在使用混合LNG和LPG获得的流体的发电循环中产生电能和热能的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制备具有冷却性能的流体的方法，该流体通过低温热力学应用从混合LNG和LPG中得到，以及一种用于在发电循环中产生机械能和/或电能和热能的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在使用混合LNG和LPG获得的流体的发电循环中产生电能和热能的方法
本专利技术应用于再气化液化天然气(LNG)领域。
技术介绍
用于再气化液化天然气(LNG)的技术是已知的。液化天然气是主要由甲烷以及较小程度的其他轻质烃(例如乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、戊烷和氮气)组成的天然气混合物，在约-160℃下，该混合物由气态(其在环境温度下)转变为液态，以允许进行运输。液化设备位于天然气生产现场附近，而再气化设备(或“再气化终端”)位于用户附近。大多数设备(约85％)位于陆地上，而其余部分(约15％)在近海的平台或船上。对于每个再气化终端包括若干个再气化线以满足液化天然气负荷或要求是很普遍的，也是出于灵活性或技术需要(例如，用于维修线)的原因。再气化技术通常涉及在大气压下，在-160℃的温度下，将液化天然气储存在转鼓中，然后提供将气体压缩至约70–80bar、汽化和过热至约3℃的步骤。再气化139t/h所需的热功率为约27MWt，而电功率为约2.25MWe(如果考虑设备的其他辅机负载，则为4.85MWe；在4条再气化线上的设备的电负载最大值为19.4MWe)。在这些之中，在约70％的再气化终端中使用的开架式气化器(ORV)和浸没燃烧式气化器(SCV)是最多使用的，单独或彼此组合使用。开架式气化器(ORV)该技术使液态天然气(约70–80bar，在-160℃的温度下)在并排放置的铝管内部向上流动形成面板；随着流体的流动，逐渐发生汽化。热载体为在管的外表面上向下流动的海水，提供因温度不同汽化所需的热量。通过设计管的轮廓和表面粗糙度而特别优化该热交换，这样获得了在面板上均匀分布的海水薄膜。浸没燃烧式气化器(SCV)该技术利用通过浸没火焰燃烧器加热的软化水浴作为热载体；尤其是，燃料气体(FG)在燃烧区段中燃烧，所产生的烟气穿过带孔管的线圈(coil)，从该线圈中输出燃烧的气泡，该气泡加热水浴，从而还传递了冷凝热。液化天然气(LNG)在另一浸没在相同的软化热水浴中的不锈钢管的线圈中气化。相同浴的水保持循环，以确保均匀的温度分布。所排出的烟气反而又从SCV排气烟囱排出。特别是关于浸没燃烧式气化器(SCV)，这种技术使得燃料气体消耗量等于所产生的气体的约1.5％，它产生了降低水浴的pH的二氧化碳，因而需要用苛性钠处理，并且导致产生约50000t/年的CO2以再气化139t/h。相反，关于开架式气化器，这种技术可以部分地引起在管外部的海水冻结，尤其是在LNG较冷的区段中；此外：i)它可以在海水的温度为至少5℃至9℃的地理区域和/或季节(主要描述为亚热带地区)中被利用，ii)要预先处理海水以消除或减少可能会腐蚀管的锌涂层的重金属的含量，iii)其导致操作海水泵消耗的电能超过与ORV的高度发展相等的大地测量学水平差，相对于SCV技术(总设备功率等于24.2MWe)，每条再气化线额外消耗1.2MWe，iv)最后，该技术相当复杂，可从有限数量的供应商购得，尺寸也有限。因此，常规技术通常不允许产生设备所需的电能，导致大量的能量以冷能的形式损失。有机朗肯循环(RankineCycle)有机朗肯循环(ORC)广泛用于地热田和生物质应用或用于工业工艺中的废热回收。这种循环提供了在数十种可能的流体中选择工作流体的可能性，并允许实现高效的热力学循环，还适用于低源温度和小热源。此外，选择低沸点流体允许在超低温度下实现冷凝循环，而不引起冷冻问题或过硬的真空度。美国专利申请US2013/0160486(Ormat技术有限公司)描述了单级或双级压力循环，这些压力循环用单一流体操作，在两个水平上的循环内(再生)具有和不具有热交换；在一个实施方案中，使用两种不同流体操作两个级联循环，其中第一循环的热量仅用于蒸发第二流体，液化天然气用由第二流体的循环单独释放的热量汽化。如上述专利的图2和图6所示，由Ormat描述的循环使用纯物质作为发动机流体进行操作；的确，汽化/冷凝曲线表明温度保持恒定，以及作为实例提及的物质都是纯物质。这导致热力学上的缺点，转化为循环中可提取的较小的功率；图7、图7A、图7D和图7E中提出的构造试图通过从膨胀器中提取部分工作流体来避免这样的问题，以使得LNG的加热可以在靠近LNG加热曲线的两个热水平上进行调整。这种操作具有增大从ORC中可提取的功率的效果，但变得不平衡且使膨胀器复杂化，或为了消除这样的问题，其使用两个单独的膨胀器来产生接近ORC发动机流体冷凝曲线和LNG汽化曲线所需的两个热水平。现有技术文件JP2016148001描述了一种用于控制所谓的城市气体(气体燃料)的热值以减少蒸发和形成汽化气体(BOG)的方法；为此，将一定量的液化石油气(LPG)冷却并且添加到液化天然气(LNG)中。现有技术文件JPS57164183描述了一种用于从富乙烷流中连续制备用于朗肯发电循环中的发动机液体的方法，该富乙烷流是通过蒸馏液化天然气(LNG)得到的，向该液化天然气中添加丙烷和/或商用丁烷和戊烷等作为校正添加剂。现有技术文件JPH05271671描述了一种在通过将少量液化石油气(LPG)与液化天然气(LNG)混合来校正城市燃气(气体燃料)的热值的方法的范围内通过反渗透来连续纯化液化石油气(LPG)的方法。现有技术文件CN203240278描述了一种用于混合液化天然气和液化石油气以增加燃料混合物的热值的连续方法。现有技术文件JP2008115842描述了一种用于减少柴油驱动的柴油发动机中产生微粒的方法，向该柴油发动机中添加一定量的水以促进这些碳颗粒的催化燃烧。现有技术文件US4,444,015描述了一种用于通过两个朗肯级联循环产生动力的方法，这两个朗肯级联循环在热源和冷肼(以LNG为代表)之间操作，LNG汽化了；描述了一种通用发动机流体的用途，该通用发动机流体通过包含氮、氢和具有1至6个碳原子的烃或等量的卤化原子的混合物表示。因此，常规技术通常不允许产生设备所需的电能，并且导致大量的能量以冷能的形式损失。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人出乎意料地发现，液化天然气(LNG)和液化石油气(LPG)的混合物可以用作发电循环(powergeneratingcycle)(PGC)中的工作流体，该工作流体的残余热可以用于再气化液化天然气(LNG)。专利技术目的在第一目的中，描述了一种用于制备以液化天然气(LNG)和液化石油气(LPG)的混合物为代表的工作流体(IMR)的方法。通过这种方法获得的包含液化天然气(LNG)和液化石油气(LPG)的工作流体(IMR)代表本专利技术的第二目的。在第三目的中，描述了一种用于再气化液化天然气(LNG)的方法，该方法使用本专利技术的工作流体(IMR)。在第四目的中，描述了使用本专利技术的工作流体(IMR)的液化天然气(LNG)再气化线。根据第五目的，将在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在第一转鼓(530)中制备工作流体(IMR)的方法，包括以下步骤：/nI)在所述第一转鼓(530)中制备第一量(101)的液化天然气，/nII)向所述第一量(101)的液化天然气中添加第一量(210)的液化石油气，/nIII)使部分挥发性化合物蒸发，/nIV)可能降低压力，/nV)可能重复步骤II)、III)或IV)中的一个或多个直到达到所述工作流体(IMR)的冷凝温度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181010 IT 102018000009306;20181010 IT 10201800001.一种用于在第一转鼓(530)中制备工作流体(IMR)的方法，包括以下步骤：
I)在所述第一转鼓(530)中制备第一量(101)的液化天然气，
II)向所述第一量(101)的液化天然气中添加第一量(210)的液化石油气，
III)使部分挥发性化合物蒸发，
IV)可能降低压力，
V)可能重复步骤II)、III)或IV)中的一个或多个直到达到所述工作流体(IMR)的冷凝温度。


2.根据前述权利要求所述的方法，其中在步骤II)中，向1体积的液化天然气中添加相对于液化天然气0.25至1.2体积的液化石油气。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中将液化石油气进行初步纯化步骤。


4.根据前述权利要求所述的方法，其中所述纯化包括以下步骤：
1)其中将第一纯化量的液化石油气(200)输送至外部交换器(620)的壳体侧，从而得到第二纯化量的液化石油气(201)，
2)其中将从步骤1)得到的第二纯化量(201)的液化石油气输送至所述工作流体(530)的转鼓的内部线圈(610)，从而得到第三纯化量(202)的液化石油气，
3)其中将从步骤2)得到的第三量(202)的液化石油气输送至所述外部交换器(620)的管侧，在该处冷却步骤1)中在壳体侧流动的所述第一纯化量(200)的液化石油气，从而得到第四量(203)的液化石油气，
可能的步骤4)，其中将所述从步骤3)得到的第四量(203)的液化石油气在固体过滤器(630)中进一步过滤。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法得到的工作流体(IMR)。


6.一种用于制备根据前述权利要求中任一项所述的工作流体(IMR)的设备，包括用于将一定量的液化石油气添加至一定量的液化天然气中以产生所述工作流体(IMR)的第一转鼓(530)、用于所述液化天然气的第二转鼓(510)、用于所述液化石油气的第三转鼓(520)以及可能的用于纯化所述液化石油气的超低温过滤器(620)。


7.一种液化天然气流的再气化方法，包括在所述液化天然气和根据权利要求5得到的一定量的所述工作流体(IMR)之间进行热交换的步骤。


8.一种用于在使用工作流体(IMR)的发电循环中产生机械能和/或电能和热能的方法，其中所述工作流体(IMR)根据权利要求1至4中任一项所述的方法得到。


9.根据前...

【专利技术属性】
技术研发人员：马泰奥·贝拉，安东·马可·范托利尼，萨尔瓦托雷·德里纳迪斯，卢卡·戴维·英里士，
申请(专利权)人：萨伊博姆股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT