LNG冷能斯特林发电耦合附加工质循环发电机组系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种LNG冷能斯特林发电耦合附加工质循环发电机组系统，包括LNG储罐、LNG液相管路、LNG气相管路、冷能斯特林发电装置、LNG加热器和附加工质循环发电机组，冷能斯特林发电装置的冷端连接LNG液相管路以吸收LNG冷能，冷能斯特林发电装置的冷端还与附加工质循环发电机组连接，LNG气相管路分别连通于冷能斯特林装置的冷端和LNG加热器以将冷能斯特林装置的冷端的气相天然气传送到LNG加热器，LNG加热器的输出端连通于天然气的传送端。所述附加工质循环发电机组为朗肯循环冷能发电系统或低温布雷顿循环冷能发电系统，冷能斯特林发电系统通过耦合二次媒介朗肯循环或低温布雷顿循环，可实现更高的发电效率和更大的发电量。

LNG Cold Energy Stirling Power Generation Coupled with Additional Working Fluid Cyclic Generator System

The utility model discloses a LNG cold energy Stirling power generation coupled with additional working medium cycle generating unit system, which comprises LNG storage tank, LNG liquid phase pipeline, LNG gas phase pipeline, cold energy Stirling power generation device, LNG heater and additional working medium cycle generating unit. The cold end of the cold energy Stirling power generation device is connected with LNG liquid phase pipeline to absorb LNG cold energy, and the cold end of the cold energy Stirling power generation device is returned. The LNG gas phase pipeline is connected to the cold end of the cold energy Stirling device and the LNG heater respectively to transfer the gas phase natural gas from the cold end of the cold energy Stirling device to the LNG heater, and the output end of the LNG heater is connected to the natural gas transmission end. The additional working fluid cycle generator set is a Rankine cycle cold energy generating system or a low temperature Brayton cycle cold energy generating system. The cold energy Stirling power generating system can achieve higher power generation efficiency and larger power generation capacity by coupling the secondary medium Rankine cycle or the low temperature Brayton cycle.

【技术实现步骤摘要】
LNG冷能斯特林发电耦合附加工质循环发电机组系统
本技术涉及液化天然气(LNG)
，具体涉及一种LNG冷能斯特林发电耦合附加工质循环发电机组系统。
技术介绍
根据我国能源中长期发展规划，天然气将成为我国能源发展战略的一个亮点和绿色能源支柱之一。在未来的时间内，我国将会大量进口天然气，其中大部分天然气将以液化天然气(LNG)的方式输送到中国。大量进口的LNG，同时携带着大量的冷能，如果不能有效地利用这些冷能，将会造成巨大的能源浪费和环境污染。因此，如何有效地利用这些冷能，就变得极为重要与必要。而利用LNG冷能发电，一方面可以有效的利用LNG的高品位冷能；另一方面，在获得巨大的经济效益的同时，不仅对天然气本身没有消耗，而且可以减少LNG气化过程中的环境污染。这对加快天然气在我国能源消耗结构中的广度与深度，提高LNG的能源利用效率，实现国家可持续发展都是非常必要的。目前LNG冷能发电存在发电效率低、系统和设备结构复杂的问题，现有技术暂无将LNG冷能结合斯特林发电耦合。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术旨在提供一种能提高LNG资源利用率和发电效率的LNG冷能斯特林发电耦合附加工质循环发电机组系统。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种LNG冷能斯特林发电耦合附加工质循环发电机组系统，包括LNG储罐、LNG液相管路、LNG气相管路、冷能斯特林发电装置、LNG加热器和附加工质循环发电机组，LNG储罐的出液口连通于LNG液相管路，冷能斯特林发电装置的冷端连接LNG液相管路以吸收LNG冷能，冷能斯特林发电装置的冷端还与附加工质循环发电机组连接，冷能斯特林装置的热端连接外界热源，LNG气相管路分别连通于冷能斯特林装置的冷端和LNG加热器以将冷能斯特林装置的冷端的气相天然气传送到LNG加热器，LNG加热器的输出端连通于天然气的传送端。具体地，天然气的传送端可为管道天然气或天然气撬罐车。所述LNG储罐储存的内容物为-170℃～-150℃液相LNG。液化天然气(LNG)是天然气经压缩、冷却至其沸点温度后变成液体，通常液化天然气储存在-170℃～-150℃、0.1MPa左右的低温储存罐内。进一步，所述附加工质循环发电机组为朗肯循环冷能发电系统，朗肯循环冷能发电系统包括加热器、换热器、涡轮机和涡轮发电机，换热器分别通过LNG气相管路与加热器、涡轮机、冷能斯特林发电装置的冷端和LNG加热器连接，涡轮机分别与加热器和涡轮发电机连接。具体地，换热器为冷凝器。再进一步，所述朗肯循环冷能发电系统的循环工质为丙烷、氨、丙烯、四氟乙烷中的任意一种。进一步，所述附加工质循环发电机组为低温布雷顿循环冷能发电系统，低温布雷顿循环冷能发电系统包括加热器、换热器、涡轮机、涡轮发电机和压气机，换热器分别通过LNG气相管路与冷能斯特林发电装置的冷端、压气机、涡轮机和LNG加热器连接，加热器分别与涡轮机和压气机连接，涡轮机与涡轮发电机连接。具体地，换热器为冷凝器。再进一步，所述低温布雷顿循环冷能发电系统的循环工质为氮气。氮气在整个低温布雷顿循坏无相变。进一步，所述冷能斯特林发电装置的冷端管路内设有换热盘管。液相LNG在换热盘管外部蒸发成为低温天然气。由于换热盘管外部流通低温的LNG，故换热盘管的材质为耐低温的材质。再进一步，所述换热盘管连通于冷能斯特林发电装置的气体工作介质管路，用于与从LNG液相管路而来的液相LNG换热。进一步，所述冷能斯特林发电装置的气体工作介质为在-170℃以下还能保持气态的气体。具体地，气体工作介质为氢气、氦气、氩气或其他惰性气体中的任意一种。再进一步，所述冷能斯特林发电装置的热端所用热源为海水、地表水、空气、烟气余热、工业余热中的任意一种。进一步，所述LNG加热器的热源为海水、地表水、空气、烟气余热、工业余热中的任意一种。本技术的工作原理：工作介质在斯特林发电装置的热端或冷端散热盘管内循环，在热端受热膨胀，在冷端遇冷收缩；液相LNG通过LNG液相管路进入冷能斯特林发电装置的冷端的散热盘管的外部与散热盘管内部的工作介质换热，工作介质冷却压缩，带动气缸做活塞运动，从而输出动力带动冷能斯特林发电机发电，工作介质在散热盘管内循环使用，液相LNG在换热盘管外部受热汽化为低温气相天然气。液相LNG经受热汽化为低温气相天然气通过加热器的热源(常温空气或水或海水)加热，最终使得气相天然气的温度和压力符合管道天然气或天然气撬罐车的标准对外供应；低温天然气也可进入冷凝器，利用LNG冷源将附件循环工质从气态冷却为液体，附加工质然后经过朗肯循环或低温布雷顿循环带动涡轮机做工驱动发电机发电。本技术的有益技术效果：1、利用液相LNG和热端温差造成冷能斯特林发电装置内部的工作介质的冷却压缩和吸热膨胀，带动气缸做活塞运动，从而输出动力带动发电机发电；2、冷能斯特林发电系统通过耦合二次媒介朗肯循环或低温布雷顿循环，实现更高的发电效率和更大的发电量；3、液相LNG受热汽化为气相天然气通过加热加压以达到管道天然气或天然气撬罐车的温度压力要求后，可通过输气管道供用户使用。附图说明图1为本技术的实施例1的结构图；图2为本技术的实施例2的结构图；图3为本技术的LNG的温焓状态随压力变化曲线图。附图标记LNG储罐1；冷能斯特林发电机2；冷端3；软4；热端热源5；LNG加热器6；LNG加热器热源7；涡轮机8；涡轮发电机9；换热器10；加热器11；加热器热源12；压气机13。具体实施方式以下将结合附图对本技术作进一步的描述，需要说明的是，以下实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围并不限于本实施例。实施例1本实施例中，冷能斯特林发电装置耦合朗肯循环冷能发电系统，即包括LNG储罐1、LNG液相管路、LNG气相管路、冷能斯特林发电装置、LNG加热器6和附加工质循环发电机组，LNG储罐1的出液口连通于LNG液相管路，冷能斯特林发电装置的冷端3连接LNG液相管路以吸收LNG冷能，冷能斯特林发电装置的冷端3还与朗肯循环冷能发电系统连接，冷能斯特林装置的热端4连接外界热源，LNG气相管路分别连通于冷能斯特林装置的冷端3和LNG加热器6以将冷能斯特林装置的冷端3的气相天然气传送到LNG加热器6，LNG加热器6的输出端连通于天然气的传送端。具体地，天然气的传送端可为管道天然气或天然气撬罐车。朗肯循环冷能发电系统包括加热器11、换热器10、涡轮机8和涡轮发电机9，换热器10分别通过LNG气相管路与加热器11、涡轮机8、冷能斯特林发电装置的冷端3和LNG加热器11连接，涡轮机8分别与加热器11和涡轮发电机9连接。具体地，换热器10为冷凝器。所述朗肯循环冷能发电系统的循环工质为丙烷、氨、丙烯、四氟乙烷中的任意一种。如图1所示，实施例1的工作步骤如下：S1-170℃～-150℃液相LNG从LNG储罐1通过LNG液相管路传送到冷能斯特林发电装置的冷端3，在本实施例中，液相LNG的温度为-162℃；S2工作介质通过冷能斯特林发电装置的热端4通入散热盘管内部，通过热端热源5加热使得工作介质受热膨胀，液相LNG通过LNG液相管路进入冷能斯特林发电装置的冷端3的散热盘管的外部与散热盘管内部的工作介质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LNG冷能斯特林发电耦合附加工质循环发电机组系统，其特征在于，包括LNG储罐、LNG液相管路、LNG气相管路、冷能斯特林发电装置、LNG加热器和附加工质循环发电机组，LNG储罐的出液口连通于LNG液相管路，冷能斯特林发电装置的冷端连接LNG液相管路以吸收LNG冷能，冷能斯特林发电装置的冷端还与附加工质循环发电机组连接，冷能斯特林装置的热端连接外界热源，LNG气相管路分别连通于冷能斯特林装置的冷端和LNG加热器以将冷能斯特林装置的冷端的气相天然气传送到LNG加热器，LNG加热器的输出端连通于天然气的传送端。

【技术特征摘要】
1.一种LNG冷能斯特林发电耦合附加工质循环发电机组系统，其特征在于，包括LNG储罐、LNG液相管路、LNG气相管路、冷能斯特林发电装置、LNG加热器和附加工质循环发电机组，LNG储罐的出液口连通于LNG液相管路，冷能斯特林发电装置的冷端连接LNG液相管路以吸收LNG冷能，冷能斯特林发电装置的冷端还与附加工质循环发电机组连接，冷能斯特林装置的热端连接外界热源，LNG气相管路分别连通于冷能斯特林装置的冷端和LNG加热器以将冷能斯特林装置的冷端的气相天然气传送到LNG加热器，LNG加热器的输出端连通于天然气的传送端。2.根据权利要求1所述的LNG冷能斯特林发电耦合附加工质循环发电机组系统，其特征在于，所述附加工质循环发电机组为朗肯循环冷能发电系统，朗肯循环冷能发电系统包括加热器、换热器、涡轮机和涡轮发电机，换热器分别通过LNG气相管路与加热器、涡轮机、冷能斯特林发电装置的冷端和LNG加热器连接，涡轮机分别与加热器和涡轮发电机连接。3.根据权利要求2所述的LNG冷能斯特林发电耦合附加工质循环发电机组系统，其特征在于，所述朗肯循环冷能发电系统的循环工质为丙烷、氨、丙烯、四氟乙烷中的任意一种。4.根据权利要求1所述的LNG冷能斯特林发电耦合附加工质循环发电机组系统，其特征在于，所述附加工质循环发电机组为低温布雷顿循环冷能发电系统，低温布雷顿循环冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨豫森，崔华，徐波，谭智，陈辉，
申请(专利权)人：赫普科技发展北京有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11