一种带LNG冷能利用功能的整体式中间介质汽化器及发电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种带LNG冷能利用功能的整体式中间介质汽化器，包括一壳体，在壳体内具有一换热空腔，该换热空腔分为汽化器前部换热区与汽化器后部换热区，所述壳体内还设置有将换热空腔分隔为依次分布的LNG换热通道、中间介质换热通道、海水换热通道的第一隔板、第二隔板，在第一隔板与第二隔板之间还连接有一将中间介质换热通道分隔为两段的中隔板，所述第一隔板与第二隔板上均开有若干通孔，在通孔内插入有热管组件；还涉及基于上述整体式中间介质汽化器的发电系统。本发明专利技术的优点在于：本发明专利技术在利用LNG汽化冷能发电的同时，通过该整体式中间介质汽化器的使用，大大节省了设备投入，减少了占地空间，实现了系统高效节能减排的目标。

An Integrated Intermediate Medium Vaporizer with LNG Cold Energy Utilization Function and Its Power Generation System

【技术实现步骤摘要】
一种带LNG冷能利用功能的整体式中间介质汽化器及发电系统
本专利技术涉及液化天然气冷能利用领域，特别涉及一种带LNG冷能利用功能的整体式中间介质汽化器，还涉及一种基于上述整体式中间介质汽化器的发电系统。
技术介绍
我国经济飞速发展，对能源的需求日益剧增，但由于对于煤、石油等能源的过度使用已对环境造成巨大负担。天然气作为一种洁净能源，在此背景之下备受青睐，并得到广泛的开发和利用。目前天然气通常是以LNG的形式进行储运,在输送到用户终端前实现将-163℃左右温度的LNG提高到10℃～25℃的天然气(NG)，而汽化的过程一般在LNG汽化器中进行。由于液化天然气蕴含830～860MJ/t的冷量，利用高品位的冷能构建循环发电系统是大规模利用LNG冷量的主要方式，对于提高LNG能源产业的经济效益、节能减排及环境保护等方面具有重大的现实意义。目前，全球LNG接收站常用的汽化器有三种类型，如开架式汽化器（ORV）、浸没燃烧式汽化器（SCV）、带中间传热介质汽化器（IFV）等，其中带中间介质气化器又是很多接收站的首选。但目前使用最为广泛的整体式中间介质汽化器（IFV）大多采用海水汽化LNG，虽然汽化效率高、结构紧凑运行稳定，但为对海洋的生态污染降至最低，往往采用大流量的海水使海水进出口温差很小，由此需要水泵强制循环，耗功较大。最为垢病的是大量LNG汽化冷能无法直接利用。为利用LNG汽化冷能，只能将整体式中间介质汽化器（IFV）拆分为预热器、蒸发器、冷凝器及调温器等构成分置式的LNG冷能发电系统，不仅进一步增大系统功耗，而且带来所需占地面积及空间大的问题。虽然陆地接收站这一问题不突出，但对船舶及海上FSRU平台等这些对占地面积及空间有严格约束的LNG汽化场合，传统通过分置式中间介质汽化器形成的LNG冷能发电系统就难以甚至无法使用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种带LNG冷能利用功能的整体式中间介质汽化器，以及一种基于上述整体式中间介质汽化器的发电系统。既解决传统整体式中间介质汽化器无法利用LNG冷能的弊端，又由本专利技术提供的带LNG冷能利用功能的整体中间介质汽化器取代传统分置式发电系统的冷凝器、蒸发器、预热器及调温器等，构成高效紧凑的LNG冷能发电系统，解决传统分置式LNG冷能利用发电系统无法应用于占地空间约束要求高的场合的难题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：一种带LNG冷能利用功能的整体式中间介质汽化器，其创新点在于：包括一壳体，在壳体内具有一换热空腔，该换热空腔分为汽化器前部换热区与汽化器后部换热区，所述壳体内还设置有将换热空腔分隔为依次分布的LNG换热通道、中间介质换热通道、海水换热通道的第一隔板、第二隔板，在第一隔板与第二隔板之间还连接有一将中间介质换热通道分隔为两段的中隔板，该中隔板位于汽化器前部换热区与汽化器后部换热区的交界处，且低压液态中间介质出口、高压液态中间介质进口分别位于中隔板的两侧，所述第一隔板与第二隔板上均开有若干通孔，在通孔内插入有热管组件，且第二隔板上位于汽化器前部换热区处不开通孔。进一步的，所述汽化器前部换热区与汽化器后部换热区的比例为1:1～1:1.5。进一步的，所述第一隔板与第二隔板上的通孔呈品字形阵列分布，且相邻两纵列中的通孔交错分布。进一步的，所述热管组件包括位于汽化器前部换热区的第一热管组以及位于汽化器后部换热区的第二热管组，其中，第一热管组中的热管插入第一隔板上的通孔内并贯穿LNG换热通道与中间介质换热通道，第二热管组中的热管依次插入第一隔板上的通孔、第二隔板上的通孔内并贯穿LNG换热通道、中间介质换热通道与海水换热通道。进一步的，在第一热管组中的热管中，汽化器前部换热区后半段的数排热管位于LNG换热通道中的冷凝段外壁上均套装有环形翅片，所述第二热管组中的所有热管位于中间介质换热通道中的冷凝段外壁上均套装有环形翅片，而位于LNG换热通道中的冷凝段外壁上视应用环境温度及用户对NG输出终温的要求决定是否套装环形翅片进一步的，所述第一热管组的热管中，位于靠近LNG进口的前半段中的热管中的工质采用甲烷，后半段中的热管中的工质采用乙烷，第二热管组的热管中的工质采用丙烷。进一步的，在海水换热通道位于汽化器前部换热区处还设置有一调温换热盘管，该NG调温换热盘管的进出口均伸出整体式中间介质汽化器的壳体外，且其进口与汽化器LNG换热通道NG出口连接。一种基于上述整体式中间介质汽化器的发电系统，其创新点在于：包括一整体式中间介质汽化器，在整体式中间介质汽化器内具有一LNG换热通道、一中间介质换热通道、一海水换热通道，同时在整体式中间介质汽化器的两侧具有与LNG换热通道相连通的LNG进口、NG出口，与中间介质换热通道相连通的低压气态中间介质进口、高压气态中间介质出口，与海水换热通道相连通的海水进口、海水出口，在整体式中间介质汽化器的中部位置还具有与中间介质换热通道相连通的低压液态中间介质出口、高压液态中间介质进口，在LNG进口处连接有一工质泵A，在海水进口处连接有一海水泵，所述低压气态中间介质进口与高压气态中间介质出口之间通过一透平实现中间介质的做功与流通，低压液态中间介质出口与高压液态中间介质进口之间通过一工质泵B实现中间介质的增压与流通。进一步的，所述LNG进口、低压气态中间介质进口、海水出口均位于整体式中间介质汽化器的同一侧，NG出口、高压气态中间介质出口、海水进口位于整体式中间介质汽化器的另一侧。本专利技术的优点在于：在本专利技术中，经过透平发电后的中间介质利用LNG汽化时释放的大量冷能发生冷凝液化，之后经工质泵加压进入汽化器中与海水换热进行吸热汽化，实现连续循环发电，与现有的LNG汽化冷能朗肯循环发电系统相比，不仅克服了原整体式中间介质LNG汽化器无法利用LNG汽化冷能，导致能源浪费及大量低温海水直接排入海中造成对海洋生态影响的弊端，而且将此新型整体式汽化器取代原LNG冷能利用低温朗肯循环中的预热器、蒸发器、冷凝器及调温器等构成LNG冷能发电系统，不仅能将LNG汽化释放的冷能进行高效利用，而且与传统分置式带LNG汽化的冷能发电系系相比，系统紧凑占用空间小。在本专利技术中，对于两热管组根据工作温度分段采用三种不同的热管工质，从而保证两热管组在换热过程中正常工作且各换热通道不会出现冰堵。通过在第一热管组以及第二热管组中的热管冷凝段外壁上加装环形翅片，从而能够强化热管外侧气态工质传热，有效的降低传热热阻，保证整个系统的高效运行。通过NG调温换热盘管、可使从汽化器LNG通道NG出口出来的NG与海水换热通道内的海水再进行换热，使得NG能够进一步吸热升温至设定温度，以方便后续的使用。采用LNG进口、低压气态中间介质进口、海水出口均位于整体式中间介质汽化器的同一侧，NG出口、高压气态中间介质出口、海水进口位于整体式中间介质汽化器的另一侧的设计，即实现了换热通道内LNG与中间介质的顺流流动，而海水与中间介质为逆流流动，从而保证了三种介质可以充分换热并且实现预定目标。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术中带LNG冷能利用功能的整体式中间介质汽化器的示意图。图2为本专利技术带LNG冷能利用功能的整体式中间介质汽化器的结构示意图。图3为本专利技术中带LNG冷能利用功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带LNG冷能利用功能的整体式中间介质汽化器，其特征在于：包括一壳体，在壳体内具有一换热空腔，该换热空腔分为汽化器前部换热区与汽化器后部换热区，所述壳体内还设置有将换热空腔分隔为依次分布的LNG换热通道、中间介质换热通道、海水换热通道的第一隔板、第二隔板，在第一隔板与第二隔板之间还连接有一将中间介质换热通道分隔为两段的中隔板，该中隔板位于汽化器前部换热区与汽化器后部换热区的交界处，且低压液态中间介质出口、高压液态中间介质进口分别位于中隔板的两侧，所述第一隔板与第二隔板上均开有若干通孔，在通孔内插入有热管组件，且第二隔板上位于汽化器前部换热区处不开通孔。

【技术特征摘要】
2018.04.23 CN 20181036805561.一种带LNG冷能利用功能的整体式中间介质汽化器，其特征在于：包括一壳体，在壳体内具有一换热空腔，该换热空腔分为汽化器前部换热区与汽化器后部换热区，所述壳体内还设置有将换热空腔分隔为依次分布的LNG换热通道、中间介质换热通道、海水换热通道的第一隔板、第二隔板，在第一隔板与第二隔板之间还连接有一将中间介质换热通道分隔为两段的中隔板，该中隔板位于汽化器前部换热区与汽化器后部换热区的交界处，且低压液态中间介质出口、高压液态中间介质进口分别位于中隔板的两侧，所述第一隔板与第二隔板上均开有若干通孔，在通孔内插入有热管组件，且第二隔板上位于汽化器前部换热区处不开通孔。2.根据权利要求1所述的带LNG冷能利用功能的整体式中间介质汽化器，其特征在于：所述汽化器前部换热区与汽化器后部换热区的比例为1:1～1:1.5。3.根据权利要求1所述的带LNG冷能利用功能的整体式中间介质汽化器，其特征在于：所述第一隔板与第二隔板上的通孔呈品字形阵列分布，且相邻两纵列中的通孔交错分布。4.根据权利要求1所述的带LNG冷能利用功能的整体式中间介质汽化器，其特征在于：所述热管组件包括位于汽化器前部换热区的第一热管组以及位于汽化器后部换热区的第二热管组，其中，第一热管组中的热管插入第一隔板上的通孔内并贯穿LNG换热通道与中间介质换热通道，第二热管组中的热管依次插入第一隔板上的通孔、第二隔板上的通孔内并贯穿LNG换热通道、中间介质换热通道与海水换热通道。5.根据权利要求4所述的带LNG冷能利用功能的整体式中间介质汽化器，其特征在于：在第一热管组中的热管中，汽化器前部换热区后半段的数排热管位于LNG换热通道中的冷凝段外壁上均套装有环形翅片，所述第二热管组中...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚寿广，李锦峰，陆政德，江镇宇，杨琦国，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32