一种LNG冷能梯级发电系统和发电方法技术方案

本发明专利技术公开了一种LNG冷能梯级发电系统和发电方法。LNG冷能梯级发电系统包括蒸发装置、膨胀机、发电装置、多个冷凝装置和多个调压构件，蒸发装置用于形成工质蒸汽，膨胀机用于驱动发电装置发电，膨胀机包括一个膨胀机进口和多个膨胀机出口，来自蒸发装置的工质蒸汽能够进入膨胀机以形成不同压力的工质乏汽，不同压力的工质乏汽分别从多个膨胀机出口排出，不同压力的工质乏汽分别与多个冷凝装置中的LNG热交换以形成不同压力的有机工质，多个调压构件用于将不同压力的有机工质的压力调整一致。根据本发明专利技术的LNG冷能梯级发电系统，能够提高LNG冷能的利用率，减少换热过程中的冷热损失，从而进一步提高LNG冷能梯级发电系统的发电功率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种LNG冷能梯级发电系统和发电方法


[0001]本专利技术涉及能源环保
，具体而言涉及一种LNG冷能梯级发电系统和发电方法。

技术介绍

[0002]天然气是一种低碳能源，具有清洁、高效、优质的特点。天然气的主要运输方式是将天然气温度降至-162℃左右后变为液化天然气(LNG)，体积变为气态的1/600后，通过海上液化天然气(LNG)船进行运输。而LNG在供给用户使用之前必须进行气化。液化天然气的气化过程温度是不断变化的，并且，液化天然气的气化过程携带大量的冷能，具有极高的利用价值。
[0003]因此，需要提供一种LNG冷能梯级发电系统和发电方法，以至少部分地解决上述问题。

技术实现思路

[0004]在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0005]为了至少部分地解决上述问题，根据本专利技术的第一方面，提供了一种LNG冷能梯级发电系统，所述LNG冷能梯级发电系统包括：
[0006]蒸发装置，所述蒸发装置包括工质管路，所述蒸发装置用于将热源与所述工质管路中的有机工质进行热交换以形成工质蒸汽；
[0007]膨胀机，所述膨胀机包括一个膨胀机进口和多个膨胀机出口，所述膨胀机进口与所述蒸发装置的所述工质管路连通，以使得来自所述蒸发装置的所述工质蒸汽能够进入所述膨胀机以形成不同压力的工质乏汽，不同压力的所述工质乏汽分别从所述多个膨胀机出口排出；
[0008]发电装置，所述发电装置与所述膨胀机传动连接，以将机械能转化为电能；
[0009]多个冷凝装置，所述多个冷凝装置与所述多个膨胀机出口对应设置，所述多个冷凝装置经由管路并联在所述膨胀机和所述蒸发装置之间，且所述多个冷凝装置经由LNG管路串联，以使得不同压力的所述工质乏汽分别与所述多个冷凝装置中的LNG热交换以形成不同压力的有机工质；以及
[0010]多个调压构件，所述多个调压构件分别设置在所述蒸发装置和所述多个冷凝装置之间的管路上，以用于将不同压力的所述有机工质的压力调整一致。
[0011]根据本专利技术的LNG冷能梯级发电系统，LNG冷能梯级发电系统包括蒸发装置、膨胀机、发电装置、多个冷凝装置和多个调压构件，蒸发装置包括工质管路，蒸发装置用于热源与工质管路中的有机工质进行热交换以形成工质蒸汽，膨胀机包括一个膨胀机进口和多个膨胀机出口，膨胀机进口与蒸发装置的工质管路连通，以使得来自蒸发装置的工质蒸汽能
够进入膨胀机以形成不同压力的工质乏汽，不同压力的工质乏汽分别从多个膨胀机出口排出，发电装置与膨胀机传动连接，以将机械能转化为电能，多个冷凝装置与多个膨胀机出口对应设置，多个冷凝装置经由管路并联在膨胀机和蒸发装置之间，且多个冷凝装置经由LNG管路串联，以使得不同压力的工质乏汽分别与多个冷凝装置中的LNG热交换以形成不同压力的有机工质，多个调压构件分别设置在蒸发装置和多个冷凝装置之间的管路上，以用于将不同压力的有机工质的压力调整一致。这样，LNG冷能梯级发电系统能够有效地利用了LNG的气化过程中不断变化的气化温度，并且通过提高LNG管路的出口的LNG的温度将工质乏汽的冷凝曲线和LNG的气化曲线相匹配，提高LNG冷能的利用率，减少换热过程中的冷热损失，从而进一步提高LNG冷能梯级发电系统的发电功率。
[0012]可选地，所述膨胀机还包括多级转动构件，所述工质蒸汽依次进入所述多级转动构件膨胀做功以形成所述不同压力的所述工质乏汽，来自所述多级转动构件的所述工质乏汽分别通过所述多个膨胀机出口排出。由此，工质蒸汽在膨胀机中能够分别膨胀做功，从而分别发电。
[0013]可选地，所述膨胀机进口的所述工质蒸汽的质量流量等于所述多个膨胀机出口的所述工质乏汽的质量流量之和。根据本方案，膨胀机做功时减少了能量损耗。
[0014]可选地，所述多个膨胀机出口的所述工质乏汽的质量流量相等或不等。由此提高冷能的利用率。
[0015]可选地，所述LNG吸收的能量等于所述多个膨胀机出口排出的所述工质乏汽释放的能量之和。由此提高LNG的冷能的利用率。
[0016]可选地，所述多个冷凝装置的所述工质乏汽的压力和/或温度沿LNG的流动方向依次升高。由此提高热交换效率和LNG冷能利用率。
[0017]可选地，所述热源为海水、空气、太阳能、地热能、热水、蒸汽、烟气、循环水或工艺流体。由此，能够有效地利用现有的物质的能量，达到节能环保的作用。
[0018]可选地，所述有机工质为甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、四氟乙烷、氨等的一种或多种组成的混合物。由此，能够有效地利用现有的物质的能量，达到节能环保的作用，同时可以很好的匹配有机工质液化温度和LNG气化温度，提高发电效率。
[0019]可选地，膨胀机为轴流式透平膨胀机、离心式透平膨胀机、径流式透平膨胀机或螺杆膨胀机中的一台或多台。由此，可以应用多种膨胀机，扩大适用范围。
[0020]本专利技术还提供一种发电方法，用于上述的LNG冷能梯级发电系统，所述发电方法包括：
[0021]根据所述LNG的气化温度和所述热源的温度选择所述有机工质的组成成分；
[0022]根据所述热源的温度匹配所述工质蒸汽的压力；
[0023]根据所述LNG的气化温度分别匹配所述多个冷凝装置预设的所述有机工质的压力，使得所述有机工质的温度与所述LNG的气化温度相匹配；
[0024]根据所述工质蒸汽的压力和预设的所述有机工质的压力选择所述膨胀机。
[0025]根据本专利技术的发电方法，用于上述的LNG冷能梯级发电系统，发电方法包括根据LNG的气化温度和热源的温度选择有机工质的组成成分，根据热源的温度匹配工质蒸汽的压力，根据LNG的气化温度分别匹配多个冷凝装置预设的有机工质的压力，使得有机工质的温度与LNG的气化温度相匹配，根据工质蒸汽的压力和预设的有机工质的压力选择膨胀机。
这样，能够有效地利用了LNG的气化过程中不断变化的气化温度，提高LNG冷能的利用率，减少换热过程中的冷热损失，从而选择合适的膨胀机。
附图说明
[0026]本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施方式及其描述，用来解释本专利技术的装置及原理。在附图中，
[0027]图1为根据本专利技术的一种优选的实施方式的LNG冷能梯级发电系统的原理图；
[0028]图2为图1所示的工质乏汽的冷凝曲线和LNG的气化温度曲线示意图；和
[0029]图3为根据本专利技术的一种优选的实施方式的发电方法的流程图。
[0030]附图标记说明：
[0031]100：LNG冷能梯级发电系统110：蒸发装置
[0032]111：热源管路112：蒸发管路
[0033]120：膨胀机121：第一膨胀机出口
[0034]122：第二膨胀机出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LNG冷能梯级发电系统，其特征在于，所述LNG冷能梯级发电系统包括：蒸发装置，所述蒸发装置包括工质管路，所述蒸发装置用于将热源与所述工质管路中的有机工质进行热交换以形成工质蒸汽；膨胀机，所述膨胀机包括一个膨胀机进口和多个膨胀机出口，所述膨胀机进口与所述蒸发装置的所述工质管路连通，以使得来自所述蒸发装置的所述工质蒸汽能够进入所述膨胀机以形成不同压力的工质乏汽，不同压力的所述工质乏汽分别从所述多个膨胀机出口排出；发电装置，所述发电装置与所述膨胀机传动连接，以将机械能转化为电能；多个冷凝装置，所述多个冷凝装置与所述多个膨胀机出口对应设置，所述多个冷凝装置经由管路并联在所述膨胀机和所述蒸发装置之间，且所述多个冷凝装置经由LNG管路串联，以使得不同压力的所述工质乏汽分别与所述多个冷凝装置中的LNG热交换以形成不同压力的有机工质；以及多个调压构件，所述多个调压构件分别设置在所述蒸发装置和所述多个冷凝装置之间的管路上，以用于将不同压力的所述有机工质的压力调整一致。2.根据权利要求1所述的LNG冷能梯级发电系统，其特征在于，所述膨胀机还包括多级转动构件，所述工质蒸汽依次进入所述多级转动构件膨胀做功以形成所述不同压力的所述工质乏汽，来自所述多级转动构件的所述工质乏汽分别通过所述多个膨胀机出口排出。3.根据权利要求2所述的LNG冷能梯级发电系统，其特征在于，所述膨胀机进口的所述工质蒸汽的质量流量等于所述多个膨胀机出口的所述工质乏汽的质量流...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜振兴，黄浩，张世程，姚海，王小柳，李昭新，李畅，李文亮，
申请(专利权)人：上海齐耀热能工程有限公司，
类型：发明
国别省市：