CN212803351U

CN212803351U - 一种lng冷能利用发电装置

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Publication number: CN212803351U
Application number: CN202020737516.5U
Authority: CN
Inventors: 李明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-11-16
Filing date: 2020-11-16
Publication date: 2021-03-26
Anticipated expiration: 2030-11-16

Abstract

本实用新型涉及一种LNG冷能利用发电装置，该装置包括LNG冷能利用低温循环发电工艺和LNG膨胀发电工艺。该装置包括LNG增压泵、LNG/冷媒换热器、高压低温天然气加热器、天然气膨胀发电机、低温天然气/冷媒换热器、低压低温天然气加热器、冷媒增压泵、冷媒加热器、冷媒膨胀发电机，各设备间采用管线联接。冷媒经LNG及低温天然气换热冷凝、低品位热源加热气化、膨胀发电、重复冷凝，完成LNG冷能利用低温发电循环；LNG增压、换热气化、低品位热源加热、膨胀发电。低品位冷能可用作循环水系统、制冰、冷库、中央空调等的冷源。本实用新型设备投资低、操作费用低，能保证装置长期平稳运行，经济效益明显。本装置适用于LNG气化站的冷能综合利用。

Description

一种LNG冷能利用发电装置

技术领域

应用于LNG冷能利用发电装置，属于新能源发电装置，工艺过程中采用乙烯等冷媒两次分别与低温LNG、低温天然气换热冷凝，冷凝后的冷媒采用冷媒增压泵增压后用低品位热源加热气化，加热气化后的冷媒进入冷媒膨胀发电机发电，出冷媒膨胀发电机的冷媒再分别与低温LNG、低温天然气换热冷凝完成低温LNG冷能利用低温循环发电。低温LNG与冷媒换热气化后再经低品位热源加热后进入天然气膨胀发电机发电，出天然气膨胀发电机的低温天然气与冷媒换热再经低品位热源加热后出装置。本工艺特别适用于LNG气化站的冷能综合利用。

背景技术

常规LNG气化站均采用空温式气化器或开架式气化器采用空气或海水等低品位热源对 LNG直接进行加热气化工艺。-162℃液态LNG携带着大量冷能，在1atm压力下汽化时，约放出230KW·h/t从-162℃到5℃的冷量，这是一笔宝贵的能源和财富。目前世界LNG冷能利用率平均只有20％，宝贵的高品位LNG冷能远未充分利用。

目前，国内LNG接收站冷能利用项目大多还处于规划阶段，一些已经投运和正在筹建的 LNG气化站，都在积极考虑LNG冷能利用项目。但除福建项目之外，还在策划和研究的多数 LNG冷能利用项目基本上是集中于单纯的600t/d液体产品空分；且只利用了20％左右的LNG 部分冷能。我国LNG产业的迅猛发展和天然气管网基础建设的相对落后，使得LNG卫星气化站遍地开花，因此LNG气化站特别是卫星站的冷能利用研究倍受关注。

我国将相继在沿海地区建成多个LNG接收站，每年将进口数以千万吨计的LNG，同时携带数着巨额冷量，而这些冷量可用于发电、空气分离、制造干冰、低温冷库、中央空调制冷等众多领域。不仅有效回收、利用了能源，而且减少了机械制冷造成的大量电能消耗，具有可观的经济效益。

发明内容

1、本发明采用乙烯等冷媒两次分别与LNG、低温天然气换热冷凝，冷凝后的冷媒采用低温循环泵增压后用低品位热源加热气化，加热气化后的冷媒再分别与LNG、低温天然气换热完成LNG冷能利用低温循环发电。LNG与冷媒换热气化后再经低品位热源加热后进入天然气膨胀发电机发电，出天然气膨胀发电机的低温天然气与冷媒换热再经低品位热源加热后出装置。特别适用于LNG站的冷能综合利用。一种LNG冷能利用发电装置主要由9部分组成：

1)LNG增压泵

2)LNG/冷媒换热器

3)高压低温天然气加热器

4)天然气膨胀发电机

5)低温天然气/冷媒换热器

6)低压低温天然气加热器

7)冷媒增压泵

8)冷媒加热器

9)冷媒膨胀发电机

2、本发明技术方案各组成部分功能及作用

1)LNG增压泵

用于增压常压或低压LNG，低温的LNG从储罐出来压力通常为0.4-0.6MPa，经LNG增压泵增压后LNG压力达到4.5MPa，LNG增压泵通常为低温往复泵，国产及进口均有标准产品。

2)LNG/冷媒换热器

用于增压后的液态LNG与气态冷媒换热，4.5MPa的低温LNG换热后被气化，气化后-70℃低温天然气出LNG/冷媒换热器。气态冷媒与LNG换热后被冷凝液化，液态冷媒-80℃出LNG/ 冷媒换热器。LNG/冷媒换热器采用板式或板翅式换热器，材质为S30438或3003-O。

3)高压低温天然气加热器

用于增压后的低温天然气与低品位热源换热，4.5MPa的低温天然气与循环水等低品位热源换热后被加热至10℃，循环水应采用乙二醇防冻液，换出的低品位冷能可用作循环水系统、制冰、冷库、中央空调等的冷源进行冷能综合利用。高压低温天然气加热器采用管壳式换热器，材质为S30438。

4)天然气膨胀发电机

用于将天然气压力能转换为电能，4.5MPa常温天然气膨胀发电，出天然气膨胀发电机变为压力为0.3MPa、-98℃的低温天然气。天然气膨胀发电机由膨胀机、减速机、连轴器、发电机、干气密封系统、润滑油系统、配电系统、PLC控制系统组成，所有仪表和仪表设备防爆等级不低于Exd II BT4Gb，国产及进口均有相应产品。

5)低温天然气/冷媒换热器

用于回收出天然气膨胀发电机的-98℃低压天然气与气态冷媒换热，0.3MPa的低温天然气换热后被加热至-70℃出LNG/冷媒换热器。气态冷媒与低温天然换热后被冷凝液化，液态冷媒-80℃出低温天然气/冷媒换热器。LNG/冷媒换热器采用板式或板翅式换热器，材质为 S30438或3003-O。

6)低压低温天然气加热器

用于出低温天然气/冷媒换热器的低温天然气与低品位热源换热，0.3MPa的低温天然气与循环水等低品位热源换热后被加热至10℃，循环水应采用乙二醇防冻液，换出的低品位冷能可进行冷能综合利用。低压低温天然气加热器采用管壳式换热器，材质为S30438。

7)冷媒增压泵

用于增压低压液态冷媒，0.6MPa的低压冷媒经冷媒增压泵增压后压力达到3.0MPa，冷媒增压泵通常为低温往复泵，国产及进口均有标准产品。

8)冷媒加热器

用于增压后的低温冷媒与低品位热源换热，3.0MPa的低温冷媒与循环水等低品位热源换热后被加热至10℃，循环水应采用乙二醇防冻液，换出的低品位冷能可进行冷能综合利用。冷媒加热器采用管壳式换热器，材质为S30438。

9)冷媒膨胀发电机

用于将冷媒压力能转换为电能，3.0MPa常温冷媒膨胀发电，出冷媒膨胀发电机的低温冷媒压力为0.5MPa、-65℃。冷媒膨胀发电机由膨胀机、减速机、连轴器、发电机、干气密封系统、润滑油系统、配电系统、PLC控制系统等部分组成，所有仪表和仪表设备防爆等级不低于Exd II BT4Gb，国产及进口均有相应产品。

3、本发明的用途

本发明适用于LNG冷能利用发电及低品位冷能综合利用。装置既利用LNG增压、气化、膨胀发电，同时也利用LNG冷能来冷凝乙烯等冷媒，冷媒再增压、气化膨胀发电。

应用本发明的一种LNG冷能利用发电装置具有投资省、节能环保(不需要消耗LNG和冷媒)、可靠性高、占地面积小、能保证装置长期平稳运行，特别适用于LNG气化站的冷能综合利用，经济效益明显。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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作简单地介绍，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的一种实施例原理示意图；

图1中1-LNG增压泵；2-LNG/冷媒换热器；3-高压低温天然气加热器；4-天然气膨胀发电机；5-低温天然气/冷媒换热器；6-低压低温天然气加热器；7-冷媒增压泵；8-冷媒加热器；9-冷媒膨胀发电机。

图2是本实用新型的一种实施例结构示意图

图2中1-发电机；2-配电柜；3-齿轮箱；4-连轴器；5-膨胀机；6-润滑油箱。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

实施例一

一种一种LNG冷能利用发电装置，参见附图1所示，该系统包括LNG增压泵1；LNG/冷媒换热器2；高压低温天然气加热器3；天然气膨胀发电机4；低温天然气/冷媒换热器5；低压低温天然气加热器6；冷媒增压泵7；冷媒加热器8；冷媒膨胀发电机9。

低温的LNG从储罐出来压力通常为0.4-0.6MPa，经LNG增压泵增压后LNG压力达到4.5 MPa。增压后的液态LNG在LNG/冷媒换热器内与气态冷媒换热，4.5MPa的低温LNG换热后被气化，气化后-70℃的低温天然气出LNG/冷媒换热器；气态冷媒与LNG换热后被冷凝液化，液态冷媒-80℃出LNG/冷媒换热器。

4.5MPa的低温天然气在高压低温天然气加热器内被循环水等低品位热源加热至10℃，循环水应采用乙二醇防冻液，换出的低品位冷能可用作循环水系统、制冰、冷库、中央空调的冷源进行冷能综合利用。

10℃天然气进入天然气膨胀发电机做功膨胀，天然气压力能转换为电能，4.5MPa常温天然气出天然气膨胀发电机后变为压力为0.3MPa、-98℃的低温天然气。天然气膨胀发电机由膨胀机、减速机、连轴器、发电机、干气密封系统、润滑油系统、配电系统、PLC控制系统等部分组成，所有仪表和仪表设备防爆等级不低于Exd II BT4Gb。

出天然气膨胀发电机的-98℃低压天然气与气态冷媒在低温天然气/冷媒换热器内换热回收低温天然气的冷量，0.3MPa的低温天然气换热后被加热至-70℃出LNG/冷媒换热器。气态冷媒与低温天然换热后被冷凝液化，液态冷媒-80℃出低温天然气/冷媒换热器。

出低温天然气/冷媒换热器的低温天然气在低压低温天然气加热器被循环水等低品位热源加热，0.3MPa的低温天然气与循环水等低品位热源换热后被加热至10℃，循环水应采用乙二醇防冻液，换出的低品位冷能可进行冷能综合利用。

冷凝后的0.6MPa低压液态冷媒，经冷媒增压泵增压后压力达到3.0MPa。增压后的低温冷媒在冷媒加热器内被循环水等低品位热源加热至10℃，循环水应采用乙二醇防冻液，换出的低品位冷能可进行冷能综合利用。

3.0MPa常温冷媒进入冷媒膨胀发电机做功膨胀，将冷媒压力能转换为电能，出冷媒膨胀发电机的低温冷媒压力为0.5MPa、-65℃。冷媒膨胀发电机由膨胀机、减速机、连轴器、发电机、干气密封系统、润滑油系统、配电系统、PLC控制系统等部分组成，所有仪表和仪表设备防爆等级不低于Exd II BT4Gb。

附图1中的天然气膨胀发电机4及冷媒膨胀发电机9主要组成部件及结构相同，参见附图2所示，该设备包括发电机1；PLC控制箱2；变速箱3；连轴器4；膨胀机5；润滑油箱6。天然气膨胀发电机4及冷媒膨胀发电机9的所有设备及管线均安装在同一橇板上，构成一套完整的LNG冷能利用发电装置。

参见附图2所示，高压的天然气或冷媒通过膨胀机5在膨胀端降压膨胀，输出的机械能通过连轴器4及变速箱3带动发电机1将机械能转换成电能，润滑油箱6通过油管为发电机各轴承提供润滑油。

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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种LNG冷能利用发电装置，其特征在于：发电装置包括LNG增压泵、LNG/冷媒换热器、高压低温天然气加热器、天然气膨胀发电机、低温天然气/冷媒换热器、低压低温天然气加热器、冷媒增压泵、冷媒加热器、冷媒膨胀发电机，各设备间采用管线联接，为控制工艺参数，管线上还设有调节阀调节阀、温度控制变频器；所有设备及管线均安装在同一橇板上，构成一套完整的LNG冷能利用发电装置。

2.根据权利要求1所述的一种LNG冷能利用发电装置，其特征在于：装置既利用LNG增压、气化、膨胀发电，同时也利用LNG冷能来冷凝乙烯冷媒，冷媒再增压、气化膨胀发电。

3.根据权利要求1所述的一种LNG冷能利用发电装置，其特征在于：LNG/冷媒换热器、低温天然气/冷媒换热器采用板式或板翅式换热器，材质为S30438或3003-O。

4.根据权利要求1所述的一种LNG冷能利用发电装置，其特征在于：高压低温天然气加热器、低压低温天然气加热器、冷媒加热器采用管壳式换热器，低温介质与低品位热源乙二醇防冻液换热后被加热至10℃，管壳式换热器材质为S30438，换出的低品位冷能可用作循环水系统、制冰、冷库、中央空调的冷源进行冷能综合利用。

5.根据权利要求1所述的一种LNG冷能利用发电装置，其特征在于：天然气膨胀发电机、冷媒膨胀发电机由膨胀机、减速机、连轴器、发电机、干气密封系统、润滑油系统、配电系统、PLC控制系统组成，所有仪表和仪表设备防爆等级不低于ExdIIBT4Gb。