一种梯级利用的多级冷媒及蒸汽联合发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种能量梯级利用的多级冷媒及蒸汽联合发电系统。采用蒸汽循环发电系统、多级冷媒循环发电系统及LNG冷能梯级利用链共三级工质能源系统，其中蒸汽循环发电系统连接有蒸汽轮机低压缸、交流发电机组、冷凝系统及冷凝泵系统，并与换热器连接有LNG冷能梯级利用链。本实用新型专利技术充分利用了LNG存储与天然气使用过程中所蕴含的大量冷能及用户需求之间的温度匹配关系，采用具有较大温度、压力适应范围的冷媒工质(通常为CO2)，通过系统中温度、压力合理分配，供给不同温度、压力下的不同冷媒循环的热、冷端，实现冷媒不同温度下梯级膨胀做功发电，实现冷能的梯级、高效利用，具有显著的经济效益、社会效益和工程应用前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种梯级利用的多级冷媒及蒸汽联合发电系统

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[0001]本技术涉及能源转换利用
，尤其涉及一种能量梯级利用的多级冷媒及蒸汽联合发电系统。

技术介绍
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[0002]近年来，随着全球能源问题日益突出，我国对能源高效利用及其相关系统的技术发展给予了越来越多的支持。作为全球工业和能源的重要原料，作为储量丰富的清洁能源，LNG正受到各国日益关注。全球LNG工业发展于上世纪70年代。21世纪初，由于环境等因素，全球LNG容量增长率持续攀升。2009年全球LNG贸易量为2亿吨，美国能源信息署IEA预测到2030年全球LNG贸易量将增加5倍。2012 年中国累计进口LNG1465万吨，同比增长12.2％，是全球第三大LNG 进口国。
[0003]LNG是气态天然气通过低温工艺液化并精华而得到的低温液体混合物，常压下温度为
‑
162℃。每生产一吨LNG的动力能源消耗约 850kW
·
h，而LNG在接收站进行再气化过程中将释放出大量的冷能，约为830kJ/kg。若该冷能完全转化为动力，则一吨LNG可释放的冷量相当于240kW
·
h。在传统再气化工艺中，LNG携带的冷量被海水或空气带走，不仅造成极大的能源浪费，而且会对周围海域或站区的环境造成冷污染。
[0004]LNG气化温度范围为
‑
162℃至常温，其能量品位很高，若将其直接用于常规冷库，在大温差换热过程中将造成大量的损失，故对 LNG进行梯级利用是较好的方案。常用LNG冷能发电主要有直接膨胀法，利用低温泵对LNG加压至管网输送压力，与海水换热气化成高压天然气后，送至透平膨胀机做功，进而带动发电机发电，为其的温度和压力依据天然气用户的要求调整。但LNG冷能利用率很低，仅 24％。故对LNG冷能进行高效回收、实现能源梯级利用，尤其考虑实现LNG冷能发电领域，仍面临诸多挑战。

技术实现思路
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[0005]本技术的目的在于提供一种能量梯级利用的多级冷媒及蒸汽联合发电系统，以解决现有技术的不足。
[0006]本技术由如下技术方案实施：一种能量梯级利用的多级冷媒及蒸汽联合发电系统，包括蒸汽循环发电系统、多级冷媒循环发电系统及LNG冷能梯级利用链；
[0007]所述蒸汽循环发电系统包括蒸汽轮机低压缸、发电机组、冷凝机组和冷凝泵，所述蒸汽轮机低压缸轴端连接发电机组，所述蒸汽轮机低压缸排汽端连接冷凝机组，所述冷凝机组的冷凝出口连接冷凝泵；
[0008]所述多级冷媒循环发电系统包括冷媒汽轮机系统、冷媒梯级蒸发系统与梯级冷端系统，其中：
[0009]所述冷媒汽轮机系统包括高温冷媒汽轮机、中温冷媒汽轮机和低温冷媒汽轮机以及发电系统，所述冷媒梯级蒸发系统包括高温蒸发器、中温蒸发器和低温蒸发器，所述梯级冷端系统包括超低温冷凝器与超低温加压泵、次低温冷凝器与次低温加压泵以及低温冷凝
器与低温加压泵；所述高温冷媒汽轮机、中温冷媒汽轮机和低温冷媒汽轮机以及发电系统同轴依次连接，所述高温蒸发器输入端连接所述冷凝机组循环水出口，所述高温蒸发器、中温蒸发器和低温蒸发器依次连接，所述高温蒸发器、中温蒸发器和低温蒸发器蒸汽出口还分别连接高温冷媒汽轮机、中温冷媒汽轮机和低温冷媒汽轮机，所述高温冷媒汽轮机、中温冷媒汽轮机和低温冷媒汽轮机排汽端分别连接低温冷凝器、次低温冷凝器、超低温冷凝器，所述低温冷凝器、次低温冷凝器、超低温冷凝器出口分别连接低温加压泵、次低温加压泵、超低温加压泵，所述低温加压泵、次低温加压泵、超低温加压泵分别连接高温蒸发器、中温蒸发器和低温蒸发器冷媒进口；
[0010]所述冷端系统连接有LNG冷能梯级利用链和海水热交换系统，所述海水热交换系统包括第一换热器、第二换热器，所述第一换热器、第二换热器通过LNG冷链相连接；所述LNG冷能梯级利用链包括LNG 储罐、超低温冷库及低温冷库，所述LNG储罐、超低温冷库及低温冷库依次连接，所述LNG存储罐、超低温冷库及低温冷库输出端还分别连接超低温冷凝器、低温冷凝器、第一换热器。
[0011]进一步的，所述海水热交换系统由海水作为蒸汽循环冷源输入，通过第一换热器进入所述海水热交换系统，通过第二换热器流出所述海水热交换系统。
[0012]进一步的，所述低温蒸发器海水出口连接第二换热器。
[0013]进一步的，所述第一换热器海水出口连接冷凝机组。
[0014]进一步的，所述超低温冷凝器LNG出口还连接低温冷端回热器，所述低温冷凝器LNG出口还连接第一换热器。
[0015]进一步的，所述第二换热器天然气出口连接城市天然气管网。
[0016]本技术的优点：
[0017]采用蒸汽循环发电系统、多级冷媒循环发电系统及LNG冷能梯级利用链共三级工质能源系统，其中蒸汽循环发电系统连接有蒸汽轮机低压缸、交流发电机组、冷凝系统及冷凝泵系统，并与海水热交换器系统连接有LNG冷能梯级利用链，冷链通过低温工艺将LNG分为
ꢀ‑
162℃、
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40℃与
‑
20℃共三级冷能，常温冷端环境由海水提供。本技术充分利用了LNG存储与天然气使用过程中所蕴含的大量冷能及用户需求之间的温度匹配关系，采用具有较大温度、压力适应范围的冷媒工质(通常为CO2)，通过系统中温度、压力合理分配，供给不同温度、压力下的不同冷媒循环的热、冷端，实现冷媒不同温度下梯级膨胀做功发电，实现冷能的梯级、高效利用，具有显著的经济效益、社会效益和工程应用前景。
附图说明：
[0018]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本技术实施例的一种能量梯级利用的多级冷媒及蒸汽联合发电系统的原理图。
具体实施方式：
[0020]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0021]如图1所示，一种能量梯级利用的多级冷媒及蒸汽联合发电系统，包括蒸汽循环发电系统、多级冷媒循环发电系统及LNG冷能梯级利用链；
[0022]蒸汽循环发电系统包括蒸汽轮机低压缸1、发电机组2、冷凝机组21和冷凝泵22，蒸汽轮机低压缸1轴端连接发电机组2，蒸汽轮机低压缸1排汽端连接冷凝机组21，冷凝机组21冷凝排水口连接冷凝泵22；
[0023]多级冷媒循环发电系统包括冷媒汽轮机系统、冷媒梯级蒸发系统与冷媒梯级冷端系统，其中：冷媒汽轮机系统包括高温冷媒汽轮机3、中温冷媒汽轮机4和低温冷媒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梯级利用的多级冷媒及蒸汽联合发电系统，其特征在于，包括蒸汽循环发电系统、多级冷媒循环发电系统及LNG冷能梯级利用链；所述蒸汽循环发电系统包括蒸汽轮机低压缸(1)、发电机组(2)、冷凝机组(21)和冷凝泵(22)，所述蒸汽轮机低压缸(1)轴端连接发电机组(2)，所述蒸汽轮机低压缸(1)排汽端连接冷凝机组(21)，所述冷凝机组(21)的冷凝出口连接冷凝泵(22)；所述多级冷媒循环发电系统包括冷媒汽轮机系统、冷媒梯级蒸发系统与梯级冷端系统，其中：所述冷媒汽轮机系统包括高温冷媒汽轮机(3)、中温冷媒汽轮机(4)和低温冷媒汽轮机(5)以及发电系统(6)，所述冷媒梯级蒸发系统包括高温蒸发器(20)、中温蒸发器(19)和低温蒸发器(18)，所述冷端系统包括超低温冷凝器(17)与超低温加压泵(16)、次低温冷凝器(15)与次低温加压泵(14)以及低温冷凝器(13)与低温加压泵(12)；所述高温冷媒汽轮机(3)、中温冷媒汽轮机(4)和低温冷媒汽轮机(5)以及发电系统(6)同轴依次连接，所述高温蒸发器(20)输入端连接所述冷凝机组(21)循环水出口，所述高温蒸发器(20)、中温蒸发器(19)和低温蒸发器(18)依次连接，所述高温蒸发器(20)、中温蒸发器(19)和低温蒸发器(18)冷媒蒸汽出口还分别连接高温冷媒汽轮机(3)、中温冷媒汽轮机(4)和低温冷媒汽轮机(5)，所述高温冷媒汽轮机(3)、中温冷媒汽轮机(4)和低温冷媒汽轮机(5)分别连接低温冷凝器(13)、次低温冷凝器(15)、超低温冷凝器(17)，所述低温冷凝器(13)、次低温冷凝器(15)、超低温冷凝器(17)冷媒出口分别连接低温加压泵(12)、次低温加压泵(14)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：许春，陈辉，韩劲松，徐钢，
申请(专利权)人：吉能国际能源有限公司，
类型：新型
国别省市：