一种液化天然气冷能梯级利用系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术涉及冷能利用技术领域，提供了一种液化天然气冷能梯级利用系统及其工作方法，包括：二级朗肯循环发电单元和将液化天然气转换为气态天然气的液化天然气蒸发单元；天然气蒸发单元，包括第一级换热器及其后依次连接的多级换热器，所述第一级换热器用于与所述二级朗肯循环发电单元进行换热，所述多级换热器用于液化天然气与热源进行多级换热；二级朗肯循环发电单元中的第一级循环工质、第二级循环工质，是通过比对已定流股的吸热曲线与不同混合循环工质的冷凝曲线，选用的与已定流股的吸热曲线拟合度最高的冷凝曲线对应的混合循环工质。大大提高了能量利用率，降低了损失。损失。损失。

【技术实现步骤摘要】
一种液化天然气冷能梯级利用系统及其工作方法


[0001]本专利技术涉及冷能利用
，特别涉及一种液化天然气冷能梯级利用系统及其工作方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]大部分天然气以液化天然气的方式输送到，因此，液化天然气接收站蕴含大量冷能。利用液化天然气的冷能发电，能够达到节能减排的效果。学者已对液化天然气的冷能回收进行了大量研究，可用于轻烃分离、空气分离、海水淡化、制冷空调等。
[0004]但是，目前对液化天然气的冷能进行阶梯利用时，能量利用率较低，损失高。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种液化天然气冷能梯级利用系统及其工作方法，对液化天然气冷能进行梯级利用，且每个朗肯循环通过比对已定流股的吸热曲线与循环工质的冷凝曲线，选用与之拟合度较高的混合工质，大大提高了能量利用率，降低了损失。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术第一方面提供了一种液化天然气冷能梯级利用系统。
[0008]一种液化天然气冷能梯级利用系统，包括二级朗肯循环发电单元和将液化天然气转换为气态天然气的液化天然气蒸发单元；
[0009]所述天然气蒸发单元，包括第一级换热器及其后依次连接的多级换热器，所述第一级换热器用于与所述二级朗肯循环发电单元进行换热，所述多级换热器用于液化天然气与热源进行多级换热；
[0010]所述二级朗肯循环发电单元中的第一级循环工质，是通过比对液化天然气的吸热曲线与不同混合循环工质的冷凝曲线，选用的与液化天然气的吸热曲线拟合度最高的冷凝曲线对应的混合循环工质；所述二级朗肯循环发电单元中的第二级循环工质，是通过比对第一级循环工质的吸热曲线与不同混合循环工质的冷凝曲线，选用的与第一级循环工质的吸热曲线拟合度最高的冷凝曲线对应的混合循环工质。
[0011]进一步地，所述第一级循环工质的组分为甲烷、丙烷和乙烯。
[0012]进一步地，所述第二级循环工质的组分为甲烷、异戊烷和异丁烷。
[0013]进一步地，所述二级朗肯循环发电单元中的第一级循环发电单元，包括依次连接并构成循环的第二加压泵、第一换热器和第一膨胀机和所述第一级换热器，所述第一级换热器用于液化天然气与所述第一级循环工质进行换热。
[0014]进一步地，所述二级朗肯循环发电单元中第二级循环发电单元，包括依次连接并构成循环的第三加压泵、第二换热器和第二膨胀机和所述第一换热器，所述第一换热器用于所述第一级循环工质和所述第二级循环工质的进行换热，所述第二换热器用于所述第二
级循环工质与热源换热。
[0015]进一步地，所述热源来自锅炉废气回收装置；
[0016]所述锅炉废气回收装置包括超临界有机朗肯循环单元和碳分离单元；
[0017]所述超临界有机朗肯循环单元，用于对经过所述二级朗肯循环发电单元吸热后的锅炉废气，进行再次吸热；
[0018]所述碳分离单元，用于将再次吸热后的锅炉废气进行碳分离，分离出颗粒物、已液化的水分子、二氧化碳和碳氢化合物，且碳分离后的锅炉废气在所述多级换热器中的第三级换热器中，与液化天然气进行换热。
[0019]进一步地，所述锅炉废气回收装置还包括二氧化碳储存罐；
[0020]所述二氧化碳在所述多级换热器中的第二级换热器中，与液化天然气进行换热后，进入所述二氧化碳储存罐。
[0021]进一步地，所述热源来自地热系统，所述地热系统包括地热回收单元和超临界有机朗肯循环单元；
[0022]所述地热回收单元包括地热井、混合器和多路输液管道；所述混合器，用于将多路输液管道中的来源于地热井中的地热流股进行汇合，得到汇合地热流股；
[0023]所述超临界有机朗肯循环单元，用于对经过所述二级朗肯循环发电单元换热后的汇合地热流股，进行第二次换热，且二次换热后的地热流股在所述多级换热器中的第三级换热器中，与液化天然气进行第三次换热；
[0024]所述超临界有机朗肯循环单元，还用于对三次换热后的地热流股进行第四次换热，且四次换热后的地热流股回流到所述地热井。
[0025]进一步地，所述地热系统还包括冷库单元；
[0026]所述冷库单元，包括依次连接并构成循环的第五加压泵、冷库换热器和所述多级换热器中的第二级换热器，且所述冷库单元中的循环工质为异戊烷、丙烯和丙烷。
[0027]本专利技术第二方面提供了如第一方面所述一种液化天然气冷能梯级利用系统的工作方法，包括如下步骤：
[0028]液化天然气在所述第一级换热器中与所述二级朗肯循环发电单元进行换热；
[0029]与所述二级朗肯循环发电单元进行换热后的液化天然气，在所述依次连接的多级换热器中与热源进行多级换热，得到气态天然气。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0031]本专利技术所述的一种液化天然气冷能梯级利用系统，其对液化天然气冷能进行梯级利用，且每个朗肯循环通过比对已定流股的吸热曲线与循环工质的冷凝曲线，选用与之拟合度较高的混合工质，大大提高了能量利用率，降低了损失。
附图说明
[0032]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0033]图1为本专利技术实施例1的一种液化天然气冷能梯级利用系统的结构图；
[0034]图2(a)为本专利技术实施例1的单一工质与液化天然气冷凝曲线与液化天然气汽化曲线的匹配情况；
[0035]图2(b)为本专利技术实施例1的多种混合工质的冷凝曲线与液化天然气汽化曲线匹配情况；
[0036]图3为本专利技术实施例2的一种液化天然气冷能梯级利用系统的结构图；
[0037]图4为本专利技术实施例3的一种液化天然气冷能梯级利用系统的结构图。
具体实施方式
[0038]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0039]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0040]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0041]在本专利技术中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本专利技术各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本专利技术中任一部件或元件，不能理解为对本专利技术的限制。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液化天然气冷能梯级利用系统，其特征在于：包括二级朗肯循环发电单元和将液化天然气转换为气态天然气的液化天然气蒸发单元；所述天然气蒸发单元，包括第一级换热器及其后依次连接的多级换热器，所述第一级换热器用于与所述二级朗肯循环发电单元进行换热，所述多级换热器用于液化天然气与热源进行多级换热；所述二级朗肯循环发电单元中的第一级循环工质，是通过比对液化天然气的吸热曲线与不同混合循环工质的冷凝曲线，选用的与液化天然气的吸热曲线拟合度最高的冷凝曲线对应的混合循环工质；所述二级朗肯循环发电单元中的第二级循环工质，是通过比对第一级循环工质的吸热曲线与不同混合循环工质的冷凝曲线，选用的与第一级循环工质的吸热曲线拟合度最高的冷凝曲线对应的混合循环工质。2.如权利要求1所述的一种液化天然气冷能梯级利用系统，其特征在于：所述第一级循环工质的组分为甲烷、丙烷和乙烯。3.如权利要求1所述的一种液化天然气冷能梯级利用系统，其特征在于：所述第二级循环工质的组分为甲烷、异戊烷和异丁烷。4.如权利要求1所述的一种液化天然气冷能梯级利用系统，其特征在于：所述二级朗肯循环发电单元中的第一级循环发电单元，包括依次连接并构成循环的第二加压泵、第一换热器和第一膨胀机和所述第一级换热器，所述第一级换热器用于液化天然气与所述第一级循环工质进行换热。5.如权利要求1所述的一种液化天然气冷能梯级利用系统，其特征在于：所述二级朗肯循环发电单元中第二级循环发电单元，包括依次连接并构成循环的第三加压泵、第二换热器和第二膨胀机和所述第一换热器，所述第一换热器用于所述第一级循环工质和所述第二级循环工质的进行换热，所述第二换热器用于所述第二级循环工质与热源换热。6.如权利要求1所述的一种液化天然气冷能梯级利用系统，其特征在于：所述热源来自锅炉废气回收装置；所述锅炉废气回收装置包括超临界有机朗肯循环单元和碳分离单元；所述超临界有机朗肯循环单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈会格，祁金胜，张井志，徐锦锦，李官鹏，苗井泉，张斌，冯锐，王宗群，
申请(专利权)人：山东电力工程咨询院有限公司，
类型：发明
国别省市：