CN211174246U - 一种多级lng冷能发电和综合利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多级LNG冷能发电和综合利用系统，所述的系统包括至少两级循环发电单元；所述的循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的电能转换装置、LNG换热装置和载冷剂换热装置；各级循环发电单元中的LNG换热装置沿LNG流向依次连接形成LNG换热通道。本实用新型提供了一种可以采用超低温热源的多工质多循环的LNG冷能利用发电系统。该系统能够有效回收LNG冷能，采用多工质多循环在换热装置内进行多级换热，降低冷能回收过程中的传热温差，实现高效电能转换，具有显著的经济效益和社会效益。

Description

一种多级LNG冷能发电和综合利用系统

技术领域

本实用新型属于LNG综合利用技术领域，涉及一种多级LNG冷能发电和综合利用系统，尤其涉及一种采用超低温热源的多工质多循环的LNG冷能发电和综合利用系统。

背景技术

天然气是由不同成分按一定的比例组成的混合物，其主要成分是碳氢化合物，包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等，其中甲烷占90％以上。LNG即液化天然气(Liquefied NaturalGas)，是将气田生产的天然气净化处理后，经一连串超低温液化而获得常压下是液体的天然气，被公认是地球上最干净的化石能源。一般液化天然气在普通大气压下，通过降温到约-162℃来液化。

为便于天然气运输，通常将天然气液化。LNG目前常用的储存温度为-162℃，用户使用的温度为5℃左右，从储存温度至使用温度的气化过程释放的冷量大约为830kJ/kg，若LNG拥有的冷能以100％的效率转化为电能，那么每吨LNG的冷能可转化为240kWh的电能。

由此可见，可供利用的LNG冷能是相当可观的。这种冷能从能源品位上来看，具有较高的利用价值，如果通过特定的工艺利用LNG冷能，可以达到节省能源、提高经济效益的目的。

LNG冷能可采用直接或间接的方法加以利用。LNG直接利用方法包括有冷能发电、海水淡化、液化分离空气(液氧、液氮)、轻烃分离、冷冻仓库、液化碳酸、制干冰、空调；间接利用有冷冻食品，低温粉碎废弃物处理，冻结保存，低温医疗，食品保存等。

CN204238992U公开了一种利用液化天然气冷能发电的系统，包括第一LNG泵、第二LNG泵、第三LNG泵、低压天然气冷凝器、中压天然气冷凝器、低压冷媒冷凝器、第一液体冷媒泵、第二液体冷媒泵、第三液体冷媒泵、冷媒气化器、高压天然气加热器、高压天然气过热器、冷媒膨胀机、天然气膨胀机、次中压冷媒冷凝器和中压冷媒冷凝器，整个发电过程包括天然气介质朗肯循环和混合冷媒介质朗肯循环两个部分，减少了LNG冷能回收过程中有效能损失，提高了LNG冷能的发电效率。但是该申请提出的技术方案系统复杂，投资及运行成本较高，同时，系统运行时必须利用低温余热；其次，该系统换热之后的冷能未能提供给需冷用户，无法实现低品位冷能的高效利用；第三，该系统输出天然气为低压天然气，无法适用于LNG接收站高压力输送管网。

CN105569752A公开了一种利用LNG冷能发电的工艺及装置。LNG汽化向下游管网供应天然气的过程中释放出大量的冷能，本工艺利用两个独立的循环将冷能回收用于发电，避免了冷能的损失，提升了企业的经济效益，在发电的同时避免了电厂发电带来的污染问题，符合节能环保的要求。但是该系统采用两套循环完成LNG冷能利用，系统复杂，单位LNG冷能发电量低，同时需要采用高温热源，且无法实现LNG冷能的综合利用。

CN208168940U公开了一种大型LNG接收站利用液化天然气冷能发电的系统，主换热器内具有三组独立的换热通道，述第一换热通道的进出口端分别连接有液化天然气管和天然气管，第二换热通道的出口端与混合工质缓冲罐连接，混合工质缓冲罐的出口端与混合工质增压泵连接，混合工质增压泵的出口端与第三换热通道的进口端连接，第三换热通道的出口端与混合工质加热器相连接，混合工质加热器的出口端与膨胀机的进口端，膨胀机的出口端与第二换热通道的进口端相连接，膨胀机与发电机相连接，采用混合工质的低温朗肯循环将LNG冷能转化为电能,系统可调节性和变工况适应性好，可提高大型液化天然气接收站能源综合利用效率。该系统采用一个换热器将混合工质直接与LNG换热液化，换热器较大，同时未根据温度梯度进行换热，换热效率较低，最终导致总体传热效率低，能量利用率低。此外，且无法实现LNG冷能的综合利用。同时，该专利提供的混合工质种类与工质比例不同。

虽然现在有部分专利及技术可实现LNG冷能发电，但大多数系统存在发电系统复杂，冷能利用率低，所需余热热源温度高以及单位冷能发电量低等问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种多级LNG冷能发电和综合利用系统，本实用新型提供了一种可以采用超低温热源的多工质多循环的LNG冷能利用发电系统。该系统能够有效回收LNG冷能，采用多工质多循环在换热装置内进行多级换热，降低冷能回收过程中的传热温差，实现高效热电转换，具有显著的经济效益和社会效益。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供了一种多级的LNG冷能发电和综合利用系统，所述的系统包括至少两级循环发电单元。

所述的循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的电能转换装置、LNG换热装置和载冷剂换热装置；各级循环发电单元中的LNG换热装置沿LNG流向依次连接形成LNG换热通道。

本实用新型提供了一种可以采用超低温热源的多工质多循环的LNG冷能利用发电系统。该系统能够有效回收LNG冷能，采用多工质多循环在换热装置内进行多级换热，降低冷能回收过程中的传热温差，实现高效热电转换，具有显著的经济效益和社会效益。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的LNG换热装置与载冷剂换热装置之间的连接管路上设置有增压装置。

优选地，所述的增压装置为增压泵。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的电能转换装置为透平。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的循环发电单元还包括位于LNG换热装置与载冷剂换热装置之间的循环工质换热装置。

所述的LNG换热装置与循环工质换热装置之间的连接管路上设置有增压装置。

沿LNG流向，最后一级循环发电单元中的LNG换热装置还连接终级换热装置，LNG在终级换热装置中与载冷剂换热。

作为本实用新型一种优选的技术方案，沿LNG换热通道内的LNG流向，最后一级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的电能转换装置、LNG换热装置、增压装置和载冷剂换热装置，其余各级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的电能转换装置、LNG换热装置、循环工质换热装置、增压装置和载冷剂换热装置。

作为本实用新型一种优选的技术方案，循环发电单元的电能转换装置出口分为两路，一路连接本级循环发电单元的LNG换热装置的热侧入口，另一路连接上级循环发电单元的循环工质换热装置的热侧入口。

本级循环发电单元的LNG换热装置的热侧出口与上级循环发电单元的循环工质换热装置的热侧出口合并为一路后连接本级循环发电单元的增压装置。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的综合利用系统包括一级循环发电单元和二级循环发电单元。

所述的一级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的第一电能转换装置、第一换热装置、第二换热装置和第三换热装置。

所述的第一换热装置与第二换热装置之间的连接管路上设置有第一增压装置。

所述的二级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的第二电能转换装置、第四换热装置和第六换热装置。

所述的第四换热装置与第六换热装置之间的连接管路上设置有第二增压装置。

所述的第一换热装置与第四换热装置沿LNG流向依次连接形成LNG通道，LNG通入第一换热装置与由第一电能转换装置流出的循环介质换热，换热后的LNG进入第四换热装置与由第二电能转换装置流出的循环介质换热。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的第二电能转换装置的出口分为两路，一路连接第二换热装置的热侧入口，另一路连接第四换热装置的热侧入口，第二电能转换装置流出的循环工质分为两部分，一部分进入第二换热装置与由第一换热装置流出的循环工质换热，另一部分进入第四换热装置与由第一换热装置流出的LNG换热。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的第二换热装置的热侧出口与第四换热装置的热侧出口合并为一路后连接第二增压装置，分别在第二换热装置和第四换热装置内换热后排出的循环工质汇流后经第二增压装置送入第六换热装置，在第六换热装置中与载冷剂换热。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的综合利用系统还包括与第四换热装置冷侧出口连接的终级换热装置，LNG由第四换热装置流出后进入终级换热装置与载冷剂换热。

示例性地，采用本实用新型提供的综合利用系统对LNG的冷能进行综合利用，所述的综合利用方法具体包括如下步骤：

(Ⅰ)第一循环工质进入第一电能转换装置做功发电后通入第一换热装置与LNG换热降温，换热后的第一循环工质经第一增压装置送入第二换热装置中，与第二电能转换装置排出的部分第二循环工质换热升温，换热后的第一循环工质进入第三换热装置与需冷用户输送的载冷剂换热；

(Ⅱ)第二循环工质进入第二电能转换装置做功发电后分为第一工质和第二工质，第一工质进入第四换热装置与第一换热装置流出的LNG换热，第二工质进入第二换热装置与步骤(Ⅰ)中进入第二换热装置的第一循环工质换热，第一工质和第二工质分别换热后汇流进入第二增压装置，经第二增压装置送入第六换热装置中与需冷用户输送的载冷剂换热；

(Ⅲ)LNG进入第一换热装置与步骤(Ⅰ)中由第一电能转换装置流出的循环介质换热，换热后的LNG进入第四换热装置与步骤(Ⅱ)中由第二电能转换装置流出的第二工质换热，换热后的LNG进入终级换热装置与需冷用户输送的载冷剂换热。

所述系统是指设备系统、装置系统或生产装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型为LNG接收站冷能的综合利用提供了可能，可在保证LNG接收站液态天然气气化的前提下，实现LNG的冷能发电，提高能量利用率，同时采用载冷剂对冷能进行输运，可满足需冷用户的使用要求。

(2)本实用新型充分利用了不同温度梯度下的冷能利用，能量利用效率高。同时本申请，选用多种独立的工质循环发电系统，循环工质采用不同的温度利用范围，与LNG升温过程相匹配，在冷能发电效率上有较大的优势。

(3)本实用新型首次将LNG冷能发电技术与冷能综合利用技术相结合，在实现冷能发电的同时将利用后的浅冷资源输送至需冷用户进行综合利用，极大提高了冷能的利用效率，降低了冷量的浪费。本实用新型提供的系统中采用多种循环工质的独立循环，同时考虑不同温度梯度进行换热，温差合适，换热过程不可逆损失小，能量利用率高。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的两级LNG冷能发电和综合利用系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2提供的两级LNG冷能发电和综合利用系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例3提供的两级LNG冷能发电和综合利用系统的结构示意图；

图4为本实用新型实施例4提供的三级LNG冷能发电和综合利用系统的结构示意图；

图5为本实用新型实施例5提供的三级LNG冷能发电和综合利用系统的结构示意图；

图6为本实用新型实施例6提供的三级LNG冷能发电和综合利用系统的结构示意图；

其中，1-第一换热装置；2-第二换热装置；3-第三换热装置；4-第四换热装置；5-第五换热装置；6-第六换热装置；7-第七换热装置；8-第八换热装置；9-第九换热装置；10-第一电能转换装置；11-第二电能转换装置；12-第三电能转换装置；13-第一增压装置；14-第二增压装置；15-第三增压装置；16-终级换热装置。

具体实施方式

需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例1

本实施例提供了一种如图1所述的综合利用系统，所述的综合利用系统包括一级循环发电单元和二级循环发电单元。

一级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的第一电能转换装置10、第一换热装置1、第一增压装置13和第三换热装置3。循环工质在第一电能转换装置10中做功发电后进入第一换热装置1与LNG进行换热，换热后的循环工质经第一增压装置13泵入第三换热装置3与需冷用户输送的载冷剂换热，换热后的循环工质进入第一电能转换装置10中实现循环做功发电。

二级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的第二电能转换装置11、第四换热装置4、第二增压装置14和第六换热装置6。循环工质在第二电能转换装置11中做功发电后进入第四换热装置4与LNG进行换热，换热后的循环工质经第二增压装置14泵入第六换热装置6与需冷用户输送的载冷剂换热，换热后的循环工质进入第二电能转换装置11中实现循环做功发电

第一换热装置1的冷侧出口连接第四换热装置4的冷侧入口，LNG通入第一换热装置1与由第一电能转换装置10流出的循环介质换热，换热后的LNG进入第四换热装置4与由第二电能转换装置11流出的循环介质换热。

所述的综合利用系统还包括与第四换热装置4冷侧出口连接的终级换热装置16，LNG由第四换热装置4流出后进入终级换热装置16与载冷剂换热。

在本实施例中，第一增压装置13和第二增压装置14为增压泵，第一电能转换装置10和第二电能转换装置11为透平。

实施例2

本实施例提供了一种如图2所述的综合利用系统，所述的综合利用系统包括一级循环发电单元和二级循环发电单元。

一级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的第一电能转换装置10、第一换热装置1、第一增压装置13、第二换热装置2和第三换热装置3。循环工质在第一电能转换装置10中做功发电后进入第一换热装置1与LNG进行换热，换热后的循环工质经第一增压装置13泵入第二换热装置2，循环工质在第二换热装置2中二次换热后进入第三换热装置3，在第三换热装置3中与需冷用户输送的载冷剂换热，换热后的循环工质进入第一电能转换装置10中实现循环做功发电。

二级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的第二电能转换装置11、第四换热装置4、第二增压装置14、第五换热装置5和第六换热装置6。循环工质在第二电能转换装置11中做功发电后进入第四换热装置4与LNG进行换热，换热后的循环工质经第二增压装置14泵入第五换热装置5，循环工质在第五换热装置5中二次换热后进入第六换热装置6，在第六换热装置6中与需冷用户输送的载冷剂换热，换热后的循环工质进入第二电能转换装置11中实现循环做功发电。

第一换热装置1的冷侧出口连接第四换热装置4的冷侧入口，LNG通入第一换热装置1与由第一电能转换装置10流出的循环介质换热，换热后的LNG进入第四换热装置4与由第二电能转换装置11流出的循环介质换热。

所述的综合利用系统还包括与第四换热装置4冷侧出口连接的终级换热装置16，LNG由第四换热装置4流出后进入终级换热装置16与载冷剂换热。

在本实施例中，第一增压装置13和第二增压装置14为增压泵，第一电能转换装置10和第二电能转换装置11为透平。

实施例3

本实施例提供了一种如图3所示的综合利用系统，所述的综合利用系统包括一级循环发电单元和二级循环发电单元。

一级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的第一电能转换装置10、第一换热装置1、第一增压装置13、第二换热装置2和第三换热装置3。循环工质在第一电能转换装置10中做功发电后进入第一换热装置1与LNG换热降温，换热后的循环工质经第一增压装置13送入第二换热装置2，在第二换热装置2中与第二电能转换装置11排出的部分循环工质换热，换热后的循环工质进入第三换热装置3与需冷用户输送的载冷剂换热。

二级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的第二电能转换装置11、第四换热装置4、第二增压装置14和第六换热装置6。第二电能转换装置11的出口分为两路，一路连接第二换热装置2的热侧入口，另一路连接第四换热装置4的热侧入口。循环工质在第二电能转换装置11中做功发电后分为两部分，一部分进入第二换热装置2与由第一换热装置1流出的循环工质换热，另一部分进入第四换热装置4与由第一换热装置1流出的LNG换热。第二换热装置2的热侧出口与第四换热装置4的热侧出口合并为一路后连接第二增压装置14，分别在第二换热装置2和第四换热装置4内换热后排出的循环工质汇流后经第二增压装置14送入第六换热装置6，在第六换热装置6中与载冷剂换热。

第一换热装置1的冷侧出口连接第四换热装置4的冷侧入口，LNG通入第一换热装置1与由第一电能转换装置10流出的循环介质换热，换热后的LNG进入第四换热装置4与由第二电能转换装置11流出的部分循环介质换热。

所述的综合利用系统还包括与第四换热装置4冷侧出口连接的终级换热装置16，LNG由第四换热装置4流出后进入终级换热装置16与载冷剂换热。

在本实施例中，第一增压装置13和第二增压装置14为增压泵，第一电能转换装置10和第二电能转换装置11为透平。

实施例4

本实施例提供了一种如图4所述的综合利用系统，所述的综合利用系统包括一级循环发电单元、二级循环发电单元和三级循环发电单元。

一级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的第一电能转换装置10、第一换热装置1、第一增压装置13和第三换热装置3。循环工质在第一电能转换装置10中做功发电后进入第一换热装置1与LNG进行换热，换热后的循环工质经第一增压装置13泵入第三换热装置3与需冷用户输送的载冷剂换热，换热后的循环工质进入第一电能转换装置10中实现循环做功发电。

二级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的第二电能转换装置11、第四换热装置4、第二增压装置14和第六换热装置6。循环工质在第二电能转换装置11中做功发电后进入第四换热装置4与LNG进行换热，换热后的循环工质经第二增压装置14泵入第六换热装置6与需冷用户输送的载冷剂换热，换热后的循环工质进入第二电能转换装置11中实现循环做功发电。

三级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的第三电能转换装置12、第七换热装置7、第三增压装置15和第九换热装置9。循环工质在第三电能转换装置12中做功发电后进入第七换热装置7与LNG进行换热，换热后的循环工质经第三增压装置15泵入第九换热装置9与需冷用户输送的载冷剂换热，换热后的循环工质进入第三电能转换装置12中实现循环做功发电。

第一换热装置1的冷侧出口连接第四换热装置4的冷侧入口，第四换热装置4的冷侧出口连接第七换热装置7的冷侧入口，LNG通入第一换热装置1与由第一电能转换装置10流出的循环介质换热，换热后的LNG进入第四换热装置4与由第二电能转换装置11流出的循环介质换热，换热后的LNG进入第七换热装置7与由第三电能转换装置12流出的循环介质换热。

所述的综合利用系统还包括与第七换热装置7冷侧出口连接的终级换热装置16，LNG由第七换热装置7流出后进入终级换热装置16与载冷剂换热。

在本实施例中，第一增压装置13、第二增压装置14和第三增压装置15为增压泵，第一电能转换装置10、第二电能转换装置11和第三电能转换装置12为透平。

实施例5

本实施例提供了一种如图5所述的综合利用系统，所述的综合利用系统包括一级循环发电单元和二级循环发电单元。

一级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的第一电能转换装置10、第一换热装置1、第一增压装置13、第二换热装置2和第三换热装置3。循环工质在第一电能转换装置10中做功发电后进入第一换热装置1与LNG进行换热，换热后的循环工质经第一增压装置13泵入第二换热装置2，循环工质在第二换热装置2中二次换热后进入第三换热装置3，在第三换热装置3中与需冷用户输送的载冷剂换热，换热后的循环工质进入第一电能转换装置10中实现循环做功发电。

二级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的第二电能转换装置11、第四换热装置4、第二增压装置14、第五换热装置5和第六换热装置6。循环工质在第二电能转换装置11中做功发电后进入第四换热装置4与LNG进行换热，换热后的循环工质经第二增压装置14泵入第五换热装置5，循环工质在第五换热装置5中二次换热后进入第六换热装置6，在第六换热装置6中与需冷用户输送的载冷剂换热，换热后的循环工质进入第二电能转换装置11中实现循环做功发电。

三级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的第三电能转换装置12、第七换热装置7、第三增压装置15、第八换热装置8和第九换热装置9。循环工质在第三电能转换装置12中做功发电后进入第七换热装置7与LNG进行换热，换热后的循环工质经第三增压装置15泵入第八换热装置8，循环工质在第八换热装置8中二次换热后进入第九换热装置9，在第九换热装置9中与需冷用户输送的载冷剂换热，换热后的循环工质进入第三电能转换装置12中实现循环做功发电。

第一换热装置1的冷侧出口连接第四换热装置4的冷侧入口，第四换热装置4的冷侧出口连接第七换热装置7的冷侧入口，LNG通入第一换热装置1与由第一电能转换装置10流出的循环介质换热，换热后的LNG进入第四换热装置4与由第二电能转换装置11流出的循环介质换热，换热后的LNG进入第七换热装置7与由第三电能转换装置12流出的循环介质换热。

所述的综合利用系统还包括与第七换热装置7冷侧出口连接的终级换热装置16，LNG由第七换热装置7流出后进入终级换热装置16与载冷剂换热。

在本实施例中，第一增压装置13、第二增压装置14和第三增压装置15为增压泵，第一电能转换装置10、第二电能转换装置11和第三电能转换装置12为透平。

实施例6

本实施例提供了一种如图6所示的综合利用系统，所述的综合利用系统包括一级循环发电单元和二级循环发电单元。

一级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的第一电能转换装置10、第一换热装置1、第一增压装置13、第二换热装置2和第三换热装置3。循环工质在第一电能转换装置10中做功发电后进入第一换热装置1与LNG换热降温，换热后的循环工质经第一增压装置13送入第二换热装置2，在第二换热装置2中与第二电能转换装置11排出的部分循环工质换热，换热后的循环工质进入第三换热装置3与需冷用户输送的载冷剂换热。

二级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的第二电能转换装置11、第四换热装置4、第二增压装置14、第五换热装置5、第六换热装置6。第二电能转换装置11的出口分为两路，一路连接第二换热装置2的热侧入口，另一路连接第四换热装置4的热侧入口。循环工质在第二电能转换装置11中做功发电后分为两部分，一部分进入第二换热装置2与由第一换热装置1流出的循环工质换热，另一部分进入第四换热装置4与由第一换热装置1流出的LNG换热。第二换热装置2的热侧出口与第四换热装置4的热侧出口合并为一路后连接第二增压装置14，分别在第二换热装置2和第四换热装置4内换热后排出的循环工质汇流后经第二增压装置14送入第五换热装置5，在第五换热装置5中与循环介质换热后进入第六换热装置6，在第六换热装置6中与载冷剂换热。

三级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的第三电能转换装置12、第七换热装置7、第三增压装置15和第九换热装置9。第三电能转换装置12的出口分为两路，一路连接第五换热装置5的热侧入口，另一路连接第七换热装置7的热侧入口。循环工质在第三电能转换装置12中做功发电后分为两部分，一部分进入第五换热装置5与由第二换热装置2和第四换热装置4排出的汇流后的循环工质换热，另一部分进入第七换热装置7与由第四换热装置4流出的LNG换热。第五换热装置5的热侧出口与第七换热装置7的热侧出口合并为一路后连接第三增压装置15，分别在第五换热装置5和第七换热装置7内换热后排出的循环工质汇流后经第三增压装置15送入第九换热装置9，在第九换热装置9中与载冷剂换热。

第一换热装置1的冷侧出口连接第四换热装置4的冷侧入口，第四换热装置4的冷侧出口连接第七换热装置7的冷侧入口，LNG通入第一换热装置1与由第一电能转换装置10流出的循环介质换热，换热后的LNG进入第四换热装置4与由第二电能转换装置11流出的部分循环介质换热，换热后的LNG进入第七换热装置7与由第三电能转换装置12流出的部分循环介质换热。

所述的综合利用系统还包括与第七换热装置7冷侧出口连接的终级换热装置16，LNG由第七换热装置7流出后进入终级换热装置16与载冷剂换热。

在本实施例中，第一增压装置13、第二增压装置14和第三增压装置15为增压泵，第一电能转换装置10、第二电能转换装置11和第三电能转换装置12为透平。

实施例7

采用实施例3提供的综合利用系统对LNG的冷能进行综合利用，所述的综合利用方法具体包括如下步骤：

(Ⅰ)输入温度为5℃，输入压力为2.4MPa的第一循环工质三氟甲烷进入第一电能转换装置10做功发电后温度降低至-75℃，压力降低至0.15MPa；

做功发电后的第一循环工质进入第一换热装置1与LNG换热降温至-83℃并发生液化；

换热后的第一循环工质经第一增压装置13增压至2.5MPa后送入第二换热装置2，与第二电能转换装置11排出的部分第二循环工质换热升温至-48℃；

换热后的第一循环工质进入第三换热装置3与需冷用户输送的10℃的载冷剂乙二醇换热，换热后的第一循环介质升温至5℃，载冷剂降温至-36℃；

(Ⅱ)输入温度为5℃，输入压力为0.95MPa的第二循环工质二氟甲烷进入第二电能转换装置11做功发电后温度降低至-45℃；

做功发电后的第二循环介质按体积分为第一工质和第二工质，第一工质占第二循环工质总体积的70％；

第一工质进入第四换热装置4与第一换热装置1流出的LNG换热降温至-48℃；

第二工质进入第二换热装置2与步骤(Ⅰ)中进入第二换热装置2的第一循环工质换热降温至-48℃；

第一工质和第二工质分别换热后汇流形成混合工质进入第二增压装置14，混合工质经第二增压装置14增压至1MPa后送入第六换热装置6中与需冷用户输送的10℃的载冷剂乙二醇换热，换热后的混合工质升温至5℃，换热后的载冷剂降温至-36℃。

(Ⅲ)由LNG接收站输送来的10MPa，温度为-150℃的LNG进入第一换热装置1与步骤(Ⅰ)中由第一电能转换装置10流出的循环介质换热，LNG换热升温至-83℃；

换热升温后的LNG进入第四换热装置4与步骤(Ⅱ)中由第二电能转换装置11流出的第二工质换热，LNG换热升温至-53℃；

换热后的LNG进入终级换热装置16与需冷用户输送的10℃的载冷剂乙二醇换热，换热后的LNG升温至5℃，换热后的载冷剂降温至-36℃。

实施例8

本实施例与实施例7的区别在于，将载冷剂替换为海水，采用海水在第三换热装置中与第一循环工质进行换热，在第六换热装置中与第二循环工质进行换热，使得换热后满足循环工质发电需求；在终级换热装置中与LNG进行换热，使得换热后的LNG满足气化要求。

其他操作步骤及工艺参数与实施例7完全相同。

申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种多级LNG冷能发电和综合利用系统，其特征在于，所述的系统包括至少两级循环发电单元；

所述的循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的电能转换装置、LNG换热装置和载冷剂换热装置；各级循环发电单元中的LNG换热装置沿LNG流向依次连接形成LNG换热通道。

2.根据权利要求1所述的综合利用系统，其特征在于，所述的LNG换热装置与载冷剂换热装置之间的连接管路上设置有增压装置；

所述的增压装置为增压泵。

3.根据权利要求1所述的综合利用系统，其特征在于，所述的电能转换装置为透平。

4.根据权利要求1所述的综合利用系统，其特征在于，所述的循环发电单元还包括位于LNG换热装置与载冷剂换热装置之间的循环工质换热装置；

所述的LNG换热装置与循环工质换热装置之间的连接管路上设置有增压装置；

沿LNG流向，最后一级循环发电单元中的LNG换热装置还连接终级换热装置，LNG在终级换热装置中与载冷剂换热。

5.根据权利要求1所述的综合利用系统，其特征在于，沿LNG换热通道内的LNG流向，最后一级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的电能转换装置、LNG换热装置、增压装置和载冷剂换热装置，其余各级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的电能转换装置、LNG换热装置、循环工质换热装置、增压装置和载冷剂换热装置。

6.根据权利要求5所述的综合利用系统，其特征在于，循环发电单元的电能转换装置出口分为两路，一路连接本级循环发电单元的LNG换热装置的热侧入口，另一路连接上级循环发电单元的循环工质换热装置的热侧入口；

本级循环发电单元的LNG换热装置的热侧出口与上级循环发电单元的循环工质换热装置的热侧出口合并为一路后连接本级循环发电单元的增压装置。

7.根据权利要求1所述的综合利用系统，其特征在于，所述的综合利用系统包括一级循环发电单元和二级循环发电单元；

所述的一级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的第一电能转换装置、第一换热装置、第二换热装置和第三换热装置；

所述的第一换热装置与第二换热装置之间的连接管路上设置有第一增压装置；

所述的二级循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的第二电能转换装置、第四换热装置和第六换热装置；

所述的第四换热装置与第六换热装置之间的连接管路上设置有第二增压装置；

所述的第一换热装置与第四换热装置沿LNG流向依次连接形成LNG通道，LNG通入第一换热装置与由第一电能转换装置流出的循环介质换热，换热后的LNG进入第四换热装置与由第二电能转换装置流出的循环介质换热。

8.根据权利要求7所述的综合利用系统，其特征在于，所述的第二电能转换装置的出口分为两路，一路连接第二换热装置的热侧入口，另一路连接第四换热装置的热侧入口，第二电能转换装置流出的循环工质分为两部分，一部分进入第二换热装置与由第一换热装置流出的循环工质换热，另一部分进入第四换热装置与由第一换热装置流出的LNG换热。

9.根据权利要求8所述的综合利用系统，其特征在于，所述的第二换热装置的热侧出口与第四换热装置的热侧出口合并为一路后连接第二增压装置，分别在第二换热装置和第四换热装置内换热后排出的循环工质汇流后经第二增压装置送入第六换热装置，在第六换热装置中与载冷剂换热。

10.根据权利要求9所述的综合利用系统，其特征在于，所述的综合利用系统还包括与第四换热装置冷侧出口连接的终级换热装置，LNG由第四换热装置流出后进入终级换热装置与载冷剂换热。

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