CN116066194A - 一种天然气冷能回收发电系统 - Google Patents

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伍刚
王涛
高景辉
普建国
蔺奕存
闫文辰
张泉
李正宽
张臣
杨光
魏少启
缐思远
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Abstract

本发明公开了一种天然气冷能回收发电系统，包括液态天然气储罐、天然气增压泵、制冰机、冷凝器、1#换热器、膨胀机、2#换热器、进水管道及河水或者海水管道；液态天然气储罐的出口经天然气增压泵及制冰机的管侧入口相连通，制冰机的管侧出口与冷凝器的吸热侧入口相连通，冷凝器的吸热侧出口与1#换热器的吸热侧入口相连通，1#换热器的吸热侧出口与膨胀机的入口相连通，膨胀机的出口与2#换热器的吸热侧入口相连通；进水管道的出口分为两路，其中一路与1#换热器的放热侧相连通，另一路与2#换热器的放热侧相连通，河水或者海水管道与制冰机的壳侧相连通，该系统能够提高冷能的回收效率。

Description

一种天然气冷能回收发电系统
技术领域
本发明属于天然气冷能回收技术领域，涉及一种天然气冷能回收发电系统。
背景技术
液化天然气(LNG)是天然气经净化、液化而成的储存温度约为-162℃的低温液体，在供应下游用户利用之前，须将LNG加热气化输入管网。LNG气化时会放出大量的冷量，LNG冷能用于相关的工业领域，能够达到节能、环保以及拓展LNG产业链的目的，同时可减少能源消耗并取得良好的经济效益和社会效益。
目前，LNG冷能利用可分为直接、间接两种，包括冷能发电、深冷空气分离(液氧、氮)、冷冻仓库、液化碳酸和干冰空调等直接利用，间接利用有冷冻食品、低温粉碎、低温医疗等。在现有相关技术和方案中，还存在很多问题，例如公开的专利中《梯级耦合回收LNG冷能的发电和冷库制冰联产系统》(202110420349.0)虽然已经把冷能的直接和间接利用结合起来了，但是没有充分考虑到，冷能发电系统的热源问题，使得冷能回收利用效率低。
因此，如何提高冷能的回收效率为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种天然气冷能回收发电系统，该系统能够提高冷能的回收效率。
为达到上述目的，本发明所述的天然气冷能回收发电系统包括液态天然气储罐、天然气增压泵、制冰机、冷凝器、1#换热器、膨胀机、2#换热器、进水管道及河水或者海水管道；
液态天然气储罐的出口经天然气增压泵及制冰机的管侧入口相连通，制冰机的管侧出口与冷凝器的吸热侧入口相连通，冷凝器的吸热侧出口与1#换热器的吸热侧入口相连通，1#换热器的吸热侧出口与膨胀机的入口相连通，膨胀机的出口与2#换热器的吸热侧入口相连通；进水管道的出口分为两路，其中一路与1#换热器的放热侧相连通，另一路与2#换热器的放热侧相连通，河水或者海水管道与制冰机的壳侧相连通。
进水管道的出口分为两路，其中一路经1#循环泵与1#换热器的放热侧相连通，另一路经2#循环泵与2#换热器的放热侧相连通。
还包括RC冷凝器及汽轮机，RC冷凝器的吸热侧出口与汽轮机的入口相连通，汽轮机的出口与冷凝器的放热侧入口相连通，冷凝器的放热侧出口与RC冷凝器的吸热侧入口相连通。
冷凝器的放热侧出口经ORC循环泵与RC冷凝器的吸热侧入口相连通。
还包括2#发电机，汽轮机与2#发电机相连接。
还包括RC工质循环泵、集热器及涡轮机，RC工质循环泵的出口与集热器的入口相连通，集热器的出口与涡轮机的入口相连通，涡轮机的出口与RC冷凝器的放热侧入口相连通，RC冷凝器的放热侧出口与RC工质循环泵的入口相连通。
还包括1#发电机，涡轮机与1#发电机相连接。
所述集热器通过若干集热模块串并联连接而成。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的天然气冷能回收发电系统在具体操作时，液态天然气储罐输出的液态天然气依次在制冰机中吸热、冷凝器中吸热、1#换热器中吸热及2#换热器中吸热，以实现冷能的阶梯回收，提高冷量的回收效率，同时在冷量回收的同时实现液态天然气的气化，结构简单，实用性极强。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为RC工质循环泵、2为集热器、3为涡轮机、4为1#发电机、5为RC冷凝器、6为ORC循环泵、7为冷凝器、8为汽轮机、9为2#发电机、10为液态天然气储罐、11为天然气增压泵、12为制冰机、13为1#换热器、14为膨胀机、15为1#循环泵、16为2#换热器、17为2#循环泵。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。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，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
参考图1，本发明所述的天然气冷能回收发电系统包括RC工质循环泵1、集热器2、涡轮机3、1#发电机4、RC冷凝器5、ORC循环泵6、冷凝器7、汽轮机8、2#发电机9、液态天然气储罐10、天然气增压泵11、制冰机12、1#换热器13、膨胀机14、1#循环泵15、2#换热器16及2#循环泵17；
RC工质循环泵1的出口与集热器2的入口相连通，集热器2的出口与涡轮机3的入口相连通，涡轮机3的出口与RC冷凝器5的放热侧入口相连通，RC冷凝器5的放热侧出口与RC工质循环泵1的入口相连通，涡轮机3与1#发电机4相连接，其中，所述集热器2通过若干集热模块串并联连接而成。
RC冷凝器5的吸热侧出口与汽轮机8的入口相连通，汽轮机8的出口与冷凝器7的放热侧入口相连通，冷凝器7的放热侧出口经ORC循环泵6与RC冷凝器5的吸热侧入口相连通。
液态天然气储罐10的出口经天然气增压泵11及制冰机12的管侧入口相连通，制冰机12的管侧出口与冷凝器7的吸热侧入口相连通，冷凝器7的吸热侧出口与1#换热器13的吸热侧入口相连通，1#换热器13的吸热侧出口与膨胀机14的入口相连通，膨胀机14的出口与2#换热器16的吸热侧入口相连通；
进水管道的出口分为两路，其中一路经1#循环泵15与1#换热器13的放热侧相连通，另一路经2#循环泵17与2#换热器16的放热侧相连通。
本发明的具体工作过程为：
有机朗肯循环的工作原理为：
集热器2输出的热工质进入到涡轮机3中做功，以带动1#发电机4工作，然后进入到RC冷凝器5中放热，最后经RC工质循环泵1进入到集热器2中吸热；
RC冷凝器5吸热侧输出的工质进入到汽轮机8中做功，以带动2#发电机9工作，汽轮机8的排汽进入到冷凝器7的放热侧中放热，然后经ORC循环泵6进入到RC冷凝器5的吸热侧中吸热。
液态天然气储罐10输出的液态天然气经天然气增压泵11进入到制冰机12的管侧中吸热，然后进入到冷凝器7的吸热侧中吸热，再进入到1#换热器13的吸热侧中吸热，然后进入到膨胀机14中，最后进入到2#换热器16的吸热侧中吸热，以形成气态天然气；
河水或者海水管道输出的河水或者海水进入到制冰机12的壳侧中放热，进行制冰，另外，进水管道输出的给水经1#循环泵15进入到1#换热器13的放热侧中放热，将热量传递给天然气，进水管道输出的给水经2#循环泵17进入到2#换热器16的放热侧中放热，将热量传递给天然气，在实际工作时，可以通过调节1#循环泵15及2#循环泵17的功率，以控制进入到1#换热器13及2#换热器16中的给水流量，从而调节向天然气的换热量，以调节天然气的参数，即，通过1#换热器13和2#换热器16，用于城市使用天然气的温度控制，当天然气温度较高时，则减小1#循环泵15及2#循环泵17的功率，反之，则增大1#循环泵15及2#循环泵17的功率，其中，1#循环泵15及2#循环泵17采用变频控制。
另外，需要说明的是，有机朗肯循环(ORC)循环的工质选择应遵循：1)工作流体不得在冷凝温度以下凝固；2)工作流体应无毒、不易燃、化学稳定、零ODP(臭氧损耗潜能值)、低GWP(全球变暖潜能值)和低成本，在实际工作时，可以选择丙烷作为循环工质。
RC循环的工质可以选择有机物，也可以选择水、导热油或熔融盐。
另外，需要说明的是，液化天然气通过天然气增压泵11被压缩到高压，在1#换热器13及2#换热器16中汽化，然后在膨胀机14中膨胀到目标压力，从而产生动力，进行远距离输送。
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，尽管参照上述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：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种天然气冷能回收发电系统，其特征在于，包括液态天然气储罐(10)、天然气增压泵(11)、制冰机(12)、冷凝器(7)、1#换热器(13)、膨胀机(14)、2#换热器(16)、进水管道及河水或者海水管道；
液态天然气储罐(10)的出口经天然气增压泵(11)及制冰机(12)的管侧入口相连通，制冰机(12)的管侧出口与冷凝器(7)的吸热侧入口相连通，冷凝器(7)的吸热侧出口与1#换热器(13)的吸热侧入口相连通，1#换热器(13)的吸热侧出口与膨胀机(14)的入口相连通，膨胀机(14)的出口与2#换热器(16)的吸热侧入口相连通；进水管道的出口分为两路，其中一路与1#换热器(13)的放热侧相连通，另一路与2#换热器(16)的放热侧相连通，河水或者海水管道与制冰机(12)的壳侧相连通。
2.根据权利要求1所述的天然气冷能回收发电系统，其特征在于，进水管道的出口分为两路，其中一路经1#循环泵(15)与1#换热器(13)的放热侧相连通，另一路经2#循环泵(17)与2#换热器(16)的放热侧相连通。
3.根据权利要求1所述的天然气冷能回收发电系统，其特征在于，还包括RC冷凝器(5)及汽轮机(8)，RC冷凝器(5)的吸热侧出口与汽轮机(8)的入口相连通，汽轮机(8)的出口与冷凝器(7)的放热侧入口相连通，冷凝器(7)的放热侧出口与RC冷凝器(5)的吸热侧入口相连通。
4.根据权利要求3所述的天然气冷能回收发电系统，其特征在于，冷凝器(7)的放热侧出口经ORC循环泵(6)与RC冷凝器(5)的吸热侧入口相连通。
5.根据权利要求3所述的天然气冷能回收发电系统，其特征在于，还包括2#发电机(9)，汽轮机(8)与2#发电机(9)相连接。
6.根据权利要求1所述的天然气冷能回收发电系统，其特征在于，还包括RC工质循环泵(1)、集热器(2)及涡轮机(3)，RC工质循环泵(1)的出口与集热器(2)的入口相连通，集热器(2)的出口与涡轮机(3)的入口相连通，涡轮机(3)的出口与RC冷凝器(5)的放热侧入口相连通，RC冷凝器(5)的放热侧出口与RC工质循环泵(1)的入口相连通。
7.根据权利要求6所述的天然气冷能回收发电系统，其特征在于，还包括1#发电机(4)，涡轮机(3)与1#发电机(4)相连接。
8.根据权利要求6所述的天然气冷能回收发电系统，其特征在于，所述集热器(2)通过若干集热模块串并联连接而成。
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