一种LNG冷能梯级利用控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种LNG冷能梯级利用控制系统及控制方法，包括：空气分离系统，用于输入待分离空气及超低温液化天然气，用于输出一次升温后的天然气，输出液态O

A LNG cold energy cascade utilization control system and control method

The invention discloses a LNG cold energy cascade utilization control system and control method, including: air separation system, which is used for inputting the air to be separated and ultra-low temperature liquefied natural gas, outputting the natural gas after primary temperature rise and outputting liquid o

【技术实现步骤摘要】
一种LNG冷能梯级利用控制系统及控制方法
本专利技术属于LNG冷能梯级利用
，特别涉及一种LNG冷能梯级利用控制系统及控制方法。
技术介绍
根据世界一次能源的消费结构分析，石油占比32.9％，煤炭占29.2％，天然气占23.8％，其他可再生能源占2.8％，未来的发展石油消费占比将逐渐降低。我国对煤炭重度依赖，而煤炭燃烧产生的氮氧化物和烟尘将对环境造成重大的影响，与石油和煤炭相比较天然气的主要产物主要是二氧化碳和水，具有成比较低、污染物排放量小的特点。天然气资源丰富，且具有高效、热值高、洁净、污染小、可持续性等特点，随着天然气贸易的增长，超低温液化天然气(LiquefiedNaturalGas，LNG)日益受到关注。LNG沸点温度为-162℃，包含冷能大约为840kJ/kg，约270(kw.h)/t，实际可用约240(kw.h)/t。2005年世界天然气消费量为2.77万亿立方米，近年来，天然气的消费占比逐年提高。目前，中国天然气消费比重为5.9％，随着国家清洁能源可持续发展战略的推进，到2020年中国天然气在一次能源结构中占比将提高到10％，年消费量将达到3600亿立方米，目标在2030年实现天然气在一次能源消费占比重将达到15％，年消费量将达到6000亿立方米。因此，合理的利用LNG的冷能对能源的消费结构将产生显著的影响。现如今LNG大量应用于冷能发电、低温空分、低温冷冻、低温粉碎、制取干冰、海水淡化、冰雪世界、食品冷冻以及供冷等多方面冷能梯级利用。在我国提出“煤改气”的大环境下，对利用天然气的燃气蒸汽联合循环具有重要的研究意义。综上，亟需一种新的LNG冷能利用控制系统及控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种LNG冷能梯级利用控制系统及控制方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的一种LNG冷能梯级利用控制系统，包括：空气分离系统，用于输入待分离空气及超低温液化天然气，用于输出一次升温后的天然气，输出液态O2；其中，输入的超低温液化天然气温度范围为-162℃～-120℃；换热器H2，用于输入所述空气分离系统输出的一次升温后的天然气，用于输入待换热的CO2，用于输出液态CO2，用于输出二次升温后的天然气；其中，一次升温后的天然气的温度范围为-110℃～-90℃；透平T1，用于输入所述换热器H2输出的二次升温后的天然气，用于输出一次降温降压后的天然气，用于带动发电机G1发电；其中，二次升温后的天然气的温度范围为-80℃～-60℃；换热器H1，用于输入所述透平T1输出的一次降温降压后的天然气，用于输入待换热的载冷剂，用于输出换热后的载冷剂，用于输出三次升温后的天然气；透平T2，用于输入所述换热器H1输出的三次升温后的天然气，用于输出二次降温降压后的天然气，用于带动发电机G2发电；其中，三次升温后的天然气的温度范围为-80℃～-60℃。本专利技术的进一步改进在于，还包括：冰雪世界，用于输入所述换热器H1输出的换热后的载冷剂，用于输出待换热的载冷剂。本专利技术的进一步改进在于，所述载冷剂为乙二醇水溶液，其体积分数在50％～60％之间。本专利技术的进一步改进在于，还包括：换热器H4，用于输入液态O2，用于输入待冷却烟气，用于输出O2气体；多股物流换热器，用于输入所述换热器H4输出的O2气体，用于输入所述透平T2输出的二次降温降压后的天然气，用于输入空气，用于输出换热后的氧气和空气的混合气体，用于输出四次升温后的天然气；燃烧室，用于输入所述多股物流换热器输出的四次升温后的天然气及氧气和空气的混合气体，富氧燃烧后，输出燃烧后产生的高温烟气；燃气轮机GT，用于输入所述燃烧室输出的高温烟气，用于输出降压后的烟气，用于带动发电机G3发电；换热器H3，用于输入所述燃气轮机GT输出的降压后的烟气，用于输入循环水，用于输出过热蒸汽；透平T4，用于输入所述换热器H3输出的过热蒸气，用于带动发电机G4发电；冷凝器，用于输入冷凝膨胀做功后的乏汽，用于输出凝结水。本专利技术的进一步改进在于，还包括：气液分离器，用于输入待处理的烟气，用于输出冷凝水，用于输出CO2混合气体；其中，输出的CO2混合气体经过压缩机C2输入所述换热器H2进行换热。本专利技术的进一步改进在于，还包括：天然气输送管路，用于天然气的传输；所述天然气输送管路设置有加压泵和控制阀。液态CO2收集灌，用于收集所述换热器H2输出的液态CO2；液态O2收集灌，用于收集所述空气分离系统输出的液态O2。本专利技术的进一步改进在于，透平T1的进口温度为-90℃～-60℃；透平T2的进口温度为-10℃～-20℃，透平T2的出口压力为300KPa。本专利技术的进一步改进在于，换热后的载冷剂温度介于-50℃～-10℃之间。本专利技术的进一步改进在于，输送载冷剂的管材采用奥氏体不锈钢；所述管材外由内到外依次设置有保温层、防水层和保护层；所述保温层内壁与所述管材外壁之间留有间隙；所述保温层材料为硬质聚氨酯发泡塑料；所述管材上每隔预设距离安装有膨胀节。本专利技术的一种LNG冷能梯级利用控制方法，包括以下步骤：步骤1，将待分离空气及超低温液化天然气输入空气分离系统，输出一次升温后的天然气和液态O2；其中，输入的超低温液化天然气温度范围为-162℃～-120℃；步骤2，将待处理的CO2和步骤1输出的一次升温后的天然气输入换热器H2进行换热，输出二次升温后的天然气；其中，一次升温后的天然气的温度范围为-110℃～-90℃；步骤3，将步骤2中换热器H2输出的二次升温后的天然气输入透平T1，用于带动发电机G1发电，输出一次降温降压后的天然气；其中，二次升温后的天然气的温度范围为-80℃～-60℃；步骤4，将步骤3中透平T1输出的一次降温降压后的天然气和待处理的载冷剂输入换热器H1进行换热，输出换热后的载冷剂，输出三次升温后的天然气；其中，换热后的载冷剂温度介于-50℃～-10℃之间；步骤5，将步骤4中换热器H1输出的三次升温后的天然气输入透平T2，用于带动发电机G2发电，输出二次降温降压后的天然气；其中，三次升温后的天然气的温度范围为-80℃～-60℃。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的一种LNG梯级冷量利用的控制系统，按照冷量的大小设定不同的工艺环节。控制系统中主要包含了空气分离系统环节(ASU)、透平低温膨胀做功以及碳的捕获与封存等多个环节，能够合理利用LNG的冷量，可实现液化天然气冷量利用的最大化并转变成高品质的电能。具体体现在，本专利技术提出了一种LNG冷能梯级的利用方式，按照冷量大小合理利用冷能，系统中构建的空分系统(ASU)分离出液氧，有效降低的制氧的成本，液氧的制取有利于在国防工业、冶金工业、化学工业以及医疗事业等各方面也有着广泛的用途；利用LNG冷能实现碳捕获技术，使得燃气轮机烟气中较高的二氧化碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LNG冷能梯级利用控制系统，其特征在于，包括：/n空气分离系统，用于输入待分离空气及LNG，用于输出一次升温后的天然气，输出液态O

【技术特征摘要】
1.一种LNG冷能梯级利用控制系统，其特征在于，包括：
空气分离系统，用于输入待分离空气及LNG，用于输出一次升温后的天然气，输出液态O2；其中，输入的LNG温度范围为-162℃～-120℃；
换热器(H2)，用于输入所述空气分离系统输出的一次升温后的天然气，用于输入待换热的CO2，用于输出液态CO2，用于输出二次升温后的天然气；其中，一次升温后的天然气的温度范围为-110℃～-90℃；
透平(T1)，用于输入所述换热器(H2)输出的二次升温后的天然气，用于输出一次降温降压后的天然气，用于带动发电机(G1)发电；其中，二次升温后的天然气的温度范围为-80℃～-60℃；
换热器(H1)，用于输入所述透平(T1)输出的一次降温降压后的天然气，用于输入待换热的载冷剂，用于输出换热后的载冷剂，用于输出三次升温后的天然气；
透平(T2)，用于输入所述换热器(H1)输出的三次升温后的天然气，用于输出二次降温降压后的天然气，用于带动发电机(G2)发电；其中，三次升温后的天然气的温度范围为-80℃～-60℃。


2.根据权利要求1所述的一种LNG冷能梯级利用控制系统，其特征在于，还包括：
冰雪世界，用于输入所述换热器H1输出的换热后的载冷剂，用于输出待换热的载冷剂。


3.根据权利要求1所述的一种LNG冷能梯级利用控制系统，其特征在于，所述载冷剂为乙二醇水溶液，其体积分数在50％～60％之间。


4.根据权利要求1所述的一种LNG冷能梯级利用控制系统，其特征在于，还包括：
换热器(H4)，用于输入液态O2，用于输入待冷却烟气，用于输出O2气体；
多股物流换热器，用于输入所述换热器(H4)输出的O2气体，用于输入所述透平(T2)输出的二次降温降压后的天然气，用于输入空气，用于输出换热后的氧气和空气的混合气体，用于输出四次升温后的天然气；
燃烧室，用于输入所述多股物流换热器输出的四次升温后的天然气及氧气和空气的混合气体，富氧燃烧后，输出燃烧后产生的高温烟气；
燃气轮机(GT)，用于输入所述燃烧室输出的高温烟气，用于输出降压后的烟气，用于带动发电机(G3)发电；
换热器(H3)，用于输入所述燃气轮机(GT)输出的降压后的烟气，用于输入循环水，用于输出过热蒸汽；
透平(T4)，用于输入所述换热器(H3)输出的过热蒸气，用于带动发电机(G4)发电；
冷凝器，用于输入冷凝膨胀做功后的乏汽，用于输出凝结水。


5.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴义平，郑少雄，陈康，杜洋，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61