本发明专利技术涉及一种用于产生电能和用于使深冷液化的气体蒸发的装置(1)，其包括用于深冷液化的气体的管路(2)、布置在所述管路(2)中的泵(3)、热机(4)以及连接在所述热机(4)之后的废热利用系统(5)，其特征在于，分支管路(18)从管路(2)分支出来并且所述分支管路(18)通入热机(4)中，并且所述装置(1)还包括流体循环(6)，以下部件沿着流体的流动方向前后相继地布置在所述流体循环中：‑第一热交换器(7)，所述第一热交换器还沿着深冷液化的气体的流动方向在泵(3)之后连接到管路(2)中，‑压缩机(8)，‑第二热交换器(9)，‑相互并联的具有第一侧(11)的第三热交换器(10)和废热利用系统(5)，‑具有耦连的发电机(14)的膨胀机(13)以及‑具有第二侧(12)的第三热交换器(10)。本发明专利技术还涉及一种相应的用于产生电能和用于使深冷液化的气体蒸发的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液化天然气的再气化本专利技术涉及一种用于成本低廉地产生电能和用于使深冷液化的气体(或者说深低温液化的气体)、例如天然气(LNG＝liquefiednaturalgas，液化天然气)蒸发的装置以及一种相应的方法。天然气在其开采之后通常通过管路运输至港口中的相应中转站。所述天然气在那里被存储、处理并且最终通过较高程度的压缩和冷却(低至-162℃)而液化以便通过相应的专用船只在更长的距离上运输。在运输之后，液化的天然气在导入燃气管网之前重新气化。在此通常通过环境热量(空气/海水)或者化学热使液态的天然气蒸发。例如专利文献US2009/0211263A1公开了一种装置和方法，在所述方法中使液态的天然气流蒸发。备选地研发了用于通过级联的ORC循环在能量方面利用低温冷的方案。本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种用于深冷液化的气体的在能量方面有利并且相对成本低廉的蒸发方法。本专利技术所要解决的技术问题还在于，提供一种相应地改进的装置。本专利技术通过以下方式解决针对装置的技术问题，即本专利技术规定，这种用于产生电能和用于使深冷液化的气体蒸发的装置包括用于深冷液化的气体的管路、布置在所述管路中的泵、热机以及连接在所述热机之后的废热利用系统，分支管路从管路中分支出来并且所述分支管路通入热机中，并且所述装置还包括流体回路或者说流体循环，以下部件沿着流体的流动方向前后相继地布置在所述流体循环中：-第一热交换器，所述第一热交换器还沿着深冷液化的气体的流动方向在泵之后连接到管路中，-压缩机，-第二热交换器，-相互并联的具有第一侧的第三热交换器和废热利用系统，-具有耦连的发电机的膨胀机(或者说减压机)以及-具有第二侧的第三热交换器。深冷液化的气体是指气体通过冷却液化。对于本专利技术相关的气体中的温度处于-140℃及以下的数量级。通过将深冷液化的气体的蒸发与其它过程耦合并且尤其是通过整个系统的优化的热集中使得能够实现以最高的效率最大化地将低温冷用于发电。流体循环应当作为1-压力过程(或者说单压力过程)运行，以便优化装置的效率。为此除了确定的温度之外还需要通过压缩机提供的相应压力。通过第二热交换器借助环境热量加热流体。如果使用燃气轮机作为热机，则能够利用燃气轮机进气冷却装置，由此实现燃气轮机的功率提高。然而也可以使用其它的热源、例如升温了的冷却水、海水，也可以考虑环境空气。通过第三热交换器在流体循环内部巧妙地转移热量。在膨胀机、例如涡轮机中，能够使在废热利用系统中加热的流体具有工作效率地减压。必要时将发电机耦连在膨胀机上。在本专利技术的一种有利的实施方式中，在流体循环中与第三热交换器的第一侧并联地并且沿着流体的流动方向在废热利用系统之前布置有具有第一侧的第四热交换器。这个第四热交换器还以第二侧沿着流体的流动方向在第三热交换器的第二侧之后布置在流体循环中。为了避免在废热利用系统的较冷的端部处的腐蚀问题，输入废热利用系统的流体不应当低于确定的温度。通过第四热交换器的预热确保了这一点。另一方面，舍弃第四热交换器并且接受废热利用系统的较冷部分的相对较早的维修也使得废热利用系统中的废热得到更好的利用。在本专利技术的另一种有利的实施方式中，在分支管路中并且在流体循环中在第三热交换器的第二侧之前布置有第五热交换器，以便对用于热机中的燃烧的燃料进行预热。通过燃料预热提高燃料的显热并且降低需要的燃料量。有利的是，在管路中在分支管路的分支部位之前布置有第六热交换器。通过该第六热交换器可利用来自周围环境的热量，以便将重新气化的气体进一步地加热。在此适宜的是，这不是在分支部位之后发生，而是在所述分支部位之前发生，由此在第五热交换器中进行真正的燃气预热时只需从系统、即流体循环中抽取较少的热量以便达到期望的温度水平。所要求保护的装置能够用于不同的深冷液化的气体。然而有利的是，深冷液化的气体是天然气，单单考虑到所述天然气在热机中的可用性就是有利的，而且还考虑到流体循环中的流体的选择和整个设备的效率。天然气的备选方案例如是氢气。与之相关地特别有利的是，流体循环是氮气循环。也因为氮气的惰性特性，使得氮气的使用是有利的。然而重要的是，具有-147℃/34bara的临界点的氮气非常适合与液化天然气进行超临界的热交换。通过超临界状态阻止了等温的冷凝平台(Kondensationsplateau)的形成。这使热传递过程中的火用损失最小化。此外，-210℃的凝固温度明显低于-162℃的液化天然气温度，从而使流体无法冻结。通过用于产生电能和用于使深冷液化的气体蒸发的方法解决针对方法的技术问题，在所述方法中，将深冷液化的气体压缩并且在第一热交换器中通过流体流加热并且蒸发，其中，所述流体流在循环中导引，其中，所述流体流在第一热交换器之后被压缩，在第二热交换器中吸收热量，被划分为第一和第二分流(或者说支流)，其中，第一分流至少在废热利用系统中被热机的废气加热并且第二分流在第三热交换器中被加热并且将第一和第二分流重新汇合，汇合的流体减压并且接着在所述流体在第一热交换器中加热深冷液化的气体之前在第三热交换器中加热第二分流。有利的是，在流体在第三热交换器中加热第二分流之后，在第一分流在废热利用系统中被加热之前，所述第一分流在第四热交换器中被所述流体加热。与整个流体流的共同预热相比，第三和第四热交换器的第二侧的前后相继的连接是合理的，因为在废热利用系统中，第一分流原本还要输入相对较强的加热装置中，并且如果由于流体在进入废热利用系统的入口区域中的输入温度相对较高而不得不将相对大量的热量未使用地释放至周围环境中，则流体的过大程度的“预热”在总体上会对整个设备的效率产生负面影响。此外有利的是，将之前深冷液化的气体至少部分地输入燃气管网并且部分地输入热机。此外有利的是，输入热机的、之前深冷液化的气体在流体在第三热交换器中加热第二分流之前在第五热交换器中被所述流体预热以用于燃烧。适宜的是，使用氮气作为流体循环中的流体。在此尤其适宜的是，流体循环是超临界地运行的循环。在超临界的状态中，蒸发热不再起作用，这对高效的热传递起到积极作用。有利地使用液化天然气作为深冷液化的气体。按照本专利技术，(优选液化天然气的)重新气化(或者说再气化)过程以及(优选氮气的)循环过程分别作为单压力过程运行直至超临界的压力范围，以便最佳地进行热交换。由此实现了效率最佳地将通过燃气轮机废气输入所述过程中的全部废气热量保持在系统中。此外，通过按照本专利技术的方案能够以优选的方式将通往燃气管网的中转站点处的液化天然气调节至期望的压力水平和温度水平。此外，根据子系统的要求对流体循环进行了最佳的设计(例如通过内部的热量转移既可以实现最终的液化天然气温度，又可以在进入连接在燃气轮机之后的废热利用系统的入口处实现最低氮气温度)。通过各个系统的最佳的组合和对过程参数的最佳的选择例如实现了能够达到61％至64％的液化天然气发电效率。由此达到传统的燃气-蒸汽轮机组(GUD)技术在未来5年内无法体现的水平。其它本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于产生电能和用于使深冷液化的气体蒸发的装置(1)，包括用于所述深冷液化的气体的管路(2)、布置在所述管路(2)中的泵(3)、热机(4)以及连接在所述热机(4)之后的废热利用系统(5)，其特征在于，分支管路(18)从管路(2)分支出来并且所述分支管路(18)通入热机(4)中，并且所述装置(1)还包括流体循环(6)，以下部件沿着流体的流动方向前后相继地布置在所述流体循环中：/n-第一热交换器(7)，所述第一热交换器还沿着深冷液化的气体的流动方向在泵(3)之后连接到管路(2)中，/n-压缩机(8)，/n-第二热交换器(9)，/n-相互并联的具有第一侧(11)的第三热交换器(10)和废热利用系统(5)，/n-具有耦连的发电机(14)的膨胀机(13)以及/n-具有第二侧(12)的第三热交换器(10)。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180216 EP 18157209.01.一种用于产生电能和用于使深冷液化的气体蒸发的装置(1)，包括用于所述深冷液化的气体的管路(2)、布置在所述管路(2)中的泵(3)、热机(4)以及连接在所述热机(4)之后的废热利用系统(5)，其特征在于，分支管路(18)从管路(2)分支出来并且所述分支管路(18)通入热机(4)中，并且所述装置(1)还包括流体循环(6)，以下部件沿着流体的流动方向前后相继地布置在所述流体循环中：
-第一热交换器(7)，所述第一热交换器还沿着深冷液化的气体的流动方向在泵(3)之后连接到管路(2)中，
-压缩机(8)，
-第二热交换器(9)，
-相互并联的具有第一侧(11)的第三热交换器(10)和废热利用系统(5)，
-具有耦连的发电机(14)的膨胀机(13)以及
-具有第二侧(12)的第三热交换器(10)。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其中，在流体循环(6)中与第三热交换器(10)的第一侧(11)并联地并且沿着流体的流动方向在废热利用系统(5)之前布置有具有第一侧(16)的第四热交换器(15)，并且其中，具有第二侧(17)的第四热交换器(15)还沿着流体的流动方向在第三热交换器(10)的第二侧(12)之后布置在流体循环(6)中。
3.根据权利要求1或2之一所述的装置(1)，其中，在分支管路(18)中并且在流体循环(6)中在第三热交换器(10)的第二侧(12)之前布置有第五热交换器(19)。
4.根据前述权利要求之一所述的装置(1)，其中，在分支管路(18)的分支部位(21)之前，在管路(2)中布置有第六热交换器(20)。
5.根据前述权利要求之一所述的装置(1)，其中，所述深冷液化的气...
【专利技术属性】
技术研发人员：C格雷伯，U朱雷泽克，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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