LNG冷能发电及制冰梯度利用系统技术方案

本实用新型专利技术属于LNG冷能发电技术领域，具体涉及一种LNG冷能发电及制冰梯度利用系统。该系统包括：第一和第二朗肯循环、多级冷库系统；第一和第二朗肯循环工质分别作为第二换热器的冷源和热源；LNG进料管线与第一朗肯循环连接后串联至多级冷库系统；第一朗肯循环包括依次连接的：第一换热器、第一工质泵、第二换热器和第一涡轮机，以及与第一涡轮机连接的第一发电机；LNG进料管线与第一换热器连接，LNG和第一朗肯循环工质分别作为第一换热器冷源和热源；第二朗肯循环包括依次连接的：第二换热器、第二工质泵、第三换热器和第二涡轮机，以及与第二涡轮机连接的第二发电机。该系统对LNG冷能进行梯级利用，最大限度地利用LNG冷能。

【技术实现步骤摘要】
LNG冷能发电及制冰梯度利用系统
本技术属于LNG冷能发电
，更具体地，涉及一种LNG冷能发电及制冰梯度利用系统。
技术介绍
截止至2018年9月，国内已建成投产的LNG(液化天然气)接收站共20座(不含港、澳、台地区)，接收站总规模为6540万吨/年。在建和拟建的LNG接收站共64座，其中处于前期规划的项目共51座，遍布我国沿海省区。LNG的进口量不断增加，随之而来产生了LNG冷能大量浪费问题。在LNG接收站和气化站，一般LNG通过气化器气化后外输。然而气化器投资高、占地大，同时气化时放出大量冷能，约为830kJ/kg，而这部分冷能随气化器的海水和空气流失，造成能源的浪费。目前LNG冷能主要用于冷能发电、空气分离、生产干冰、冷藏和海水淡化等，主要用于冷能发电，在其他项目中应用较少。请参见图1和图2，现有冷能发电主要包括两种方式，分别为单级朗肯循环冷能发电系统和串联双级朗肯循环冷能发电系统。由图1和图2可知，单级朗肯循环冷能发电系统流程简单，但是效率低，发电量不高；串联双级朗肯循环冷能发电系统较单级朗肯循环冷能发电系统的流程复杂，但是发电量高。无论是现有的单级朗肯循环冷能发电系统，还是现有的串联双级朗肯循环冷能发电系统均只是利用高品位的LNG冷能，没有对低品位的LNG冷能。总之，LNG冷能没有得到充分利用。在此基础上，本技术提供了一种提高LNG冷能利用率的LNG冷能发电及制冰梯度利用系统。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种提高LNG冷能利用率的LNG冷能发电及制冰梯度利用系统。为了实现上述目的，本技术提供一种LNG冷能发电及制冰梯度利用系统，该系统包括：第一朗肯循环、第二朗肯循环和多级冷库系统；所述第一朗肯循环和所述第二朗肯循环互为嵌套，共用一台第二换热器，第一朗肯循环工质和第二朗肯循环工质分别作为所述第二换热器的冷源和热源；LNG进料管线与所述第一朗肯循环连接后串联至所述多级冷库系统；所述第一朗肯循环包括依次连接的：第一换热器、第一工质泵、第二换热器和第一涡轮机，以及与所述第一涡轮机连接的第一发电机；所述LNG进料管线与所述第一换热器连接，LNG和所述第一朗肯循环工质分别作为所述第一换热器冷源和热源；所述第二朗肯循环包括依次连接的：所述第二换热器、第二工质泵、第三换热器和第二涡轮机，以及与所述第二涡轮机连接的第二发电机。在本技术的一种具体实施方式中，所述第三换热器与热水管网、海水管网或工厂余热管网连通，以利用热水、海水或工厂余热作为第三换热器的热源。在本技术的一种优选实施方式中，所述第一朗肯循环还包括：第一缓冲罐和第二缓冲罐；所述第一缓冲罐设置在所述第一换热器与所述第一工质泵之间；所述第二缓冲罐设置在所述第二换热器与所述第一涡轮机之间；所述第二缓冲罐的出液口与所述第一缓冲罐的入口端连通。在本技术的一种具体实施方式中，所述第二朗肯循环还包括：第三缓冲罐和第四缓冲罐；所述第三缓冲罐设置在所述第二换热器与所述第二工质泵之间；所述第四缓冲罐设置在所述第三换热器与所述第二涡轮机之间；所述第四缓冲罐的出液口与所述第三缓冲罐的入口端连通。在本技术的一种优选实施方式中，所述多级冷库系统包括首尾顺次连接的制冷泵、一级蒸发器、二级蒸发器、三级蒸发器和第四换热器；所述LNG进料管线与所述第一换热器连接后串联至所述第四换热器。在本技术的一种更具体实施方式中，所述制冷介质为氨。本技术中的第一朗肯循环工质和第二朗肯循环工质可以采用本领域常用的工质。例如，所述第一朗肯循环工质为乙烯；所述第二朗肯循环工质为丙烷。本技术提供的LNG冷能发电及制冰梯度利用系统，通过共用第二换热器实现第一朗肯循环与第二朗肯循环嵌套，高品位的LNG冷能用于发电，低品位的LNG冷能用于多级冷库系统制冷，对LNG冷能进行梯级利用，最大限度地利用了LNG冷能，大大减少了LNG接收站中LNG气化设备的建设投资、运行成本及占地面积。本技术提供的LNG冷能发电及制冰梯度利用系统，经过LNG冷能依次为涡轮机做功发电和多级冷库系统制冷后，LNG气化为天然气，其温度达到出厂温度。本技术提供的LNG冷能发电及制冰梯度利用系统，可采用临近工厂的热水或工厂余热作为热源，能够降低冷凝水升温或工厂废热处理的建设投资，实现工厂节能减排。本技术提供的LNG冷能发电及制冰梯度利用系统，合理高效利用LNG冷能，减少投资，创造效益，同时减少临近工厂的投资，可以广泛应用于LNG冷能发电及冷库领域。本技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。附图说明通过结合附图对本技术示例性实施方式进行更详细的描述，本技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1示出了现有的单级朗肯循环冷能发电系统的示意图。图2示出了现有的串联双级朗肯循环冷能发电系统的示意图。图3示出了本技术提供的LNG冷能发电及制冰梯度利用系统的示意图。附图标记说明E-301、第一换热器；E-302、第二换热器；E-303、第三换热器；E-304、第四换热器；P-301、第一工质泵；P-302、第二工质泵；P-303、制冷泵；EX-301、第一涡轮机；EX-302、第二涡轮机；G-301、第一发电机；G-302、第二发电机；D-301、第一缓冲罐；D-302、第二缓冲罐；D-303、第三缓冲罐；D-304、第四缓冲罐；C、多级冷库系统；C-301、一级蒸发器；C-302、二级蒸发器；C-303、三级蒸发器；1、第一朗肯循环工质；2、第二朗肯循环工质；3、热水管网、海水管网或工厂余热管网；4、制冷介质。具体实施方式下面将更详细地描述本技术的优选实施方式。虽然以下描述了本技术的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。请参见图3，本技术提供一种LNG冷能发电及制冰梯度利用系统。该系统包括：第一朗肯循环、第二朗肯循环和多级冷库系统C；所述第一朗肯循环和所述第二朗肯循环互为嵌套，共用一台第二换热器E-302，第一朗肯循环工质1和第二朗肯循环工质2分别作为所述第二换热器E-302的冷源和热源；LNG进料管线与所述第一朗肯循环连接后串联至所述多级冷库系统C；所述第一朗肯循环包括依次连接的：第一换热器E-301、第一工质泵P-301、第二换热器E-302和第一涡轮机EX-301，以及与所述第一涡轮机EX-301连接的第一发电机G-301；所述LNG进料管线与所述第一换热器E-301连接，LNG和所述第一朗肯循环工质1分别作为所述第一换热器E-301冷源和热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LNG冷能发电及制冰梯度利用系统，其特征在于，该系统包括：第一朗肯循环、第二朗肯循环和多级冷库系统(C)；所述第一朗肯循环和所述第二朗肯循环互为嵌套，共用一台第二换热器(E-302)，第一朗肯循环工质和第二朗肯循环工质分别作为所述第二换热器(E-302)的冷源和热源；LNG进料管线与所述第一朗肯循环连接后串联至所述多级冷库系统(C)；/n所述第一朗肯循环包括依次连接的：第一换热器(E-301)、第一工质泵(P-301)、第二换热器(E-302)和第一涡轮机(EX-301)，以及与所述第一涡轮机(EX-301)连接的第一发电机(G-301)；所述LNG进料管线与所述第一换热器(E-301)连接，LNG和所述第一朗肯循环工质分别作为所述第一换热器(E-301)冷源和热源；/n所述第二朗肯循环包括依次连接的：所述第二换热器(E-302)、第二工质泵(P-302)、第三换热器(E-303)和第二涡轮机(EX-302)，以及与所述第二涡轮机(EX-302)连接的第二发电机(G-302)。/n

【技术特征摘要】
1.一种LNG冷能发电及制冰梯度利用系统，其特征在于，该系统包括：第一朗肯循环、第二朗肯循环和多级冷库系统(C)；所述第一朗肯循环和所述第二朗肯循环互为嵌套，共用一台第二换热器(E-302)，第一朗肯循环工质和第二朗肯循环工质分别作为所述第二换热器(E-302)的冷源和热源；LNG进料管线与所述第一朗肯循环连接后串联至所述多级冷库系统(C)；
所述第一朗肯循环包括依次连接的：第一换热器(E-301)、第一工质泵(P-301)、第二换热器(E-302)和第一涡轮机(EX-301)，以及与所述第一涡轮机(EX-301)连接的第一发电机(G-301)；所述LNG进料管线与所述第一换热器(E-301)连接，LNG和所述第一朗肯循环工质分别作为所述第一换热器(E-301)冷源和热源；
所述第二朗肯循环包括依次连接的：所述第二换热器(E-302)、第二工质泵(P-302)、第三换热器(E-303)和第二涡轮机(EX-302)，以及与所述第二涡轮机(EX-302)连接的第二发电机(G-302)。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第三换热器(E-303)与热水管网、海水管网或工厂余热管网连通。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一朗肯循环还包括：第一缓冲罐(D-301)和第二缓冲罐(D-302)；所述第一缓冲罐(D-301)设置在所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凤奇，李明，多志丽，汤雅雯，张健，
申请(专利权)人：中国石化工程建设有限公司，中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11