一种FSRU上LNG冷能发电与海水淡化系统及其综合利用方法技术方案

本发明专利技术涉及一种FSRU冷能发电与海水淡化系统，包括发电系统、海水淡化系统、BOG气体处理系统，发电系统包括LNG循环泵，海水泵、一级发电单元、二级发电单元、三级发电单元；海水淡化系统包括热换器、四级LNG蒸发器、结晶器、洗涤器和融化器，BOG处理系统包括过热器、压气机、预冷器、深冷器、调节阀、分离器、增压泵；还涉及上述发电与海水淡化系统的综合利用方法。本发明专利技术的优点在于：将FSRU上LNG冷能用于发电、海水淡化以及BOG气体处理系统，将发电工质中的冷能与LNG的冷能放在同一个循环中利用，这样减少了整个系统所需的设备，减少了系统的复杂程度。

【技术实现步骤摘要】
一种FSRU上LNG冷能发电与海水淡化系统及其综合利用方法
本专利技术涉及液化天然气冷能利用领域,特别涉及一种FSRU上LNG冷能发电与海水淡化系统，以及上述系统的综合利用方法。
技术介绍
在提倡节能环保的今天,天然气以自身的清洁性得到广泛使用。LNG气化的过程中将会释放大量的冷能，如果这部分冷能不加以利用，会造成能量的极大浪费。因此回收并利用这一部分冷能变得非常有意义。由于LNG冷能释放温度跨度大，换热温差悬殊，造成冷(火用)损失大，一般单一的利用手段不能合理的利用LNG中所含的大量冷能，因此可以采用梯级利用的手段，使不同品质的冷能均得到合理的利用。其中，LNG中高品位用于发电，低品位用于海水淡化已是比较普遍的手段同时，在FSRU此类存储大量LNG的设备(或接收站)中，会同时产生大量的BOG气体，若将这部分BOG气体直接排入空气中将造成巨大的浪费，因此对于FSRU来说，BOG气体的回收处理变得尤为重要。经检索，已有专利采用了LNG冷能梯利用的手段，如专利CN102967099B，但其是将发电工质中的冷能与LNG的冷能放在多个相对独立的的循环中利用，而且LNG的冷量主要是用于冷库，整个系统所需的空间很大，并且冷库也并不适合建立在以气化LNG为主要目的的FSRU上；专利CN105066512A提出了一种利用LNG冷能的冷热电联产工艺，将LNG冷能梯级回收利用技术、太阳能热利用技术、空气源热泵技术及蓄冷蓄热技术有机结合实现了节能减排的目标，但其LNG气化后的压力只有0.4～0.6MPa，远远达不到FSRU远距离输送LNG到管网的7MPa以上的要求。技术CN202868298U同样采用了LNG冷能梯级利用的方式，并且将冷能用于了BOG气体的处理上，此技术包括了空分项目，液体CO2产生项目，发电项目，冷库项目，虽然使LNG得冷能得到了充分的利用，但其中除了将冷能利用与发电和BOG处理以外其他的都不适合在对空间要求高并且鲜有外界配套设施的FSRU上使用。因此，研发一种能够适合在FSRU上利用，减少整个系统所需的设备及其系统的复杂程度，能够顺利保证各级LNG冷能利用方案能与LNG的温度相匹配，还能起到处理BOG气体的LNG冷能综合利用的方法是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种FSRU上LNG冷能发电与海水淡化系统，以及上述系统的综合利用方法。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种FSRU上LNG冷能发电与海水淡化系统，其创新点在于：包括发电系统、海水淡化系统以及一个BOG气体处理系统所述发电系统包括一LNG循环泵、一海水泵，还包括横向并列分布的一级发电单元，所述一级发电单元包括依次通过管道连接形成闭环回路的一级工质蒸发器、一级透平膨胀机、一级分流器、一级LNG蒸发器、一级混合器和一级工质泵，其中，一级工质蒸发器两端均具有一个一级热源输入端和一个一级热源输出端，其一端的其中一个一级热源输入端与一级工质泵相连，另一端对应的一级热源输出端与一级透平膨胀机相连，所述一级分流器具有三个热源输出端与一个热源输入端，其热源输入端与一级透平膨胀机相连，所述一级LNG蒸发器的两端分别具有两个一级热源输入端和两个一级热源输出端，其一端的一个一级热源输入端与一级分流器其中一个输出端相连，另一个一级热源输入端与LNG增压泵相连，所述一级混合器具有三个热源输入端，一个热源输出端，其中的一个热源输入端与一级LNG蒸发器其中的一个热源输出端相连，其输出端与一级工质泵相连；二级发电单元，所述二级发电单元包括依次通过管道连接形成闭环回路的二级工质蒸发器二级透平膨胀机、二级分流器、二级LNG蒸发器、二级混合器和二级工质泵，其中，二级工质蒸发器两端均具有一个热源输入端和一个热源输出端，其一端的其中一个二级热源输入端与二级工质泵相连，另一端对应的二级热源输出端与二级透平膨胀机相连，所述二级分流器具有两个热源输出端与一个热源输入端，其热源输入端与二级透平膨胀机相连，所述二级LNG蒸发器的两端分别具有三个二级热源输入端和三个二级热源输出端，其一端的一个二级热源输入端与二级分流器其中一个输出端相连，另一个二级热源输入端与一级分流器的其中一个热源输出端相连，另一端对应的二级热源输出端与一级混合器其中一个热源输入端相连，二级LNG蒸发器剩下的一个二级热源输入端与一级LNG蒸发器中与一级混合器相连一端的一级热源输出端相连，所述二级混合器具有两个热源输入端，一个热源输出端，其中的一个热源输入端与二级LNG蒸发器中与二级分流器相连一端所对应的二级热源输出相连，其输出端与二级工质泵相连一纵向分布在一级发电单元及二级发电单元下方的三级发电单元，所述三级发电单元包括三级工质蒸发器、三级透平膨胀机、三级分流器、三级混合器、三级工质泵、三级LNG蒸发器、海水淡化换热器及三级发电工质，所述三级工质蒸发器两端均具有一个三级热源输出端与一个三级热源输入端，其中的一个三级热源输出端与三级透平膨胀机相连，同侧的三级热源输入端与海水泵相连，所述三级分流器具有一个输入端和三个输出端，其输入端与三级透平膨胀机相连，其中一个热源输出端与一级工质蒸发器剩下的一个热源输入端相连，另一个输出端与二级工质蒸发器剩下的一个热源输入端相连，所述三级LNG蒸发器的一端具有两个三级热源输入端和一个三级热源输出端，其三级热源输出端与二级发电单元中的二级混合器剩下的一个热源输入端相连，其中一个输入端与三级分流器中剩下的一个热源输出端相连，所述三级LNG蒸发器的另一端具有两个三级热源输出端和一个三级热源输入端，其三级热源输入端与二级发电单元中的二级分流器剩下的一个热源输出端相连，所述的三级混合器具有三个热源输入端与一个热源输出端，其中的一个输入端与一级发电单元中的一级工质蒸发器剩下的一个一级热源输出端相连，另一个输入端与二级发电单元中二级工质蒸发器剩下的一个二级热源输出端相连，三级混合器剩下的一个输入端与三级LNG蒸发器中的一个三级热源输出端相连，三级混合器的输出端与三级工质泵相连，所述海水淡化换热器的一端具有两个三级热源输入端，其中的一个三级热源输入端与三级工质泵相连，另一端具有两个三级热源输出端，其中的一个三级热源输出端与三级工质蒸发器剩下的一个热源输入端相连；所述海水淡化系统包括海水淡化热换器、海水淡化工质泵，海水泵,四级LNG蒸发器、结晶器、洗涤器、融化器、抽盐水泵、海水淡化工质分流器和海水淡化工质混合器；所述海水淡化热换器串联设置在三级工质泵和三级工质蒸发器之间，海水淡化换热器还具有一个输入端和输出端，所述结晶器一侧壁和底部中心分别具有输入端，结晶器上端中心与另一侧壁上具有输出端，四级LNG蒸发器的输出端与结晶器侧壁的输入端相连，且该相连的管道上还串联设置有海水淡化工质混合器和海水淡化工质泵；结晶器顶部的输出端与四级LNG蒸发器的输入端相连，且该相连的管道上串联设置有海水淡化工质分流器；结晶器侧壁的输出端与洗涤器底部相连。所述四级LNG蒸发器具有输入端和输出端，所述海水淡化工质分流器的输出端与四级LNG蒸发器的输入端相连，四级LNG蒸发器对应的输出端与海水淡化工质混合器的输入端相连；在结晶器与洗涤器之间还串联设置有抽盐水泵，融化器与洗涤器之间串联设置有抽水泵，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种FSRU上LNG冷能发电与海水淡化系统，其特征在于：包括发电系统、海水淡化系统以及一个BOG气体处理系统所述发电系统包括一LNG增压泵、一海水泵，还包括横向并列分布的一级发电单元，所述一级发电单元包括依次通过管道连接形成闭环回路的一级工质蒸发器、一级透平膨胀机、一级分流器、一级LNG蒸发器、一级混合器和一级工质泵，其中，一级工质蒸发器两端均具有一个一级热源输入端和一个一级热源输出端，其一端的其中一个一级热源输入端与一级工质泵相连，另一端对应的一级热源输出端与一级透平膨胀机相连，所述一级分流器具有三个热源输出端与一个热源输入端，其热源输入端与一级透平膨胀机相连，所述一级LNG蒸发器的两端分别具有两个一级热源输入端和两个一级热源输出端，其一端的一个一级热源输入端与一级分流器其中一个输出端相连，另一个一级热源输入端与LNG增压泵相连，所述一级混合器具有三个热源输入端，一个热源输出端，其中的一个热源输入端与一级LNG蒸发器其中的一个热源输出端相连，其输出端与一级工质泵相连；二级发电单元，所述二级发电单元包括依次通过管道连接形成闭环回路的二级工质蒸发器二级透平膨胀机、二级分流器、二级LNG蒸发器、二级混合器和二级工质泵，其中，二级工质蒸发器两端均具有一个热源输入端和一个热源输出端，其一端的其中一个二级热源输入端与二级工质泵相连，另一端对应的二级热源输出端与二级透平膨胀机相连，所述二级分流器具有两个热源输出端与一个热源输入端，其热源输入端与二级透平膨胀机相连，所述二级LNG蒸发器的两端分别具有三个二级热源输入端和三个二级热源输出端，其一端的一个二级热源输入端与二级分流器其中一个输出端相连，另一个二级热源输入端与一级分流器的其中一个热源输出端相连，另一端对应的二级热源输出端与一级混合器其中一个热源输入端相连，二级LNG蒸发器剩下的一个二级热源输入端与一级LNG蒸发器中与一级混合器相连一端的一级热源输出端相连，所述二级混合器具有两个热源输入端，一个热源输出端，其中的一个热源输入端与二级LNG蒸发器中与二级分流器相连一端所对应的二级热源输出相连，其输出端与二级工质泵相连一纵向分布在一级发电单元及二级发电单元下方的三级发电单元，所述三级发电单元包括三级工质蒸发器、三级透平膨胀机、三级分流器、三级混合器、三级工质泵、三级LNG蒸发器、海水淡化换热器及三级发电工质，所述三级工质蒸发器两端均具有一个三级热源输出端与一个三级热源输入端，其中的一个三级热源输出端与三级透平膨胀机相连，同侧的三级热源输入端与海水泵相连，所述三级分流器具有一个输入端和三个输出端，其输入端与三级透平膨胀机相连，其中一个热源输出端与一级工质蒸发器剩下的一个热源输入端相连，另一个输出端与二级工质蒸发器剩下的一个热源输入端相连，所述三级LNG蒸发器的一端具有两个三级热源输入端和一个三级热源输出端，其三级热源输出端与二级发电单元中的二级混合器剩下的一个热源输入端相连，其中一个输入端与三级分流器中剩下的一个热源输出端相连，所述三级LNG蒸发器的另一端具有两个三级热源输出端和一个三级热源输入端，其三级热源输入端与二级发电单元中的二级分流器剩下的一个热源输出端相连，所述的三级混合器具有三个热源输入端与一个热源输出端，其中的一个输入端与一级发电单元中的一级工质蒸发器剩下的一个一级热源输出端相连，另一个输入端与二级发电单元中二级工质蒸发器剩下的一个二级热源输出端相连，三级混合器剩下的一个输入端与三级LNG蒸发器中的一个三级热源输出端相连，三级混合器的输出端与三级工质泵相连，所述海水淡化换热器的一端具有两个三级热源输入端，其中的一个三级热源输入端与三级工质泵相连，另一端具有两个三级热源输出端，其中的一个三级热源输出端与三级工质蒸发器剩下的一个热源输入端相连；所述海水淡化系统包括海水淡化热换器、海水淡化工质泵，海水泵,四级LNG蒸发器、结晶器、洗涤器、融化器、抽盐水泵、海水淡化工质分流器和海水淡化工质混合器；所述海水淡化热换器串联设置在三级工质泵和三级工质蒸发器之间，海水淡化换热器还具有一个输入端和输出端，所述结晶器一侧壁和底部中心分别具有输入端，结晶器上端中心与另一侧壁上具有输出端，四级LNG蒸发器的输出端与结晶器侧壁的输入端相连，且该相连的管道上还串联设置有海水淡化工质混合器和海水淡化工质泵；结晶器顶部的输出端与四级LNG蒸发器的输入端相连，且该相连的管道上串联设置有海水淡化工质分流器；结晶器侧壁的输出端与洗涤器底部相连，所述四级LNG蒸发器具有输入端和输出端，所述海水淡化工质分流器的输出端与四级LNG蒸发器的输入端相连，四级LNG蒸发器对应的输出端与海水淡化工质混合器的输入端相连；在结晶器与洗涤器之间还串联设置有抽盐水泵，融化器与洗涤器之间串联设置有抽水泵，洗涤器还具有一冰晶输出端和浓盐...

【技术特征摘要】
1.一种FSRU上LNG冷能发电与海水淡化系统，其特征在于：包括发电系统、海水淡化系统以及一个BOG气体处理系统所述发电系统包括一LNG增压泵、一海水泵，还包括横向并列分布的一级发电单元，所述一级发电单元包括依次通过管道连接形成闭环回路的一级工质蒸发器、一级透平膨胀机、一级分流器、一级LNG蒸发器、一级混合器和一级工质泵，其中，一级工质蒸发器两端均具有一个一级热源输入端和一个一级热源输出端，其一端的其中一个一级热源输入端与一级工质泵相连，另一端对应的一级热源输出端与一级透平膨胀机相连，所述一级分流器具有三个热源输出端与一个热源输入端，其热源输入端与一级透平膨胀机相连，所述一级LNG蒸发器的两端分别具有两个一级热源输入端和两个一级热源输出端，其一端的一个一级热源输入端与一级分流器其中一个输出端相连，另一个一级热源输入端与LNG增压泵相连，所述一级混合器具有三个热源输入端，一个热源输出端，其中的一个热源输入端与一级LNG蒸发器其中的一个热源输出端相连，其输出端与一级工质泵相连；二级发电单元，所述二级发电单元包括依次通过管道连接形成闭环回路的二级工质蒸发器二级透平膨胀机、二级分流器、二级LNG蒸发器、二级混合器和二级工质泵，其中，二级工质蒸发器两端均具有一个热源输入端和一个热源输出端，其一端的其中一个二级热源输入端与二级工质泵相连，另一端对应的二级热源输出端与二级透平膨胀机相连，所述二级分流器具有两个热源输出端与一个热源输入端，其热源输入端与二级透平膨胀机相连，所述二级LNG蒸发器的两端分别具有三个二级热源输入端和三个二级热源输出端，其一端的一个二级热源输入端与二级分流器其中一个输出端相连，另一个二级热源输入端与一级分流器的其中一个热源输出端相连，另一端对应的二级热源输出端与一级混合器其中一个热源输入端相连，二级LNG蒸发器剩下的一个二级热源输入端与一级LNG蒸发器中与一级混合器相连一端的一级热源输出端相连，所述二级混合器具有两个热源输入端，一个热源输出端，其中的一个热源输入端与二级LNG蒸发器中与二级分流器相连一端所对应的二级热源输出相连，其输出端与二级工质泵相连一纵向分布在一级发电单元及二级发电单元下方的三级发电单元，所述三级发电单元包括三级工质蒸发器、三级透平膨胀机、三级分流器、三级混合器、三级工质泵、三级LNG蒸发器、海水淡化换热器及三级发电工质，所述三级工质蒸发器两端均具有一个三级热源输出端与一个三级热源输入端，其中的一个三级热源输出端与三级透平膨胀机相连，同侧的三级热源输入端与海水泵相连，所述三级分流器具有一个输入端和三个输出端，其输入端与三级透平膨胀机相连，其中一个热源输出端与一级工质蒸发器剩下的一个热源输入端相连，另一个输出端与二级工质蒸发器剩下的一个热源输入端相连，所述三级LNG蒸发器的一端具有两个三级热源输入端和一个三级热源输出端，其三级热源输出端与二级发电单元中的二级混合器剩下的一个热源输入端相连，其中一个输入端与三级分流器中剩下的一个热源输出端相连，所述三级LNG蒸发器的另一端具有两个三级热源输出端和一个三级热源输入端，其三级热源输入端与二级发电单元中的二级分流器剩下的一个热源输出端相连，所述的三级混合器具有三个热源输入端与一个热源输出端，其中的一个输入端与一级发电单元中的一级工质蒸发器剩下的一个一级热源输出端相连，另一个输入端与二级发电单元中二级工质蒸发器剩下的一个二级热源输出端相连，三级混合器剩下的一个输入端与三级LNG蒸发器中的一个三级热源输出端相连，三级混合器的输出端与三级工质泵相连，所述海水淡化换热器的一端具有两个三级热源输入端，其中的一个三级热源输入端与三级工质泵相连，另一端具有两个三级热源输出端，其中的一个三级热源输出端与三级工质蒸发器剩下的一个热源输入端相连；所述海水淡化系统包括海水淡化热换器、海水淡化工质泵，海水泵,四级LNG蒸发器、结晶器、洗涤器、融化器、抽盐水泵、海水淡化工质分流器和海水淡化工质混合器；所述海水淡化热换器串联设置在三级工质泵和三级工质蒸发器之间，海水淡化换热器还具有一个输入端和输出端，所述结晶器一侧壁和底部中心分别具有输入端，结晶器上端中心与另一侧壁上具有输出端，四级LNG蒸发器的输出端与结晶器侧壁的输入端相连，且该相连的管道上还串联设置有海水淡化工质混合器和海水淡化工质泵；结晶器顶部的输出端与四级LNG蒸发器的输入端相连，且该相连的管道上串联设置有海水淡化工质分流器；结晶器侧壁的输出端与洗涤器底部相连，所述四级LNG蒸发器具有输入端和输出端，所述海水淡化工质分流器的输出端与四级LNG蒸发器的输入端相连，四级LNG蒸发器对应的输出端与海水淡化工质混合器的输入端相连；在结晶器与洗涤器之间还串联设置有抽盐水泵，融化器与洗涤器之间串联设置有抽水泵，洗涤器还具有一冰晶输出端和浓盐水输出端，所述冰晶输出端与融化器相连设置，融化器底部还具有两输出端，一输出端与结晶器底部中心的输入端相连，另一输出端与抽海水泵相连；所述BOG处理系统包括过热器、压气机、预冷器、深冷器、调节阀、分离器、增压泵，所述过热器的一端具有两个热源输入端，另一端具有两个热源输出端，其中的一个热源输出端与一级发电单元中一级混合器剩下的一个热源输入端相连，另一个热源输出端与压气机相连，所述预冷器两端分别具有两个热源输入端和两个热源输出端，其中一个热源输入端与压气机相连，所述深冷器的两端均具有一个热源入端和一个热源输出端，其中一个热源输入端与预冷器其中一个热源输出端相连，另一端对应的热源输出端与调节阀相连，所述分离器侧壁上有一个输入端，顶端与底端均有一个输出端，其侧壁上的输入端与调节阀相连，底端的输出端与增压泵相连；发电系统与BOG处理系统的连接：发电系统与BOG处理系统的连接包括，第一控制阀，第二控制阀，第三控制阀，LNG第一分流器，LNG第一混合器，LNG第二分流器，LNG第二混合器，所述LNG第一分流器有一个输入端和两个输出端，其中一个输出端与第一控制阀相连，第一控制阀同时与深冷器剩下的一个热源输入端相连；所述LNG第一混合器具有两个输入端与一个输出端，其中一个输入端与深冷器中与预冷器相连一端的热源输出端相连，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚寿广，唐亮，徐礼康，冯国增，许晶晶，顾丛汇，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32