一种零碳排放的LNG燃料动力船冷能余热综合梯级利用系统技术方案

本发明专利技术涉及一种零碳排放的LNG燃料动力船冷能余热综合梯级利用系统，属于能源利用技术领域。包括LNG冷能梯级利用子系统、尾气余热梯级利用子系统和CO

【技术实现步骤摘要】
一种零碳排放的LNG燃料动力船冷能余热综合梯级利用系统
本专利技术涉及一种零碳排放的LNG燃料动力船冷能余热综合梯级利用系统，属于能源利用

技术介绍
随着中国提出2060年碳中和目标，发布“十四五”节能减排综合工作方案，以及国际海事组织(IMO)发布实施2020年排放新规，船舶行业正不断探索新的节能减排措施。LNG即液化天然气被公认为是地球上最干净的化石能源，有望成为未来船舶环保燃料之一。LNG燃料在使用过程中需要汽化后通入主机进行燃烧，在1个标准大气压下，温度由-162℃升高至0℃，可释放约8.5×105kJ/t的冷量，具有十分巨大的利用价值。此外，天然气在发动机内燃烧后会产生300℃以上的高温废气，如果直接排放会同时造成大量的低温余热资源的浪费与热污染。船舶的用电、空调、冷库以及淡水是船舶必不可少的重要组成部分，其间存在的大量冷热交换为热工转换为冷能与余热的利用提供了有利的条件。结合LNG动力船动力设备配置与实际运行工况，利用LNG冷能和尾气余热解决船舶用电、空调制冷、冷库制冷以及淡水的需求，同时实现尾气CO2的回收捕捉，可以极大程度地减少LNG冷能与尾气余热的浪费，提高船舶能源利用率，实现船舶能源利用系统的节能减排。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决如何提高船舶能源利用率，实现船舶能源利用系统节能减排的技术问题。为达到解决上述问题的目的，本专利技术所采取的技术方案是提供一种零碳排放的LNG燃料动力船冷能余热综合梯级利用系统，包括LNG储罐、换热器、天然气透平和船舶主机；LNG储罐通过换热器依次和天然气透平、船舶主机连接；还包括LNG冷能梯级利用子系统、尾气余热梯级利用子系统和CO2液化捕获子系统；LNG冷能梯级利用子系统包括载冷剂储箱和载冷剂应用端；LNG储罐和载冷剂储箱之间通过换热器连接，载冷剂储箱与载冷剂应用端连接；尾气余热梯级利用子系统包括换热器三和蒸汽透平；船舶主机通过换热器三和蒸汽透平连接；CO2液化捕获子系统包括换热器三、海水淡化蒸发器、汽水分离器和液态CO2储罐；船舶主机通过换热器三和海水淡化蒸发器连接，海水淡化蒸发器通过汽水分离器和液态CO2储罐连接。优选地，所述LNG储罐和换热器之间设有输送泵一，所述LNG储罐和天然气透平之间并联设有换热器一和换热器二。优选地，所述汽水分离器通过换热器一和液态CO2储罐连接。优选地，所述载冷剂应用端通过换热器二与载冷剂储箱回收端连接。优选地，所述载冷剂应用端包括低温冷库、高温冷库、空调器和海水淡化系统。优选地，所述海水淡化系统包括海水过滤器、海水淡化蒸发器和海水淡化冷凝器；海水过滤器通过海水淡化蒸发器和海水淡化冷凝器连接；海水淡化冷凝器通过换热器二与载冷剂储箱回收端连接。优选地，所述海水淡化冷凝器与载冷剂储箱输出端之间设有输送泵二。优选地，所述天然气透平和船舶主机之间设有压力传感器和温度传感器。优选地，所述输送泵一和换热器一之间设有阀门一；输送泵一和换热器二之间设有阀门二。优选地，所述载冷剂储箱输出端设有阀门三；载冷剂储箱与低温冷库之间设有阀门四；载冷剂储箱与高温冷库之间设有阀门五；载冷剂储箱与空调器之间设有阀门六。相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供一种零碳排放的LNG燃料动力船冷能余热综合梯级利用系统，包括LNG冷能梯级利用子系统，尾气余热梯级利用子系统和CO2液化捕获子系统，可同时实现LNG冷能梯级利用，尾气余热梯级利用和CO2的液化捕获，能够满足船舶用电、冷库制冷、空调制冷、海水淡化等需求。极大程度地减少了LNG冷能与尾气余热的浪费，提高船舶能源利用率，同时能够液化捕获CO2，减少碳排放，实现船舶能源利用系统的节能减排，以满足国家碳中和目标以及节能减排国家战略的需要。附图说明图1为本专利技术结构原理示意图；附图标记：1.LNG储罐；2.安全阀；3.输送泵一；4.阀门一；5.阀门二；6.换热器一；7.液态CO2储罐；8.换热器二；9.载冷剂储箱；10.低温冷库；11.高温冷库；12.空调器；13.天然气透平；14.压力传感器；15.温度传感器；16.船舶主机；17.换热器三；18.蒸汽透平；19.输送泵二；20.海水过滤器；21.海水淡化蒸发器；22.海水淡化冷凝器；23.汽水分离器；24.阀门三；25.阀门四；26.阀门五；27.阀门六。具体实施方式为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下：如图1所示，本专利技术提供一种零碳排放的LNG燃料动力船冷能余热综合梯级利用系统，包括LNG储罐1、换热器、天然气透平13和船舶主机16；LNG储罐1通过换热器依次和天然气透平13、船舶主机16连接；还包括LNG冷能梯级利用子系统、尾气余热梯级利用子系统和CO2液化捕获子系统；LNG冷能梯级利用子系统包括载冷剂储箱9和载冷剂应用端；LNG储罐1和载冷剂储箱9之间通过换热器连接，载冷剂储箱9与载冷剂应用端连接；尾气余热梯级利用子系统包括换热器三17和蒸汽透平18；船舶主机16通过换热器三17和蒸汽透平18连接；CO2液化捕获子系统包括换热器三17、海水淡化蒸发器21、汽水分离器23和液态CO2储罐7；船舶主机16通过换热器三17和海水淡化蒸发器21连接，海水淡化蒸发器21通过汽水分离器23和液态CO2储罐7连接。LNG储罐1和换热器之间设有输送泵一3，LNG储罐1和天然气透平13之间并联设有换热器一6和换热器二8。汽水分离器23通过换热器一6和液态CO2储罐7连接。载冷剂应用端通过换热器二8与载冷剂储箱9回收端连接。载冷剂应用端包括低温冷库10、高温冷库11、空调器12和海水淡化系统。海水淡化系统包括海水过滤器20、海水淡化蒸发器21和海水淡化冷凝器22；海水过滤器20通过海水淡化蒸发器21和海水淡化冷凝器22连接；海水淡化冷凝器22通过换热器二8与载冷剂储箱9回收端连接。海水淡化冷凝器22与载冷剂储箱9输出端之间设有输送泵二19。天然气透平13和船舶主机16之间设有压力传感器14和温度传感器15。输送泵一3和换热器一6之间设有阀门一4；输送泵一3和换热器二8之间设有阀门二5。载冷剂储箱9输出端设有阀门三24；载冷剂储箱9与低温冷库10之间设有阀门四25；载冷剂储箱9与高温冷库11之间设有阀门五26；载冷剂储箱9与空调器12之间设有阀门六27。为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是：结合LNG动力船动力设备配置与实际运行工况，利用LNG冷能和尾气余热解决船舶用电、空调、冷库以及淡水的需求，同时回收尾气中的CO2，实现船舶尾气的零碳排放，极大程度地减少LNG冷能与尾气余热的浪费，提高船舶能源利用率，实现船舶能源利用系统的节能减排。为实现上述目的，本专利技术提出一种零碳排放的LNG燃料动力船冷能余热综合梯级利用系统，包括LNG冷能梯级利用子系统，尾气余热梯级利用子系统，CO2液化捕获子系统，各子系统协调运行，同时解决船舶用电、空调制冷、冷库制冷及淡水饮用需求。高压液态LNG本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种零碳排放的LNG燃料动力船冷能余热综合梯级利用系统，包括LNG储罐、换热器、天然气透平和船舶主机；LNG储罐通过换热器依次和天然气透平、船舶主机连接；其特征在于：还包括LNG冷能梯级利用子系统、尾气余热梯级利用子系统和CO

【技术特征摘要】
1.一种零碳排放的LNG燃料动力船冷能余热综合梯级利用系统，包括LNG储罐、换热器、天然气透平和船舶主机；LNG储罐通过换热器依次和天然气透平、船舶主机连接；其特征在于：还包括LNG冷能梯级利用子系统、尾气余热梯级利用子系统和CO2液化捕获子系统；LNG冷能梯级利用子系统包括载冷剂储箱和载冷剂应用端；LNG储罐和载冷剂储箱之间通过换热器连接，载冷剂储箱与载冷剂应用端连接；尾气余热梯级利用子系统包括换热器三和蒸汽透平；船舶主机通过换热器三和蒸汽透平连接；CO2液化捕获子系统包括换热器三、海水淡化蒸发器、汽水分离器和液态CO2储罐；船舶主机通过换热器三和海水淡化蒸发器连接，海水淡化蒸发器通过汽水分离器和液态CO2储罐连接。


2.如权利要求1所述的一种零碳排放的LNG燃料动力船冷能余热综合梯级利用系统，其特征在于：所述LNG储罐和换热器之间设有输送泵一，所述LNG储罐和天然气透平之间并联设有换热器一和换热器二。


3.如权利要求2所述的一种零碳排放的LNG燃料动力船冷能余热综合梯级利用系统，其特征在于：所述汽水分离器通过换热器一和液态CO2储罐连接。


4.如权利要求3所述的一种零碳排放的LNG燃料动力船冷能余热综合梯级利用系统，其特征在于：所述载冷剂应用端通过换热器二与载冷剂储箱回收端连接。


5.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭佳杰，陈勇，陈旭，王树信，林睿，代黎博，贺天智，
申请(专利权)人：中国船舶工业集团公司第七零八研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31