一种天然气冷能联合发电系统技术方案

本发明专利技术适用于天然气冷能回收利用领域，公开了天然气冷能联合发电系统，其包括膨胀发电单元、朗肯循环发电单元和半导体温差发电单元，将膨胀发电单元、朗肯循环发电单元与半导体温差发电单元相结合，在不改变膨胀发电单元、朗肯循环发电单元结构的前提下，联合半导体温差发电单元。半导体温差发电单元利用天然气输送管道内外温差进行温差发热，充分利用了天然气的冷能，提高了联合发电系统的冷能利用效率，而且还提升了天然气冷能发电项目的可操作性和经济性。作性和经济性。作性和经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种天然气冷能联合发电系统


[0001]本专利技术涉及天然气冷能回收利用领域，尤其涉及一种天然气冷能联合发电系统。

技术介绍

[0002]随着环境问题的日益严峻以及人们节能环保意识的增强，天然气作为一种清洁能源，在国民的生产生活中得到广泛的应用。液化天然气由于具有能量密度高、储运方便等优点，已成为天然气海上运输的主要模式。液化天然气天然气使用时，需要从
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162摄氏度复温至常温来使用，释放冷能大约为830
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860kJ/kg。1吨天然气经换热重新气化在理论上可利用的冷量约250kWh。对于一座年接收能力为300万吨天然气接收终端，年可利用冷能达7.5亿kWh。我国有二十多座天然气接收站，可用冷能十分可观。而传统的气化方法通常是直接通过海水气化器或者空气气化器将天然气气化过程中释放的冷能排放到海水或者空气中，不仅污染了环境，而且造成了极大的冷能浪费。因此，天然气冷能回收利用对实施节能减排战略具有重大意义。
[0003]目前，天然气冷能利用一般包括空气分离，冷冻仓库，低温破碎，海水淡化，冷能发电等。其中，天然气冷能发电是最具有实际可行性、利用彻底性，同时也是最可能大规模利用的方式。天然气冷能发电技术包括直接膨胀法、朗肯循环法、联合法等传统冷能发电技术，以及新型半导体温差发电技术等。但是上述天然气冷能发电技术不能充分利用天然气的冷能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种天然气冷能联合发电系统，其将膨胀发电单元、朗肯循环发电单元与半导体温差发电单元相结合，在不改变膨胀发电单元、朗肯循环发电单元结构的前提下，联合半导体温差发电单元。半导体温差发电单元利用天然气输送管道内外温差进行温差发热，充分利用了天然气的冷能，提高了联合发电系统的冷能利用效率，而且还提升了天然气冷能发电项目的可操作性和经济性。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供的方案是：
[0006]一种天然气冷能联合发电系统，包括膨胀发电单元、朗肯循环发电单元和半导体温差发电单元，所述膨胀发电单元包括第一换热器、第一膨胀机、第一发电机和第二换热器，所述朗肯循环发电单元包括第三换热器、第二膨胀机、第二发电机和所述第一换热器，所述第一换热器包括第一天然气输送管和套设在所述第一天然气输送管外的第一液体输送管，所述第二换热器包括第二天然气输送管和套设在所述第二天然气输送管外的第二液体输送管，所述第三换热器包括制冷工质输送管和套设在所述制冷工质输送管的第三液体输送管，所述第一天然气输送管的进口端用于与存储有液化天然气的天然气储罐相连，所述第一天然气输送管的出口端与所述第一膨胀机的入口端相连，所述第一发电机与所述第一膨胀机连接，所述第二天然气输送管的进口端与所述第一膨胀机的出口端相连，所述第二天然气输送管的出口端用于与天然气管网相连，所述第二液体输送管的进口端用于输入
换热海水，所述第二液体输送管的出口端用于输出换热海水，所述制冷工质输送管的进口端与所述第一液体输送管的出口端相连，且所述制冷工质输送管的进口端还用于输入制冷工质，所述制冷工质输送管的出口端与所述第二膨胀机连接，所述第二膨胀机的出口端与所述第一液体输送管的进口端相连，所述第二发电机与第二膨胀机连接，所述第三液体输送管的进口端用于输入换热海水，所述第三液体输送管的出口端用于输出换热海水，所述半导体温差发电单元包括第一发电模块、第二发电模块和第三发电模块，所述第一发电模块包覆在所述第一天然气输送管外侧，所述第二发电模块包覆在所述第二天然气输送管外侧，所述第三发电模块包覆在所述制冷工质输送管外侧。
[0007]优选地，所述第一发电模块包括热电模块以及包括包覆在所述热电模块上的导热板，所述导热板包覆在所述第一天然气输送管外侧。
[0008]优选地，所述热电模块与所述导热板通过高导热银浆粘结固定。
[0009]优选地，所述导热板与第一天然气输送管通过高导热银浆粘结固定。
[0010]优选地，所述导热板为高导热铜板。
[0011]优选地，所述第二发电模块包括热电模块以及包括包覆在所述热电模块上的导热板，所述导热板包覆在第二天然气输送管外侧。
[0012]优选地，所述第三发电模块包括热电模块以及包括包覆在所述热电模块上的导热板，所述导热板包覆在制冷工质输送管外侧。
[0013]优选地，所述第一换热器包括第一天然气进气管、第一天然气出气管、若干根间隔设置的所述第一天然气输送管、第一制冷工质集气管、第一制冷工质集液管、若干根所述第一液体输送管，所述第一液体输送管和所述第一天然气输送管一一对应，每根所述第一天然气输送管的一端均与所述第一天然气进气管连通，另一端均与所述第一天然气出气管连通，所述第一制冷工质集液管套设在所述第一天然气进气管外，所述第一制冷工质集气管套设在所述第一天然气出气管外，每根所述第一液体输送管的一端均与所述第一制冷工质集气管连通，另一端均与所述第一制冷工质集液管连通，所述第一天然气进气管用于与存储有液化天然气的天然气储罐相连，所述第一天然气出气管与所述第一膨胀机的入口端相连，所述第一制冷工质集气管与所述第二膨胀机的出口端相连，所述第一制冷工质集液管与所述制冷工质输送管的进口端相连。
[0014]优选地，所述第二换热器包括第二天然气进气管、第二天然气出气管、若干根间隔设置的所述第二天然气输送管、第一海水进液管、第一海水出液管、若干根所述第二液体输送管，所述第二液体输送管和所述第二天然气输送管一一对应，每根所述第二天然气输送管的一端与所述第二天然气进气管连通，另一端与所述第二天然气出气管连通，所述第一海水进液管套设在所述第二天然气出气管外，所述第一海水出液管套设在第二天然气进气管外，每根所述第二液体输送管的一端与所述第一海水进液管连通，另一端与所述第一海水出液管连通，所述第二天然气进气管与所述第一膨胀机的出口端相连，所述第二天然气出气管用于与天然气管网相连，所述第一海水进液管用于输入换热海水，所述第一海水出液管用于输出换热海水。
[0015]优选地，所述第三换热器包括第二制冷工质集气管、第二制冷工质集液管、若干根间隔设置的所述制冷工质输送管、第二海水进液管、第二海水出液管、若干根所述第三液体输送管，所述第三液体输送管和所述制冷工质输送管一一对应，每根所述制冷工质输送管
的一端与所述第二制冷工质集气管连通，另一端与所述第二制冷工质集液管连通，所述第二海水进液管套设在第二制冷工质集气管外，所述第二海水出液管套设在第二制冷工质集液管外，每根所述第三液体输送管的一端与所述第二海水进液管连通，另一端与所述第二海水出液管连通，所述第二制冷工质集气管与所述第二膨胀机连接，所述第二制冷工质集液管与所述第一液体输送管的出口端相连，所述第二海水进液管用于输入换热海水，所述第二海水出液管用于输出换热海水。
[0016]本专利技术提供的天然气冷能联合发电系统包括膨胀发电单元、朗肯循环发电单元和半导体温差发电单元，将膨胀发电单元、朗肯循环发电单元与半导体温差发电单元相结合，在不改变膨胀发电单元、朗肯循本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然气冷能联合发电系统，其特征在于，包括膨胀发电单元、朗肯循环发电单元和半导体温差发电单元，所述膨胀发电单元包括第一换热器、第一膨胀机、第一发电机和第二换热器，所述朗肯循环发电单元包括第三换热器、第二膨胀机、第二发电机和所述第一换热器，所述第一换热器包括第一天然气输送管和套设在所述第一天然气输送管外的第一液体输送管，所述第二换热器包括第二天然气输送管和套设在所述第二天然气输送管外的第二液体输送管，所述第三换热器包括制冷工质输送管和套设在所述制冷工质输送管的第三液体输送管，所述第一天然气输送管的进口端用于与存储有液化天然气的天然气储罐相连，所述第一天然气输送管的出口端与所述第一膨胀机的入口端相连，所述第一发电机与所述第一膨胀机连接，所述第二天然气输送管的进口端与所述第一膨胀机的出口端相连，所述第二天然气输送管的出口端用于与天然气管网相连，所述第二液体输送管的进口端用于输入换热海水，所述第二液体输送管的出口端用于输出换热海水，所述制冷工质输送管的进口端与所述第一液体输送管的出口端相连，且所述制冷工质输送管的进口端还用于输入制冷工质，所述制冷工质输送管的出口端与所述第二膨胀机连接，所述第二膨胀机的出口端与所述第一液体输送管的进口端相连，所述第二发电机与第二膨胀机连接，所述第三液体输送管的进口端用于输入换热海水，所述第三液体输送管的出口端用于输出换热海水，所述半导体温差发电单元包括第一发电模块、第二发电模块和第三发电模块，所述第一发电模块包覆在所述第一天然气输送管外侧，所述第二发电模块包覆在所述第二天然气输送管外侧，所述第三发电模块包覆在所述制冷工质输送管外侧。2.如权利要求1所述的天然气冷能联合发电系统，其特征在于，所述第一发电模块包括热电模块以及包括包覆在所述热电模块上的导热板，所述导热板包覆在所述第一天然气输送管外侧。3.如权利要求2所述的天然气冷能联合发电系统，其特征在于，所述热电模块与所述导热板通过高导热银浆粘结固定。4.如权利要求2所述的天然气冷能联合发电系统，其特征在于，所述导热板与第一天然气输送管通过高导热银浆粘结固定。5.如权利要求2所述的天然气冷能联合发电系统，其特征在于，所述导热板为高导热铜板。6.如权利要求1所述的天然气冷能联合发电系统，其特征在于，所述第二发电模块包括热电模块以及包括包覆在所述热电模块上的导热板，所述导热板包覆在第二天然气输送管外侧。7.如权利要求1所述的天然气冷能联合发电系统，其特征在于，所述第三发电模块包括热电模块以及包括包覆在所述热电模块上的导热板，所述导热板包覆在制冷工质输送管外侧。8.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周敏，黄荣进，李来风，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：