CN211692594U - 一种lng气化及发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及能源利用技术领域，公开了一种LNG气化及发电系统，包括LNG气化装置、LNG冷能发电装置、锅炉蒸汽发电循环装置。本实用新型提供的LNG气化及发电系统能够在满足LNG气化需要的前提下，取消了原有的SCV气化器，通过LNG气化装置、LNG冷能发电装置和锅炉蒸汽发电循环装置实现天然气能量的梯级利用，降低了LNG气化的成本，深度利用天然气燃烧所产生的电能，大大地提高了天然气的能量利用率；通过LNG冷能发电装置实现LNG蕴藏冷能的充分利用，通过LNG冷能发电装置和锅炉蒸汽发电循环装置产生的电能可以获取经济效益。

Description

一种LNG气化及发电系统

技术领域

本实用新型涉及能源利用技术领域，尤其涉及一种LNG气化及发电系统。

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，此过程通常通过气化器进行。现阶段主要气化器有ORV(开架式海水气化器)、IFV(中间介质气化器)及SCV(浸没燃烧式气化器)。其中，ORV及IFV均采用海水进行气化，冬季海水温度低时ORV及IFV均不能正常使用，此时需要采用SCV进行LNG的气化。SCV采用天然气燃烧产生热量，并将燃烧产生的烟气输送至水浴加热器用于加热气化LNG。传统SCV设备天然气燃烧产生的高温烟气全部通入水中，其能量并未按照能量梯度进行梯级利用，效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种LNG气化及发电系统，能够解决SCV热能利用率低以及LNG冷能利用率低的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种LNG气化及发电系统，包括：

LNG气化装置，其包括依次连通的LNG储罐、LNG增压泵、第一换热器的低温介质通道和换热塔的换热盘管；

LNG冷能发电装置，其包括依次连通且首尾相通形成发电工质循环通道的透平、所述第一换热器的高温介质通道、工质增压泵、换热冷凝总成的低温介质通道；

锅炉蒸汽发电循环装置，其包括依次连通且首尾相通的锅炉的介质换热通道、蒸汽轮机、换热冷凝总成的高温介质通道和凝结水泵，所述锅炉的烟气排放口通过引风机与所述换热塔的降温腔室连通。

作为上述LNG气化及发电系统的一种优选技术方案，所述换热冷凝总成包括第二换热器、载冷剂循环泵和凝汽器，所述第二换热器的高温介质通道、所述载冷剂循环泵和所述凝汽器的低温介质通道依次连通且首尾相通形成载冷剂循环通道；

所述第二换热器的低温介质通道的两端分别与所述工质增压泵和所述透平连通；

所述凝汽器的高温介质通道的两端分别与所述蒸汽轮机和所述凝结水泵连通。

作为上述LNG气化及发电系统的一种优选技术方案，所述载冷剂循环通道内流通的介质为水、乙二醇或CaCl₂溶液。

作为上述LNG气化及发电系统的一种优选技术方案，所述换热塔包括：

换热壳体，所述换热壳体内存放有换热介质，所述换热盘管设于所述换热壳体底部且完全浸没在所述换热介质内；

喷淋单元，其包括动力泵，及设于所述换热介质上方的喷嘴，所述动力泵的进口置于所述换热介质内，所述动力泵的出口与所述喷嘴连通；所述换热壳体上设有位于所述喷嘴下方的烟气进口，所述换热壳体的顶部设有烟气出口。

作为上述LNG气化及发电系统的一种优选技术方案，所述凝结水泵和所述锅炉之间设有低压加热器、高压加热器和除氧器。

作为上述LNG气化及发电系统的一种优选技术方案，所述第二换热器的低温介质通道内发电工质的流动方向与其高温介质通道内的载冷剂的流动方向相反；

和/或，所述凝汽器的低温介质通道内蒸汽的流动方向和其高温介质通道内载冷剂的流动方向相反；

和/或，所述第一换热器的低温介质通道内LNG的流动方向和其高温介质通道内发电工质的流动方向相反。

作为上述LNG气化及发电系统的一种优选技术方案，所述LNG气化装置设有多套，每套所述LNG气化装置的所述第一换热器的高温介质通道两端能够分别与所述透平和所述工质增压泵连通。

作为上述LNG气化及发电系统的一种优选技术方案，所述发电工质循环通道内流通的发电工质为氟利昂、氨、甲烷、乙烷、R23制冷剂或R32制冷剂。

作为上述LNG气化及发电系统的一种优选技术方案，LNG冷能发电装置设有多套，每套所述LNG冷能发电装置的所述第一换热器的低温介质通道两端能够分别与所述LNG增压泵和所述换热塔的换热盘管连通；

每套所述LNG冷能发电装置的所述换热冷凝总成的高温介质通道的两端能够分别与所述蒸汽轮机和所述凝结水泵连通。

作为上述LNG气化及发电系统的一种优选技术方案，所述锅炉为天然气锅炉。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的LNG气化及发电系统能够在满足LNG气化需要的前提下，取消了原有的SCV气化器，通过LNG气化装置、LNG冷能发电装置和锅炉蒸汽发电循环装置实现天然气能量的梯级利用，降低了LNG气化的成本，深度利用天然气燃烧所产生的电能，大大地提高了天然气的能量利用率；通过LNG冷能发电装置实现LNG蕴藏冷能的充分利用，通过LNG冷能发电装置和锅炉蒸汽发电循环装置产生的电能可以获取经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的LNG气化及发电系统原理简图。

图中：

1、LNG储罐；2、LNG增压泵；3、透平；4、第一换热器；5、工质增压泵；6、第二换热器；7、天然气燃烧器；8、锅炉；9、蒸汽轮机；10、凝汽器；11、凝结水泵；12、引风机；13、换热塔；14、载冷剂循环泵。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，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。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

如图1所示，本实施例提供了一种LNG气化及发电系统，包括LNG气化装置、LNG冷能发电装置和锅炉蒸汽发电循环装置，其中，LNG气化装置包括依次连通的LNG储罐1、LNG增压泵2、第一换热器4的低温介质通道和换热塔13的换热盘管；LNG冷能发电装置包括依次连通且首尾相通形成发电工质循环通道的透平3、第一换热器4的高温介质通道、工质增压泵5、换热冷凝总成的低温介质通道；锅炉蒸汽发电循环装置包括依次连通且首尾相通的锅炉8的介质换热通道、蒸汽轮机9、换热冷凝总成的高温介质通道和凝结水泵11，锅炉8的烟气排放口通过引风机12与换热塔13的降温腔室连通。凝结水泵11和锅炉8之间设有低压加热器、高压加热器、除氧器和给水泵。优选地，上述锅炉8为天然气锅炉。

上述换热冷凝总成包括第二换热器6、载冷剂循环泵14和凝汽器10，第二换热器6的高温介质通道、载冷剂循环泵14和凝汽器10的低温介质通道依次连通且首尾相通形成载冷剂循环通道；第二换热器6的低温介质通道的两端分别与工质增压泵5和透平3连通；凝汽器10的高温介质通道的两端分别与蒸汽轮机9和凝结水泵11连通。

进一步地，上述换热塔13包括换热壳体和喷淋单元，其中，换热壳体内设有降温腔室，降温腔室内存放有换热介质，换热盘管设于降温腔室底部且完全浸没在换热介质内。喷淋单元包括动力泵，及设于换热介质上方的喷嘴，动力泵的进口置于换热介质内，动力泵的出口与喷嘴连通；换热壳体上设有位于喷嘴下方且与降温腔室连通的烟气进口，换热壳体的顶部设有与降温腔室连通的烟气出口，烟气进口与引风机12的出口连通。

引风机12将锅炉8排放的烟气通过烟气进口引入降温腔室内，动力泵不断地将降温腔室底部的换热介质抽送至喷嘴，并由喷嘴向下喷淋，送入降温腔室内的烟气向上流动，与喷嘴喷出的喷淋水充分接触，使烟气与喷淋水充分换热，经过换热后的烟气温度降低并从换热壳体顶部的烟气出口排出，经过换热后的喷淋水的温度升高，落到降温腔室底部并与换热盘管内的LNG换热，使换热盘管内的LNG温度升高气化。

上述LNG气化及发电系统在工作时LNG气化装置、LNG冷能发电装置、锅炉蒸汽发电循环装置和换热冷凝总成的工作过程具体如下：

LNG增压泵2将LNG储罐1中零下162℃的LNG抽出并进行增压，增压后的LNG输送至第一换热器4的低温介质通道，透平3排放的发电工质进入高温介质通道，低温LNG与高温发电工质换热而升高温度，温度升高的LNG通过管道输送至换热塔13，在换热塔13底部布置有换热盘管，LNG在换热盘管内流动，换热盘管被换热塔13内循环的水完全覆盖，从而使LNG与换热塔13内的高温水进行换热以进一步升温，与换热塔13换热后的LNG温度达到天然气管网输送要求，输送至天然气管网。

在第一换热器4的高温介质通道中高温的发电工质因与低温LNG换热后降温变为液态，发电工质通过工质增压泵5增压到一定压力后进入第二换热器6，在第二换热器6内通过载冷剂加热至一定温度后气化，气化后的循环工质具有一定温度和压力，再次进入到透平3中做功发电后排出到第一换热器4，完成一次发电循环，实现冷能发电。

天然气通过布置于锅炉8上的天然气燃烧器7燃烧并在锅炉8内燃烧释放热量，在锅炉8内各级受热面如水冷壁、省煤器、过热器等作用下将水加热成蒸汽，并将蒸汽输送至蒸汽轮机9膨胀发电产生电能；被蒸汽轮机9利用后的蒸汽进入凝汽器10，在凝汽器10内由载冷剂冷却、降温、凝结后进入凝结水泵11，随后进入蒸汽发电系统中低压加热器、高压加热器、除氧器并经给水泵输送至锅炉8，完成一次蒸汽发电循环。

天然气进入锅炉8燃烧后产生的烟气在经过各级受热面换热后温度逐渐降低，引风机12将锅炉8排放的烟气抽出并输送至换热塔13，在换热塔13内径循环喷淋的水的作用下，烟气温度迅速降低并将烟气中残存的余热及烟气中水蒸气的汽化潜热吸收至循环水中，循环水中的热量则由换热塔13底部换热盘管中的LNG吸收，经过换热塔13换热后烟气温度下降至30℃左右，最终由换热塔13上部的烟囱排出。

考虑到天然气的易燃性能、LNG冷能发电装置和锅炉蒸汽发电循环装置在安装空间布置上的要求，本实施例增设了换热冷凝器总成，换热冷凝总成主要用于对载冷剂进行循环，以将凝汽器10中排放的热量输送至第二换热器6，将第二换热器6中的发电工质加热气化。

采用本实施例提供的LNG气化及发电系统能够在保证LNG气化的前提下，产生更多电能，实现更高收益，取消了原有SCV气化器。

进一步地，上述载冷剂循环通道内流通的介质为水、乙二醇或CaCl₂溶液，发电工质循环通道内流通的发电工质为氟利昂、氨、甲烷、乙烷、R23制冷剂或R32制冷剂。

进一步地，为了提高换热效率，本实施例中，第二换热器6的低温介质通道内发电工质的流动方向与其高温介质通道内的载冷剂的流动方向相反；凝汽器10的低温介质通道内蒸汽的流动方向和其高温介质通道内载冷剂的流动方向相反；第一换热器4的低温介质通道内LNG的流动方向和其高温介质通道内发电工质的流动方向相反。

本实施例中，LNG气化装置和LNG冷能发电装置均设置一套，于其他实施例中，为了保证锅炉8容量负荷与LNG气化及发电系统更好的匹配，可以增加换热盘管的数量，并将换热盘管分为至少两组，每组换热盘管配设一套LNG气化装置，而且可以根据使用需求调节换热盘管的换热面积，可以实现一套锅炉蒸汽发电循环装置匹配至少两套LNG气化装置和一套LNG冷能发电装置。具体地，每套LNG气化装置的第一换热器4的高温介质通道两端能够分别与透平3和工质增压泵5连通。

于其他实施例中，LNG冷能发电装置也可以设置至少两套，实现一套锅炉蒸汽发电循环装置匹配一套LNG气化装置和至少两套LNG冷能发电装置。具体地，每套LNG冷能发电装置的第一换热器4的低温介质通道两端能够分别与LNG增压泵2和换热塔13的换热盘管连通；每套LNG冷能发电装置的换热冷凝总成的高温介质通道的两端能够分别与蒸汽轮机9和凝结水泵11连通。

于其他实施例中，也可以将LNG冷能发电装置设置至少两套，LNG气化装置设置至少两套。

为了使LNG冷能发电装置和锅炉蒸汽发电循环装置更好地匹配，可以调节在载冷剂循环通道内的载冷剂流量。

采用本实施例提供的LNG气化及发电系统，与现有技术相比，具有以下技术效果：在满足LNG气化需要的前提下，取消了原有的SCV气化器，通过LNG气化装置、LNG冷能发电装置和锅炉蒸汽发电循环装置实现天然气能量的梯级利用，降低了LNG气化的成本，深度利用天然气燃烧所产生的电能，大大地提高了天然气的能量利用率；通过LNG冷能发电装置实现LNG蕴藏冷能的充分利用，通过LNG冷能发电装置和锅炉蒸汽发电循环装置产生的电能可以获取经济效益。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或一体地连接；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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

Claims (10)

1.一种LNG气化及发电系统，其特征在于，包括：

LNG气化装置，其包括依次连通的LNG储罐(1)、LNG增压泵(2)、第一换热器(4)的低温介质通道和换热塔(13)的换热盘管；

LNG冷能发电装置，其包括依次连通且首尾相通形成发电工质循环通道的透平(3)、所述第一换热器(4)的高温介质通道、工质增压泵(5)、换热冷凝总成的低温介质通道；

锅炉蒸汽发电循环装置，其包括依次连通且首尾相通的锅炉(8)的介质换热通道、蒸汽轮机(9)、换热冷凝总成的高温介质通道和凝结水泵(11)，锅炉(8)的烟气排放口通过引风机(12)与所述换热塔(13)的降温腔室连通。

2.根据权利要求1所述的LNG气化及发电系统，其特征在于，所述换热冷凝总成包括第二换热器(6)、载冷剂循环泵(14)和凝汽器(10)，所述第二换热器(6)的高温介质通道、所述载冷剂循环泵(14)和所述凝汽器(10)的低温介质通道依次连通且首尾相通形成载冷剂循环通道；

所述第二换热器(6)的低温介质通道的两端分别与所述工质增压泵(5)和所述透平(3)连通；

所述凝汽器(10)的高温介质通道的两端分别与所述蒸汽轮机(9)和所述凝结水泵(11)连通。

3.根据权利要求2所述的LNG气化及发电系统，其特征在于，所述载冷剂循环通道内流通的介质为水、乙二醇或CaCl₂溶液。

4.根据权利要求1所述的LNG气化及发电系统，其特征在于，所述换热塔(13)包括：

换热壳体，其内设有降温腔室，所述降温腔室内存放有换热介质，所述换热盘管设于所述降温腔室底部且完全浸没在所述换热介质内；

喷淋单元，其包括动力泵，及设于所述换热介质上方的喷嘴，所述动力泵的进口置于所述换热介质内，所述动力泵的出口与所述喷嘴连通；所述换热壳体上设有位于所述喷嘴下方且与所述降温腔室连通的烟气进口，所述换热壳体的顶部设有与所述降温腔室连通的烟气出口，所述烟气进口与所述引风机(12)的出口连通。

5.根据权利要求1所述的LNG气化及发电系统，其特征在于，所述凝结水泵(11)和所述锅炉(8)之间设有低压加热器、高压加热器和除氧器。

6.根据权利要求2所述的LNG气化及发电系统，其特征在于，所述第二换热器(6)的低温介质通道内发电工质的流动方向与其高温介质通道内的载冷剂的流动方向相反；

和/或，所述凝汽器(10)的低温介质通道内蒸汽的流动方向和其高温介质通道内载冷剂的流动方向相反；

和/或，所述第一换热器(4)的低温介质通道内LNG的流动方向和其高温介质通道内发电工质的流动方向相反。

7.根据权利要求1至6任一项所述的LNG气化及发电系统，其特征在于，所述LNG气化装置设有至少两套，每套所述LNG气化装置的所述第一换热器(4)的高温介质通道两端能够分别与所述透平(3)和所述工质增压泵(5)连通。

8.根据权利要求1至6任一项所述的LNG气化及发电系统，其特征在于，所述发电工质循环通道内流通的发电工质为氟利昂、氨、甲烷、乙烷、R23制冷剂或R32制冷剂。

9.根据权利要求1至6任一项所述的LNG气化及发电系统，其特征在于，所述LNG冷能发电装置设有至少两套，每套所述LNG冷能发电装置的所述第一换热器(4)的低温介质通道两端能够分别与所述LNG增压泵(2)和所述换热塔(13)的换热盘管连通；

每套所述LNG冷能发电装置的所述换热冷凝总成的高温介质通道的两端能够分别与所述蒸汽轮机(9)和所述凝结水泵(11)连通。

10.根据权利要求1至6任一项所述的LNG气化及发电系统，其特征在于，所述锅炉(8)为天然气锅炉。

Images