (ko) * | 2021-02-03 | 2022-08-11 | 삼성중공업 주식회사 | 휘발성유기화합물 및 이산화탄소 액화시스템 |
| WO2022166392A1 (zh) * | 2021-02-07 | 2022-08-11 | 百穰新能源科技(深圳)有限公司 | 基于二氧化碳气液相变的多级压缩储能装置及方法 |
| 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 |
| CN113446080A (zh) * | 2021-07-20 | 2021-09-28 | 北京中热信息科技有限公司 | 一种二氧化碳的三模余热发电储能系统 |
| CN113731134A (zh) * | 2021-09-29 | 2021-12-03 | 大连海事大学 | 一种船载二氧化碳捕集与封存装置及方法 |
| CN114033518A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-02-11 | 中国长江三峡集团有限公司 | 一种基于二氧化碳卡诺电池的综合能源系统及运行方法 |
| CN114349195A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-04-15 | 江苏科技大学 | 一种兼顾二氧化碳回收的船用海水淡化系统及工作方法 |
| CN114682042A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-07-01 | 江苏科技大学 | 一种船舶尾气处理系统及其处理方法 |
| CN114739044A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-07-12 | 江苏科技大学 | 一种梯级利用烟气余热的碳捕集系统及其操作方法 |
| CN114856744A (zh) * | 2022-05-12 | 2022-08-05 | 西安交通大学 | 一种基于油气井的跨临界二氧化碳的储能系统及方法 |
| CN114909605A (zh) * | 2022-06-08 | 2022-08-16 | 江苏科技大学 | Lng船冷能循环存储及冷能综合利用系统及其工作方法 |
| CN115095402A (zh) * | 2022-06-22 | 2022-09-23 | 中国科学技术大学 | 卡诺电池储能系统及使用方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 16300 t LNG燃料动力化学品船能量利用系统的模拟分析与优化;姚寿广等;船舶工程;第41卷(第04期);第114-118页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115610635A (zh) | 2023-01-17 |
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