一种带冷能利用整体式中间介质汽化器及组成的发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种带冷能利用整体式中间介质汽化器，包括壳体，壳体内由第一隔板和第二隔板分隔形成依次并列布置的LNG汽化换热通道、中间循环介质换热通道和热源介质换热通道，若干热管组件穿过第一隔板，LNG汽化换热通道设置LNG进口和NG出口，中间循环介质换热通道设置低压气态中间循环介质进口和低压液态中间循环介质出口，热源介质换热通道分隔为中间循环介质蒸发区以及NG调温区，中间循环介质蒸发区设置高压气态中间循环介质出口和高压液态中间循环介质进口，NG调温区设置调温器NG进口和出口，调温器NG进口与NG出口相连。本发明专利技术还公开了由该汽化器构成的单级、多级级联式朗肯循环发电系统，以适应不同汽化量需求，对LNG冷能梯级利用的。

【技术实现步骤摘要】
一种带冷能利用整体式中间介质汽化器及组成的发电系统
本专利技术涉及一种汽化器及发电系统，特别是一种带冷能利用整体式中间介质汽化器及组成的发电系统。
技术介绍
天然气通常是以LNG的形式进行储运,在输送到用户终端前实现将-163℃左右温度的LNG提高到10℃～25℃的天然气(NG)，而汽化的过程一般在LNG汽化器中进行。由于液化天然气蕴含830～860MJ/t的冷量，利用高品位的冷能构建循环发电系统是大规模利用LNG冷量的主要方式。目前，全球LNG接收站常用的汽化器有三种类型，如开架式汽化器(ORV)、浸没燃烧式汽化器(SCV)、带中间传热介质汽化器(IFV)等，其中带中间循环介质汽化器以其结构紧凑、对不同水质和运行条件的海水适应性强、经济性好，且能避免加热流体的冰点问题等优点而成为LNG汽化的首选。但现有的整体式中间循环介质汽化器(IFV)大多采用海水汽化LNG，虽然汽化效率高、结构紧凑、运行稳定，但是大量的LNG汽化冷能无法直接利用，被海水带入大海。为利用LNG汽化冷能，只能将整体式中间循环介质汽化器(IFV)拆分为传统的预热器、蒸发器、冷凝器加上调温器等构成分置式的LNG冷能发电系统，不仅进一步增大系统功耗，而且带来所需占地面积及空间大的问题。虽然陆地接收站这一问题不突出，但对船舶及海上FSRU平台等对占地面积及空间有严格约束的LNG汽化场所，传统通过分置式中间循环介质汽化器形成的LNG冷能发电系统就难以甚至无法使用。公开号为CN110080846A的中国专利采用热管技术提出了一种带LNG冷能利用功能的整体式中间循环介质汽化器及发电系统，其优点在于利用了LNG汽化冷能发电，系统紧凑占用空间小，大大节省了设备投入，实现了系统高效节能减排的目标。但是该技术方案仅适用于汽化量比较小的情况下，中间循环介质引出的冷能仅构建单级朗肯循环发电系统。其存在以下两个问题：1、中间循环介质的冷凝及蒸发都放在汽化器壳体内的中间第二通道内，限制了中间循环介质的冷凝区域和蒸发区域的可分割性，即限制了冷凝器及蒸发器的布置数量。2、汽化器壳体内左边通过热管贯通三个通道换热，不仅带来与LNG以及中间循环介质交换热量的热源数目不具备可调整性，只能是一种(如海水)，而且使得中间循环介质蒸发区也不可分割。而由于应用对象LNG汽化冷能数量存在巨大差异(如不同船舶吨位大小差异很大，带来配置的主辅动力LNG汽化冷能量变化很大)，考虑到大汽化量冷能高效利用需构建二级乃至三级级联朗肯发电循环，此时必然需要多个冷凝器，且进一步低品位LNG汽化冷能利用时也需要有冷凝器，且这些冷凝器均按温度梯度依次安排与LNG进行换热，因此需要汽化器中与LNG交换热量的冷凝区足够长以便于进行分割形成多个冷凝(器)区。同时，多级级联朗肯循环一般有多个不同温度的热源，此时需要有多个对应不同循环介质的蒸发器。显然上述专利的技术方案无法满足该要求。
技术实现思路
针对上述现有技术缺陷，本专利技术的任务在于提供一种适应不同汽化量需求下构建LNG冷能高效利用系统的带冷能利用整体式中间介质汽化器。本专利技术的另一任务在于根据提供的一种带冷能利用整体式中间介质汽化器构成适应不同汽化量需求下的利用LNG冷能的发电系统。本专利技术技术方案如下：一种带冷能利用整体式中间介质汽化器，包括壳体，所述壳体内由第一隔板和第二隔板分隔形成依次并列布置的LNG汽化换热通道、中间循环介质换热通道和热源介质换热通道，所述第一隔板设有若干通孔，若干热管组件穿过所述通孔由所述LNG汽化换热通道延伸至所述中间循环介质换热通道，所述壳体上位于所述LNG汽化换热通道设置LNG进口和NG出口，所述壳体上位于所述中间循环介质换热通道设置低压气态中间循环介质进口和低压液态中间循环介质出口，所述海水换热通道由中隔板分隔为中间循环介质蒸发区和NG调温区，所述中间循环介质蒸发区由中间循环介质与热源介质热交换，所述NG调温区内由NG与热源介质热交换，所述壳体上位于所述中间循环介质蒸发区设置高压气态中间循环介质出口和高压液态中间循环介质进口，所述壳体上位于NG调温区设置调温器NG进口和调温器NG出口，所述调温器NG进口与所述NG出口相连。进一步地，所述第一隔板和所述第二隔板呈水平方向平行设置。进一步地，所述第一隔板的通孔为行列交错排列。进一步地，所述热管组件分为若干热管组，所述热管组从所述LNG进口向所述NG出口排列，靠近所述LNG进口的所述热管组的热管内部工作介质的沸点向靠近所述NG出口的所述热管组的热管内部工作介质的沸点依次增高。进一步地，所述热管组设有三个，包括第一热管组、第二热管组和第三热管组，所述第一热管组靠近所述LNG进口，所述第一热管组的热管工质为甲烷，所述第三热管组靠近所述NG出口，所述第三热管组的热管工质为丙烷，所述第二热管组位于所述第一热管组和所述第三热管组之间，所述第二热管组的热管工质为乙烷。进一步地，所述中间循环介质蒸发区设有第一热源介质管束，所述NG调温区设有第二热源介质管束，所述第一热源介质管束和所述第二热源介质管束呈水平设置。进一步地，所述中间循环介质换热通道依次分隔为若干中间循环介质冷凝区，所述分隔设置的若干中间循环介质冷凝区从所述LNG进口一侧向所述NG出口一侧依次排列，靠近所述LNG进口一侧的所述中间循环介质冷凝区的中间循环介质的温度向靠近所述NG出口一侧的所述中间循环介质冷凝区的中间循环介质的温度依次增高，每个所述中间循环介质冷凝区依据与LNG逆流换热方式分别设有所述低压气态中间循环介质进口和所述低压液态中间循环介质出口。进一步地，所述中间循环介质蒸发区分隔为若干中间循环介质蒸发子区，所述分隔设置的若干中间循环介质蒸发子区分别设置有高压液态中间循环介质进口和高压气态中间循环介质出口，同时热源介质依与循环介质逆流换热方式分别设置有进出口。一种发电系统，包括带冷能利用整体式中间介质汽化器、一个工质泵构成的增压模块和一个透平机构成的做功模块，所述低压液态中间循环介质出口连接所述增压模块的进口，所述增压模块的出口连接所述高压液态中间循环介质进口，所述高压气态中间循环介质出口连接所述做功模块的进口，所述做功模块的出口连接所述低压气态中间循环介质进口，构成一级朗肯循环发电系统。一种发电系统，包括按前述方式将中间循环介质冷凝换热通道依次分隔为若干中间循环介质冷凝区的带冷能利用整体式中间介质汽化器、、两个及以上工质泵组合构成的含有多路液态介质进口的增压模块和两个及以上透平机组合构成的含有多路气态介质出口的做功模块组成，每个所述中间循环介质冷凝区的低压液态中间循环介质出口分别连接至所述增压模块的多路液态介质进口，所述增压模块的出口连接所述中间循环介质蒸发区的高压液态中间循环介质进口，所述高压气态中间循环介质出口连接所述做功模块的进口，所述做功模块形成多路出口分别连接至每个所述中间循环介质冷凝区的低压气态中间循环介质进口，构成单一循环工质组成的多级并联级联式朗肯循环发电系统。一种发电系统，包括将中间循环介质冷凝换热通道以及中间循环介质蒸发区均分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带冷能利用整体式中间介质汽化器，其特征在于，包括壳体，所述壳体内由第一隔板和第二隔板分隔形成依次并列布置的LNG汽化换热通道、中间循环介质换热通道和热源介质换热通道，所述第一隔板设有若干通孔，若干热管组件穿过所述通孔由所述LNG汽化换热通道延伸至所述中间循环介质换热通道，所述壳体上位于所述LNG汽化换热通道设置LNG进口和NG出口，所述壳体上位于所述中间循环介质换热通道依与LNG逆流换热方式设置有低压气态中间循环介质进口和低压液态中间循环介质出口，所述热源介质换热通道由中隔板分隔为中间循环介质蒸发区和NG调温区，所述中间循环介质蒸发区由中间循环介质与热源介质热交换，所述NG调温区内由NG与热源介质热交换，所述壳体上位于所述中间循环介质蒸发区设置高压气态中间循环介质出口和高压液态中间循环介质进口，所述壳体上位于NG调温区设置调温器NG进口和调温器NG出口，所述调温器NG进口与所述NG出口相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种带冷能利用整体式中间介质汽化器，其特征在于，包括壳体，所述壳体内由第一隔板和第二隔板分隔形成依次并列布置的LNG汽化换热通道、中间循环介质换热通道和热源介质换热通道，所述第一隔板设有若干通孔，若干热管组件穿过所述通孔由所述LNG汽化换热通道延伸至所述中间循环介质换热通道，所述壳体上位于所述LNG汽化换热通道设置LNG进口和NG出口，所述壳体上位于所述中间循环介质换热通道依与LNG逆流换热方式设置有低压气态中间循环介质进口和低压液态中间循环介质出口，所述热源介质换热通道由中隔板分隔为中间循环介质蒸发区和NG调温区，所述中间循环介质蒸发区由中间循环介质与热源介质热交换，所述NG调温区内由NG与热源介质热交换，所述壳体上位于所述中间循环介质蒸发区设置高压气态中间循环介质出口和高压液态中间循环介质进口，所述壳体上位于NG调温区设置调温器NG进口和调温器NG出口，所述调温器NG进口与所述NG出口相连。


2.根据权利要求1所述的带冷能利用整体式中间介质汽化器，其特征在于，所述第一隔板和所述第二隔板呈水平方向平行设置。


3.根据权利要求1所述的带冷能利用整体式中间介质汽化器，其特征在于，所述第一隔板的通孔为行列交错排列。


4.根据权利要求1所述的带冷能利用整体式中间介质汽化器，其特征在于，所述热管组件分为若干热管组，所述热管组从所述LNG进口向所述NG出口排列，靠近所述LNG进口的所述热管组的热管内部工作介质的沸点向靠近所述NG出口的所述热管组的热管内部工作介质的沸点依次增高。


5.根据权利要求4所述的带冷能利用整体式中间介质汽化器，其特征在于，所述热管组设有三个，包括第一热管组、第二热管组和第三热管组，所述第一热管组靠近所述LNG进口，所述第一热管组的热管工质为甲烷，所述第三热管组靠近所述NG出口，所述第三热管组的热管工质为丙烷，所述第二热管组位于所述第一热管组和所述第三热管组之间，所述第二热管组的热管工质为乙烷。


6.根据权利要求1所述的带冷能利用整体式中间介质汽化器，其特征在于，所述中间循环介质蒸发区设有第一热源介质管束，所述NG调温区设有第二热源介质管束，所述第一热源介质管束和所述第二热源介质管束呈水平设置。


7.根据权利要求1所述的带冷能利用整体式中间介质汽化器，其特征在于，所述中间循环介质换热通道依次分隔为若干中间循环介质冷凝区，所述分隔设置的若干中间循环介质冷凝区从所述LNG进口一侧向所述NG出口一侧依次排列，靠近所述LNG进口一侧的所述中间循环介质冷凝区的中间循环介质的温度向靠近所述NG出口一侧的所述中间循环介质冷凝区的中间循环介质的温度依次增高，每个所述中间循环介质冷凝区依据与LNG逆流换热方式分别设有所述低压气态中间循环介质进口和所述低压液态中间循环介质出口。


8.根据权利要求7所述的带冷能利用整体式中间介质汽化器，其特征在于，所述中间循环介质蒸发区分隔为若干中间循环介质蒸发子区，所述分隔设置的若干中间循环介质蒸发子区分别设置有高压液态中间循环介质进口和高压气态中间循环介质出口，同时热源介质依与循环介质逆流换热方式分别设置有进出口。


9.一种发电系统，其特征在于，包括如权利要求1至6中任意一项所述的带冷能利用整体式中间介质汽化器、一个工质泵构成的增压模块和一个透平机构成的做功模块，所述低压液态中间循环介质出口连接所述增压模块的进口，所述增压模块的出口连接所述高压液态中间循环介质进口，所述高压气态中间循环介质出口连接所述做功模块的进口，所述做功模块的出口连接所述低压气态中间循环介质进口，构成一级朗肯循环发电系统。


10.一种发电系统，其特征在于，包括如权利要求7中所述的带冷能利用整体式中间介质汽化器、两个及以上工质泵组合构成的含有多路液态介质进口的增压模块和两个及以上透平机组合构成的含有多路气态介质出口的做功模块组成，每个所述中间循环介质冷凝区的低压液态中间循环介质出口分别连接至所述增压模块的多路液态介质进口，所述增压模块的出口连接所述中间循环介质蒸发区的高压液态中间循环介质进口，所述高压气态中间循环介质出口连接所述做功模块的进口，所述做功模块形成多...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚寿广，张子敬，王梦迪，沈晓宇，毛惠艺，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32