接收站LNG冷能发电与BOG回收发电耦合系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种接收站LNG冷能发电与BOG回收发电耦合系统及方法，其中系统包括：LNG冷能发电子系统和BOG发电余热回收子系统；其中：LNG冷能发电子系统包括：第一换热器3、第二换热器11、循环工质泵12、第三换热器13和膨胀发电机14；BOG发电余热回收子系统包括：调节阀5、燃气发电机组7、吸收式换热机组8、热/冷用户9、第三换热器13和第四换热器15。

The coupling system and method of LNG cold power generation and bog recovery power generation in the receiving terminal

【技术实现步骤摘要】
接收站LNG冷能发电与BOG回收发电耦合系统及方法
本专利技术涉及LNG接收站能源综合利用领域，尤其涉及一种接收站LNG冷能发电与BOG回收发电耦合系统及方法。
技术介绍
随着全球能源向清洁低碳化方向发展，天然气将在未来的能源格局中占有重要位置。天然气作为一种优质、高效、清洁的低碳能源，与燃煤和燃油相比，将大大改善环境污染问题。天然气在常温常压下为气态，产地一般距离用户端较远，为方便天然气的储存和运输，通常将气态天然气液化成LNG(液态天然气)。从目前的LNG生产工艺来看，生产1吨LNG约消耗850kWh的能量。而接收站储存的LNG在使用时需要进行气化，1吨LNG气化时大约会释放出240kWh的冷能。如果LNG在气化过程中所释放的冷能不加以回收利用，会造成能源的极大浪费。目前接收站主要采用开架式海水气化器或浸没燃烧式气化器对管道外输的LNG进行气化。前者以海水为热源，运行成本低，但大量的LNG冷能被排入接收站附近海域，使海水的温度降低，对附近海域的生态环境造成冷污染；后者以热水为热源，通过燃烧天然气制取热水气化LNG，因此需要消耗一定量的天然气。综上，对接收站LNG气化过程中的冷能进行回收，不仅可以节约能源，降低气化成本，而且还可以减少LNG气化所带来的环境污染问题。由于LNG是在常压、温度为-162℃通过LNG储罐储存的，受储罐外部环境热量传递的影响，使得罐内产生大量的BOG(液态天然气的蒸发气)。为了将LNG储罐压力控制在安全范围内，必须对过量的BOG进行处理。采用何种工艺处理BOG，一直是LNG接收站核心技术问题。目前，LNG接收站常用的BOG回收处理工艺为直接压缩与再冷能凝技术，二者都需要消耗能量。与直接压缩相比，再冷凝工艺由于利用了LNG冷能，使得该工艺更加节能。但当外输气量波动较大时，再冷凝工艺则不能有效地将BOG冷凝为LNG，导致部分BOG被直接燃烧排放，造成能源的浪费。因此，采用有效技术手段回收接收站LNG的冷能和BOG，将对接收站能源的综合利用及减少能源浪费具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的接收站LNG冷能发电与BOG回收发电耦合系统及方法。为达到上述目的，本专利技术的技术方案具体是这样实现的：本专利技术的一个方面提供了一种接收站LNG冷能发电与BOG回收发电耦合系统，包括：LNG冷能发电子系统和BOG发电余热回收子系统；其中：LNG冷能发电子系统包括：第一换热器3、第二换热器11、循环工质泵12、第三换热器13和膨胀发电机14；BOG发电余热回收子系统包括：调节阀5、燃气发电机组7、吸收式换热机组8、热/冷用户9、第三换热器13和第四换热器15；LNG储罐1与第一换热器3的第一入口相连；第一换热器3的第一出口与BOG储罐4的入口相连，第一换热器3的第二入口与膨胀发电机14的出口相连，第一换热器3的第二出口与第二换热器11的第一入口相连；第二换热器11的第二入口与LNG高压泵10的出口相连，LNG高压泵10的入口与设置在LNG储罐1内的低压潜液泵2的出口相连，第二换热器11的第一出口与循环工质泵12的入口相连，第二换热器11的第二出口与第四换热器15的第一入口相连；循环工质泵12的出口与第三换热器13的第一入口相连，第三换热器13的第一出口与膨胀发电机14的入口相连；第四换热器15的第一出口与LNG气化器17的第一入口相连，第四换热器15的第二入口与第三换热器13的第二出口相连；LNG气化器17的第二入口与海水泵16的出口相连；BOG储罐4的第一出口与调节阀5的入口连接，BOG储罐4的第二出口与城镇燃气用户6相连，调节阀5的出口与燃气发电机组7的入口相连，燃气发电机组7的第一出口与第三换热器13的第二入口相连，燃气发电机组7的第二出口与吸收式换热机组8的第一入口相连；吸收式换热机组8的第一出口与热/冷用户9的入口相连，吸收式换热机组8的第二入口与热/冷用户9的出口相连。本专利技术另一方面提供了一种利用上述的接收站LNG冷能发电与BOG回收发电耦合系统执行的接收站LNG冷能发电与BOG回收发电耦合方法，包括：由LNG储罐产生的BOG与经膨胀发电机后的循环工质在第一换热器内进行热量交换，使BOG温度上升而循环工质的温度下降，温度升高后的BOG被存储在BOG储罐中；由BOG储罐输出的天然气一路通过燃气管道供给城镇燃气用户，另一路通过调节阀对天然气的压力和流量进行调节并满足燃气发电机组的用气要求后供给燃气发电机组；燃气发电机组产生的余热一路供给吸收式换热机组，生产热水或冷水供给热/冷用户；另一路与经循环工质泵升压后的液态循环工质在第三换热器内进行热量交换，使循环工质由液态变成气态，换热后发电余热的热值降低；高压气态循环工质推动膨胀发电机做功变成低压气态循环工质；位于LNG储罐底部的低压潜液泵将LNG储罐内的LNG输送至储罐外，通过LNG高压泵对LNG进行升压，升压后的LNG与经第一换热器换热后的循环工质在第二换热器内进行热量交换，循环工质由气态变成液态，换热后的LNG温度升高；温度升高后的LNG与经第三换热器换热后的发电余热在第四换热器内进行热量交换，LNG的温度进一步升高，发电余热被完全回收后从第四换热器的第二出口输出；温度进一步升高后的LNG与经海水泵提压后的海水在LNG气化器中进行热量交换，LNG变成气态天然气，满足外输气条件后被送入高压管道。其中，方法还包括：当LNG冷能发电子系统停止运行时，由LNG储罐产生的BOG被存储在BOG储罐中，从BOG储罐出来的天然气一路通过燃气管道供给城镇燃气用户，另一路通过调节阀对气体的压力和流量进行调节后供给燃气发电机组；燃气发电机组发电产生的余热一路余热输往吸收式换热机组生产热水或冷水供给热/冷用户，另一路余热与经LNG高压泵升压后的LNG在第四换热器内进行热量交换，LNG的温度得到升高，余热量被完全回收后从第四换热器的第二出口输出。其中，方法还包括：LNG储罐内低压潜液泵将LNG输送至罐外，通过LNG高压泵对LNG进行升压，升压后的LNG在第四换热器内与发电余热进行热量交换，温度上升后的LNG与海水在LNG气化器中进行热量交换，LNG变成气态天然气，满足外输气条件后被送入高压管道。其中，方法还包括：当LNG冷能发电子系统和BOG发电余热回收子系统中BOG发电部分都停止运行时，LNG储罐产生的BOG被存储在BOG储罐中，通过燃气管道供给城镇燃气用户；LNG储罐内低压潜液泵向储罐外输送的LNG经LNG高压泵升压后，在LNG气化器中与海水进行热量交换，满足外输气条件后被送入高压管道。其中，方法还包括：BOG发电余热回收子系统中余热供热/冷部分停止运行时，燃气发电机组产生的余热直接被用于气化冷能发电系统液态循环工质和储罐外输LNG。其中，方法还包括：海水温度较低，海水泵停止运行时，由LNG储罐外输的LNG经LNG高压泵升压，在第二换热器和第四换热器中分别与冷能发电系统循环工质和发电余热进行热量交换，经第四换热器满足外输气条件后被送入高压管道。由此可见本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接收站LNG冷能发电与BOG回收发电耦合系统，其特征在于，包括：/nLNG冷能发电子系统和BOG发电余热回收子系统；其中：/n所述LNG冷能发电子系统包括：第一换热器(3)、第二换热器(11)、循环工质泵(12)、第三换热器(13)和膨胀发电机(14)；/n所述BOG发电余热回收子系统包括：调节阀(5)、燃气发电机组(7)、吸收式换热机组(8)、热/冷用户(9)、第三换热器(13)和第四换热器(15)；/nLNG储罐(1)与所述第一换热器(3)的第一入口相连；/n所述第一换热器(3)的第一出口与BOG储罐(4)的入口相连，所述第一换热器(3)的第二入口与膨胀发电机(14)的出口相连，所述第一换热器(3)的第二出口与第二换热器(11)的第一入口相连；/n所述第二换热器(11)的第二入口与LNG高压泵(10)的出口相连，所述LNG高压泵(10)的入口与设置在所述LNG储罐(1)内的低压潜液泵(2)的出口相连，所述第二换热器(11)的第一出口与循环工质泵(12)的入口相连，所述第二换热器(11)的第二出口与第四换热器(15)的第一入口相连；/n所述循环工质泵(12)的出口与所述第三换热器(13)的第一入口相连，所述第三换热器(13)的第一出口与所述膨胀发电机(14)的入口相连；/n所述第四换热器(15)的第一出口与LNG气化器(17)的第一入口相连，第四换热器(15)的第二入口与第三换热器(13)的第二出口相连；/n所述LNG气化器(17)的第二入口与海水泵(16)的出口相连；/n所述BOG储罐(4)的第一出口与所述调节阀(5)的入口连接，所述BOG储罐(4)的第二出口与城镇燃气用户(6)相连，所述调节阀(5)的出口与所述燃气发电机组(7)的入口相连，所述燃气发电机组(7)的第一出口与所述第三换热器(13)的第二入口相连，所述燃气发电机组(7)的第二出口与吸收式换热机组(8)的第一入口相连；/n所述吸收式换热机组(8)的第一出口与热/冷用户(9)的入口相连，所述吸收式换热机组(8)的第二入口与所述热/冷用户(9)的出口相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种接收站LNG冷能发电与BOG回收发电耦合系统，其特征在于，包括：
LNG冷能发电子系统和BOG发电余热回收子系统；其中：
所述LNG冷能发电子系统包括：第一换热器(3)、第二换热器(11)、循环工质泵(12)、第三换热器(13)和膨胀发电机(14)；
所述BOG发电余热回收子系统包括：调节阀(5)、燃气发电机组(7)、吸收式换热机组(8)、热/冷用户(9)、第三换热器(13)和第四换热器(15)；
LNG储罐(1)与所述第一换热器(3)的第一入口相连；
所述第一换热器(3)的第一出口与BOG储罐(4)的入口相连，所述第一换热器(3)的第二入口与膨胀发电机(14)的出口相连，所述第一换热器(3)的第二出口与第二换热器(11)的第一入口相连；
所述第二换热器(11)的第二入口与LNG高压泵(10)的出口相连，所述LNG高压泵(10)的入口与设置在所述LNG储罐(1)内的低压潜液泵(2)的出口相连，所述第二换热器(11)的第一出口与循环工质泵(12)的入口相连，所述第二换热器(11)的第二出口与第四换热器(15)的第一入口相连；
所述循环工质泵(12)的出口与所述第三换热器(13)的第一入口相连，所述第三换热器(13)的第一出口与所述膨胀发电机(14)的入口相连；
所述第四换热器(15)的第一出口与LNG气化器(17)的第一入口相连，第四换热器(15)的第二入口与第三换热器(13)的第二出口相连；
所述LNG气化器(17)的第二入口与海水泵(16)的出口相连；
所述BOG储罐(4)的第一出口与所述调节阀(5)的入口连接，所述BOG储罐(4)的第二出口与城镇燃气用户(6)相连，所述调节阀(5)的出口与所述燃气发电机组(7)的入口相连，所述燃气发电机组(7)的第一出口与所述第三换热器(13)的第二入口相连，所述燃气发电机组(7)的第二出口与吸收式换热机组(8)的第一入口相连；
所述吸收式换热机组(8)的第一出口与热/冷用户(9)的入口相连，所述吸收式换热机组(8)的第二入口与所述热/冷用户(9)的出口相连。


2.一种利用如权利要求1所述的接收站LNG冷能发电与BOG回收发电耦合系统执行的接收站LNG冷能发电与BOG回收发电耦合方法，其特征在于，包括：
由LNG储罐产生的BOG与经膨胀发电机后的循环工质在第一换热器内进行热量交换，使BOG温度上升而循环工质的温度下降，温度升高后的BOG被存储在BOG储罐中；
由所述BOG储罐输出的天然气一路通过燃气管道供给城镇燃气用户，另一路通过调节阀对天然气的压力和流量进行调节并满足燃气发电机组的用气要求后供给所述燃气发电机组；
所述燃气发电机组产生的余热一路供给吸收式换热机组，生产热水或冷水供给热/冷用户；另一路与经循环工质泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖建波，韩金丽，罗祥平，程韦豪，
申请(专利权)人：北京市燃气集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11