用于交变负荷的LNG冷能梯度回收的系统及调峰方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于交变负荷的LNG冷能梯度回收的系统及调峰方法。该系统包括一级冷能回收系统、二级冷能回收系统、三级冷能回收系统以及四级冷能回收系统。本发明专利技术的系统对LNG气化工艺中

【技术实现步骤摘要】
用于交变负荷的LNG冷能梯度回收的系统及调峰方法


[0001]本专利技术涉及一种LNG气化冷能利用回收系统，特别涉及一种用于交变负荷的LNG冷能梯度回收的系统及调峰方法。

技术介绍

[0002]LNG是天然气在脱酸脱水处理后，经过一系列低温冷冻液化工艺得到的
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162℃左右的液态碳氢混合物。在LNG接收站，需要将LNG气化成约
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5℃左右的NG后送入输气管网，气化过程放出大量的冷量，其复温至
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5℃的显热和汽化潜热合计约为830kj/kg。这一部分冷量常在LNG气化器中随着海水或空气流失至环境中，造成了大量的能源浪费。所以，通过特定的工艺技术利用LNG冷量有着非常显著的经济效益和社会效益。然而LNG从
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162℃左右气化至
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5℃左右，其整个温差范围广泛，如何有针对性的对LNG的冷能进行系统化的利用仍有待解决。
[0003]天然气的燃气轮机循环主要包括压气机、燃烧室、燃气轮机构成。其热循环为布雷顿循环，由定熵压缩过程1
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2、定压加热过程2
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3、定熵膨胀过程3
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4和定压放热过程4
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1组成。其燃气轮机入口的空气温度对燃气透平的工作效率影响明显，因为空气的密度随着温度的降低而降低，相同体积下的空气，在经过降温处理后进入燃气轮机，其燃烧效果更优。
[0004]由于天然气主要用于发电和城市燃气，故LNG的气化负荷随着时间和季节交替而波动。针对冬季而言，白昼发电负荷大，夜晚发电负荷相对小，平衡用电负荷是主要问题。而夏季的昼夜发电负荷交替，如何充分利用空气海水比热的差异来使系统效率最优依然是需要进一步解决的问题。
[0005]另外，因对天然气的需求负荷交替变化，故冷能利用设备的运行也交替拨动，而冷能利用装置的交替开停机也会对装置的服役年限存在不良影响。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：为了解决现有技术的问题，本专利技术提供了一种用于交变负荷的LNG冷能梯度回收的系统及调峰方法，对LNG气化工艺中
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162℃至
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5℃进行全温区范围的冷能回收，优化了天然气燃气轮机发电的效率，同时针对交变负荷下LNG冷能回收中换热媒介进行优化，并且进一步优化了天然气负荷交替变化影响的冷能回收装置服役年限的问题。
[0007]技术方案：本专利技术所述的一种用于交变负荷的LNG冷能梯度回收的系统，包括一级冷能回收系统、二级冷能回收系统、三级冷能回收系统以及四级冷能回收系统；
[0008]所述一级冷能回收系统包括多级压缩机、与多级压缩机出口连通的第二换热器、与第二换热器出口连通的第一换热器以及与第一换热器出口连通的空分装置，所述空分装置的出口与第二换热器的进口连通，所述多级压缩机的出口设置有用于分流的第一三通阀，所述第二换热器的出口设置有用于分流的第二三通阀，所述第一三通阀的出口与所述第二三通阀(TV
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2)的出口在第三三通阀的进口处汇合，第三三通阀的出口与所述三级冷能回收系统相连；
[0009]所述二级冷能回收系统包括工质循环回路、二级发电循环回路和碳捕集回路；工质循环回路包括第一冷媒罐、与第一冷媒罐出口连通的第一冷媒泵、与第一冷媒泵出口连通的第三换热器、与第三换热器出口连通的第四换热器、通过第四三通阀分别与第四换热器的出口连通的第五换热器以及第一膨胀发电机组，第一膨胀发电机组的出口以及第五换热器的出口分别与第五三通阀的两个进口连通，第五三通阀的出口与第三换热器的进口连通，第三换热器的出口与第六换热器的进口连通，第六换热器的出口与第一冷媒罐的进口连通，第五换热器的出口与三级冷能回收系统相连；
[0010]所述三级冷能回收系统包括三级发电循环回路和热源回路；所述三级发电循环回路包括第二冷媒罐、与第二冷媒罐的出口连通的第二冷媒泵、与所述第二冷媒泵的出口连通的第十换热器、与所述第十换热器的出口连通的第十一换热器，所述第十一换热器的出口与所述第三膨胀发电机组的进口相连，第三膨胀发电机组的出口与所述第十换热器的进口相连，所述第十换热器的热端出口与第十二换热器的进口相连，所述第十二换热器的热端出口与所述第二冷媒罐的进口相连；所述热源回路包括第三热源泵、与第三热源泵的出口连通的第十一换热器以及与所述第十一换热器的出口连通的第十三换热器；所述第三热源泵的进口送入海水或者所述第三热源泵的进口与所述二级冷能回收系统中的第五换热器的出口或与所述一级冷能回收系统中的第三三通阀相连；
[0011]所述四级冷能回收系统包括第十五换热器、与所述第十五换热器的进口连通的第九三通阀；所述第九三通阀的进口通过第一四通阀与所述三级冷能回收系统中的第十三换热器相连，所述第九三通阀的另一进口与外界海水相连。
[0012]本专利技术的一种优选结构为：还包括蓄冷系统，所述蓄冷系统包括第四冷媒罐、与第四冷媒罐出口连通的第四冷媒泵以及与所述第四冷媒泵的出口连通的第十四换热器。
[0013]本专利技术的一种优选结构为：所述二级发电循环回路包括串联设置的第七换热器以及燃气轮机增压发电机组，所述第七换热器的进口与碳捕集回路相连，所述第七换热器的出口与所述三级冷能回收系统相连，所述燃气轮机增压发电机组的出口与所述第七换热器的进口相连，所述第七换热器的出口与碳捕集回路相连。
[0014]本专利技术的一种优选结构为：所述碳捕集回路包括第一分离器、第四换热器、第七换热器、第八换热器、第二分离器以及第九换热器，所述第七换热器的进口与所述第八换热器的出口相连，所述第七换热器的出口与所述燃气轮机增压发电机组进口相连，所述第七换热器的进口与所述燃气轮机增压发电机组的出口相连，所述第七换热器的出口与所述第一分离器的进口相连，所述第一分离器的气体出口与所述第四换热器的进口相连，所述第四换热器的出口与所述第八换热器的进口连接，所述第八换热器的出口与所述第二分离器的进口相连，所述第二分离器的气体出口与所述第九换热器的进口相连，所述第九换热器的出口与外界碳捕集装置相连。
[0015]本专利技术的一种优选结构为：所述多级压缩机的进口与外界相连，所述第一换热器的进口与LNG泵出口相连，所述第一换热器的出口与所述二级冷能回收系统相连。
[0016]本专利技术的一种优选结构为：所述第一膨胀发电机组的出口通过第一球阀与所述第五三通阀进口相连，所述第五换热器的出口通过第二球阀与第五三通阀的进口相连，所述第六换热器的进口与所述一级冷能回收系统中的第一换热器相连，所述第六换热器的出口与所述碳捕集回路中的第九换热器的进口相连。
[0017]本专利技术的一种优选结构为：第十五换热器的出口与海水淡化装置相连，第十五换热器的冷源进口与天然气相连，第十五换热器的冷源出口与天然气用户端相连。
[0018]本专利技术利用所述的LNG冷能梯度回收的系统进行调峰的方法：
[0019](1)LNG气化负荷谷值，用电量峰值：打开第一膨胀发电机组、燃气轮机增压发电机组以及第三膨胀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于交变负荷的LNG冷能梯度回收的系统，包括一级冷能回收系统(100)、二级冷能回收系统(200)、三级冷能回收系统(300)以及四级冷能回收系统(400)；所述一级冷能回收系统(100)包括多级压缩机(MC
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1)、与多级压缩机(MC
‑
1)出口连通的第二换热器(H
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2)、与第二换热器(H
‑
2)出口连通的第一换热器(H
‑
1)以及与第一换热器(H
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1)出口连通的空分装置(AS)，所述空分装置(AS)的出口与第二换热器(H
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2)的进口连通，所述多级压缩机(MC
‑
1)出口设置有用于分流的第一三通阀(TV
‑
1)，所述第二换热器(H
‑
2)的出口设置有用于分流的第二三通阀(TV
‑
2)，所述第一三通阀(TV
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1)的出口与所述第二三通阀(TV
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2)的出口在第三三通阀(TV
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3)的进口处汇合，第三三通阀(TV
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3)的出口与所述三级冷能回收系统(300)相连；所述二级冷能回收系统(200)包括工质循环回路、二级发电循环回路和碳捕集回路；工质循环回路包括第一冷媒罐(T
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1)、与第一冷媒罐(T
‑
1)出口连通的第一冷媒泵(P
‑
1)、与第一冷媒泵(P
‑
1)出口连通的第三换热器(H
‑
3)、与第三换热器(H
‑
3)出口连通的第四换热器(H
‑
4)、通过第四三通阀(TV
‑
4)分别与第四换热器(H
‑
4)的出口连通的第五换热器(H
‑
5)以及第一膨胀发电机组(G
‑
1)，第一膨胀发电机组(G
‑
1)的出口以及第五换热器(H
‑
5)的出口分别与第五三通阀(TV
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5)的两个进口连通，第五三通阀(TV
‑
5)的出口与第三换热器(H
‑
3)的进口连通，第三换热器(H
‑
3)的出口与第六换热器(H
‑
6)的进口连通，第六换热器(H
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6)的出口与第一冷媒罐(T
‑
1)的进口连通，第五换热器(H
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5)的出口与三级冷能回收系统(300)相连；所述三级冷能回收系统(300)包括三级发电循环回路和热源回路；所述三级发电循环回路包括第二冷媒罐(T
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2)、与第二冷媒罐(T
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2)的出口连通的第二冷媒泵(P
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2)、与所述第二冷媒泵(P
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2)的出口连通的第十换热器(H
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10)、与所述第十换热器(H
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10)的出口连通的第十一换热器(H
‑
11)，所述第十一换热器(H
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11)的出口与所述第三膨胀发电机组(G
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3)的进口相连，第三膨胀发电机组(G
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3)的出口与所述第十换热器(H
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10)的进口相连，所述第十换热器(H
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10)的热端出口与第十二换热器(H
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12)的进口相连，所述第十二换热器(H
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12)的热端出口与所述第二冷媒罐(T
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2)的进口相连；所述热源回路包括第三热源泵(P
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3)、与第三热源泵(P
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3)的出口连通的第十一换热器(H
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11)以及与所述第十一换热器(H
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11)的出口连通的第十三换热器(H
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13)；所述第三热源泵(P
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3)的进口送入海水或者所述第三热源泵(P
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3)的进口与所述二级冷能回收系统(200)中的第五换热器(H
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5)的出口或与所述一级冷能回收系统(100)中的第三三通阀(TV
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3)相连；所述四级冷能回收系统(400)包括第十五换热器(H
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15)、与所述第十五换热器(H
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15)的进口连通的第九三通阀(TV
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9)；所述第九三通阀(TV
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9)的进口通过第一四通阀(FV
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1)与所述三级冷能回收系统(300)中的第十三换热器(H
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13)相连，所述第九三通阀(TV
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9)的另一进口与外界海水相连。2.根据权利要求1所述的用于交变负荷的LNG冷能梯度回收的系统，其特征在于，还包括蓄冷系统(500)，所述蓄冷系统(500)包括第四冷媒罐(T
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【专利技术属性】
技术研发人员：蒋庆峰，宋肖，谷家扬，蒋志勇，张忠宇，李文娟，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：