利用低温液体冷能发电的系统技术方案

本发明专利技术提供了一种利用低温液体冷能发电的系统，包括工质膨胀机、第一换热器、第二换热器、升压泵和第三换热器；工质膨胀机由工质驱动并带动发电机发电；第一换热器用于工质与外部热源的换热，其进口与所述工质膨胀机的出口连通；第二换热器具有供低温液体流动的第一流道以及分别供工质流动的第二流道和第三流道，第一流道和第三流道均与第二流道进行热交换；所述第二流道的进口与所述第一换热器的出口连通；升压泵进口与所述第二流道的出口相通，其出口与所述第三流道的进口连通；第三换热器用于工质与外部热源的换热，其进口与所述第三流道的出口连通，其出口与所述工质膨胀机的进口连通。本发明专利技术可提高冷能利用效率。

Power generation system using cryogenic liquid cold energy

The invention provides a power generation system using cryogenic liquid cold energy, including a working medium expander, a first heat exchanger, a second heat exchanger, a booster pump and a third heat exchanger; a working medium expander is driven by the working medium and driven by the generator to generate electricity; a first heat exchanger is used for heat transfer between the working medium and an external heat source, and its inlet is connected with the outlet of the working medium expander; and a second heat exchanger is provided with a low temperature supply. The first channel of liquid flow and the second channel and the third channel of working fluid flow, respectively, are heat exchanged with the second channel; the inlet of the second channel is connected with the outlet of the first heat exchanger; the inlet of the booster pump is connected with the outlet of the second channel, and the outlet of the second channel is connected with the inlet of the third channel; and the third heat exchanger is used for working fluid. The heat transfer with the external heat source is connected with the inlet of the third channel and the inlet of the working medium expander. The invention can improve the utilization efficiency of cold energy.

【技术实现步骤摘要】
利用低温液体冷能发电的系统
本专利技术涉及发电系统，特别涉及一种利用低温液体冷能发电的系统。
技术介绍
通过消耗能量制取的低温液体（LNG、液氮和液氧等），都蕴含大量冷能。冷能利用还可以节约大量的能源，减少碳排放，具有巨大的环保效益。例如，目前LNG冷能的用途有:发电、液化空气分离、仓库冷冻、制干冰、低温粉碎等，其中最有效的利用方式为冷能发电。通过一定的低温热力循环，借助能量转换机器（如膨胀机），将冷能转化为机械功，再通过发电机就能够对外发电和输出冷量。以往利用冷能的发电方法主要有：LNG直接膨胀法、单工质低温朗肯循环法、复叠式低温朗肯循环法、低温布莱顿循环法和混合工质低温朗肯循环法。从发电效率、投资和技术复杂性方面比较而言，混合工质低温朗肯循环法最有竞争力。典型的低温朗肯循环的发电系统如图1所示，高压气相混合工质进入膨胀机10膨胀做功带动发电机30发电，经过膨胀机10后的低压气相混合工质与低温液体在第一换热器50内换热，低温液体释放冷能转变为气体对外供气，低压气相混合工质被冷却为低压液相混合工质，而后经升压泵70加压为高压液相混合工质，再经过第二换热器90吸热升温转变为高压气相混合工质，进入下一个循环。该系统对外吸热来自于高压液相混合工质转变为高压气相混合工质的过程，该系统对于冷能的利用效率还有提升的空间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用低温液体冷能发电的系统，以提高冷能利用效率，对外界多做功发电。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种利用低温液体冷能发电的系统，包括工质膨胀机、第一换热器、第二换热器、升压泵和第三换热器；工质膨胀机由工质驱动并带动发电机发电；第一换热器用于工质与外部热源的换热，其进口与所述工质膨胀机的出口连通；第二换热器具有供低温液体流动的第一流道以及分别供工质流动的第二流道和第三流道，第一流道和第三流道均与第二流道进行热交换；所述第二流道的进口与所述第一换热器的出口连通；升压泵进口与所述第二流道的出口相通，其出口与所述第三流道的进口连通；第三换热器用于工质与外部热源的换热，其进口与所述第三流道的出口连通，其出口与所述工质膨胀机的进口连通。优选地，所述第一换热器通过气液分离器与所述工质膨胀机连通；所述气液分离器具有进口、气相出口和液相出口；所述气液分离器的进口与所述工质膨胀机的出口相连，所述气相出口与所述第一换热器的进口相连，所述液相出口与所述升压泵的进口连通。优选地，所述第一流道的出口连接一气体膨胀机，所述气体膨胀机带动发电机发电。优选地，所述气体膨胀机和所述工质膨胀机为一体机。优选地，工质经所述第一换热器换热后的温度大于0℃，并不超过40℃。优选地，所述第一换热器的外部热源为天然气补燃、空气、海水或废热。优选地，所述第二换热器为板式或绕管式换热器。优选地，所述第三换热器的外部热源包括天然气补燃或废热。优选地，所述低温液体为液化天然气、液氧、液氮或液体乙烯。优选地，所述工质包括以下组分中的部分或全部：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、氮气、乙炔。由上述技术方案可知，本专利技术的优点和积极效果在于：本专利技术的系统中，由于回收利用了低温液相混合工质的冷量，在同样原料工况的情况下，工质的循环量会增加，从而可以多从外界吸热，多对外界做功发电，从而达到提高冷能利用效率的目的。同时膨胀前后两次加热，也增加了吸入热量，从而提高了输出功和发电量。另外，由于配置膨胀前加热器，能够给其他冷能利用装置如仓库冷冻、制干冰、低温粉碎等留下空间，丰富了冷量利用方式。附图说明图1是现有技术的系统流程示意图。图2是本专利技术优选实施例的系统流程示意图。附图标记说明如下：1、工质膨胀机；3、发电机；4、第一换热器；6、第二换热器；61、第一流道；62、第二流道；63、第三流道；7、升压泵；8、第三换热器。具体实施方式体现本专利技术特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本专利技术能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本专利技术的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本专利技术。本专利技术提供一种利用低温液体冷能发电的系统，其中，低温液体可为液化天然气、液氧、液氮或液体乙烯等需要被气化后使用的介质。如图2所示，在本专利技术的一优选实施例中，该系统主要包括工质膨胀机1、第一换热器4、第二换热器6、升压泵7和第三换热器8。工质膨胀机1由工质驱动并带动发电机3发电；其中，工质为混合工质，包括以下组分中的部分或全部：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、氮气、乙炔。第一换热器4和第三换热器8均用于工质与外部热源的换热，可为板翅式或管壳式等结构形式，均具有供工质进入的进口和供工质流出的出口。第一换热器4的外部热源可为天然气补燃、空气、海水或废热等，第三换热器8的外部热源包括且不限于天然气补燃、废热等。第二换热器6为多通道的换热器，具有供低温液体流动的第一流道61以及分别供工质流动的第二流道62和第三流道63，其中，第一流道61和第三流道63均与第二流道62进行热交换。第二换热器6可采用板式或绕管式换热器。工质膨胀机1的出口与第一换热器4的进口连通，第一换热器4的出口与第二流道62的进口连通，第二流道62的出口与升压泵7的进口连通，升压泵7的出口与第三流道63的进口连通，第三流道63的出口与第三换热器8的进口连通，第三换热器8的出口与工质膨胀机1的进口相通。工质依次流经工质膨胀机1、第一换热器4、第二换热器6的第二流道62、升压泵7、第二换热器6的第三流道63、第三换热器8后回到工质膨胀机1，形成一个循环。该系统的工作原理大致为：高压高温气相工质进入工质膨胀机1膨胀做功转变为低压低温气相工质，在第一换热器4内吸收外部热源的热量变为低压常温气相工质，而后在第二换热器6内被冷凝为低压液相工质，同时温度也降低，再经过升压泵7后提高压力为高压液相工质，接着回到第二换热器6内吸收热量温度升高，再在第三换热器8内吸收外部热源的热量，最终形成的高压高温气相工质再进入工质膨胀机1。工质膨胀机1带动发电机3工作而发电。在该系统中，气相工质在第一换热器4进口前的温度为零下，在第一换热器4中吸热升温后成为常温工质。较优地，工质在第一换热器4出口处的温度大于0℃，并不超过40℃。该常温工质在第二换热器6的第二流道62内与流经第一流道61的低温液体和流经第三流道63的低温高压液相工质进行热交换，常温气相工质被冷凝为液相，而低温液体则吸收气相工质热量后升温气化，低温高压液相工质吸收热量温度升高变为气液混合相。由于气相工质进入第二换热器6前为常温，低温液体吸热气化后的气体也可以达到常温，满足外输要求，气体不需要再复热即可直接向外供气。另外，与现有技术相比，低温液体气化前后的温差加大，在相同的原料工况下，可以提供更多的冷量，同时，低温高压液相工质也在第二换热器6内向气相工质提供冷量，因此可以冷凝更大流量的气相工质，提高系统内工质的循环量。较优地，第一换热器4通过气液分离器（图中未示出）与工质膨胀机1连通；其中，气液分离器具有进口、气相出口和液相出口；气液分离器的进口与工质膨胀机1的出口相连，气相出口与第一换热器4的进口相连，液相出口与升压泵7的进口连通。经由气液分离器分离出的气相工质进入第一换热器4换热，液相工质与升压泵7前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用低温液体冷能发电的系统，其特征在于，包括：工质膨胀机，由工质驱动并带动发电机发电；第一换热器，用于工质与外部热源的换热，其进口与所述工质膨胀机的出口连通；第二换热器，具有供低温液体流动的第一流道以及分别供工质流动的第二流道和第三流道，第一流道和第三流道均与第二流道进行热交换；所述第二流道的进口与所述第一换热器的出口连通；升压泵，其进口与所述第二流道的出口相通，其出口与所述第三流道的进口连通；第三换热器，用于工质与外部热源的换热，其进口与所述第三流道的出口连通，其出口与所述工质膨胀机的进口连通。

【技术特征摘要】
1.一种利用低温液体冷能发电的系统，其特征在于，包括：工质膨胀机，由工质驱动并带动发电机发电；第一换热器，用于工质与外部热源的换热，其进口与所述工质膨胀机的出口连通；第二换热器，具有供低温液体流动的第一流道以及分别供工质流动的第二流道和第三流道，第一流道和第三流道均与第二流道进行热交换；所述第二流道的进口与所述第一换热器的出口连通；升压泵，其进口与所述第二流道的出口相通，其出口与所述第三流道的进口连通；第三换热器，用于工质与外部热源的换热，其进口与所述第三流道的出口连通，其出口与所述工质膨胀机的进口连通。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一换热器通过气液分离器与所述工质膨胀机连通；所述气液分离器具有进口、气相出口和液相出口；所述气液分离器的进口与所述工质膨胀机的出口相连，所述气相出口与所述第一换热器的进口相连，所述液相出口与所述升压泵的进口连通。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾杨，赵德泉，江代彬，
申请(专利权)人：辽宁中集哈深冷气体液化设备有限公司，中集安瑞科投资控股深圳有限公司，中国国际海运集装箱集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21