一种双燃料动力船LNG冷能与主机余热利用系统及工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种双燃料动力船LNG冷能与主机余热利用系统，该系统包括纵向两级并联朗肯循环和横向三级嵌套朗肯循环。利用两级并联朗肯循环系统替代原有船舶余热利用的余热锅炉利用系统，并在该两级并联朗肯循环的基础上增加了LNG横向三级嵌套朗肯循环，将360℃涡轮出口高温烟气分别用于以海水为冷源的两级并联朗肯循环和以LNG为冷源的三级嵌套朗肯循环，实现了LNG冷能与主机余热的高效利用。并且将第一级有机朗肯循环与低温冷库并联，将第三级跨临界CO2朗肯循环与高温冷库和空调循环并联。本发明专利技术通过有效整合LNG汽化回路和高温烟气冷却回路，并根据不同时空环境下船舶的需求，在满足船舶需求的基础上提高冷能综合利用率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种双燃料动力船LNG冷能与主机余热利用系统及工作方法


[0001]本专利技术涉及一种船舶热能与LNG冷能的利用系统及工作方法，特别是涉及一种双燃料动力船LNG冷能与主机余热利用系统及工作方法。

技术介绍

[0002]LNG用于运输和储存的主要优点是LNG的体积比气态NG少600倍，其密度约为400kg/m3，使得LNG的能量密度明显高于NG。在运输和储存期间，LNG保持在几乎大气压和
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162℃的温度。双燃料动力船舶航行过程中使用LNG，则需要重新将其汽化为气态天然气。每千克的LNG汽化能够释放出830kJ的冷能，倘若能够合理地利用或回收LNG汽化所释放的这部分冷能，必定能收获相当可观的经济和环境效益。
[0003]中国专利技术专利CN 112539091 A提出了一种双燃料动力船LNG冷能梯级综合利用系统，采用横向三级嵌套的朗肯循环发电将LNG燃料冷能逐级利用发电，并且将第三级跨临界CO2朗肯循环与蓄冷循环、冷库+空调循环并联，从而共同形成实现春、秋、冬季需用的发电+冷库的冷能利用，实现夏季需用的发电+冷库+空调的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双燃料动力船LNG冷能与主机余热利用系统，其特征在于，包括：LNG蒸发侧，由LNG依次经过第一级增压、第一级换热、第二级增压和第二级换热后进入两条蒸发路径中的至少一条形成气态，所述两条蒸发路径的一条为第三级换热，另一条为依次经过高温冷库换热和空调换热；第一级有机朗肯循环发电单元，所述第一级有机朗肯循环发电单元的循环回路为第一级发电工质增压后依次通过低温冷库换热、所述第二级换热、所述第三级换热后由烟气加热，并进行膨胀做功后通过所述第一级换热再重新增压的回路；第二级有机朗肯循环发电单元，所述第二级有机朗肯循环发电单元的循环回路为第二级发电工质增压后依次通过所述第三级换热再由烟气加热，并进行膨胀做功后通过所述第二级换热再重新增压的回路；第三级跨临界朗肯循环发电单元，所述第三级跨临界朗肯循环发电单元的循环回路为第三级发电工质增压后通过第一回热再由烟气加热，并进行膨胀做功后依次通过所述第一回热、所述第三级换热后再重新增压的回路，所述第一回热为增压后的所述第三级发电工质与膨胀做功后的所述第三级发电工质换热；第四级跨临界朗肯循环发电单元，所述第四级跨临界朗肯循环发电单元的循环回路为第四级发电工质增压后通过第二回热再进行第一烟气加热并进行膨胀做功后依次通过所述第二回热、中间换热、第一海水冷凝再重新增压的回路；第五级有机朗肯循环发电单元，所述第五级有机朗肯循环发电单元的循环回路为第五级发电工质增压后通过所述中间换热后进行膨胀做功，然后通过第二海水冷凝再重新增压的回路；以及烟气侧，由烟气先对第四级发电工质加热后再分别对第三级发电工质和第二级发电工质加热；其中所述第一级换热所述LNG向膨胀做功后的所述第一级发电工质吸热，所述第二级换热为所述LNG和经所述低温冷库换热后的所述第一级发电工质共同向膨胀做功后的所述第二级发电工质吸热，所述第三级换热为所述LNG、经过第二级换热后的所述第一级发电工质、增压后的所述第二级发电工质共同向增压前的所述第三级发电工质吸热，所述高温冷库换热为高温冷库制冷工质经蒸发制冷后向所述LNG放热，所述空调换热为空调制冷工质经蒸发制冷后向所述LNG放热，所述低温冷库换热为低温冷库制冷工质经蒸发制冷后向增压后的所述第一级发电工质放热，所述中间换热为由第一海水冷凝前的第四级发电工质向增压后的第五级发电工质放热。2.根据权利要求1所述的双燃料动力船LNG冷能与主机余热利用系统，其特征在于，所述第四级跨临界朗肯循环发电单元的循环回路中增压后的所述第四级发电工质先经过第二烟气加热然后进行第二回热，所述第二烟气加热时的烟气为对第四级发电工质加热后的烟气。3.根据权利要求1所述的双燃料动力船LNG冷能与主机余热利用系统，其特征在于，所述第三级跨临界朗肯循环发电单元的循环回路中所述第三级发电工质经过所述第一回热后经过第三烟气加热进行第一次膨胀做功然后再经过第四烟气加热进行第二次膨胀做功，第三烟气加热和第四烟气加热时的烟气均为对第四级发电工质加热后的烟气。4.根据权利要求1所述的双燃料动力船LNG冷能与主机余热利用系统，其特征在于，所
述LNG蒸发侧包括依次连接的LNG储罐、一级LNG增压泵、第一级LNG换热器、二级LNG增压泵、第二级LNG换热器和分流器，所述分流器的出口分别连接第一阀门和第二阀门，所述第一阀门连接第三级LNG换热器，所述第二阀门后依次连接高温冷库换热器和空调换热器，所述第三级LNG换热器和所述空调换热器共同连接汇流器；所述第一级朗肯循环发电单元由包括第一级发电工质泵、低温冷库换热器、所述第二级LNG换热器、所述第三级LNG换热器、...

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