本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種適用于船舶的LNG冷能多級回收利用系統(tǒng)及其使用方法，該系統(tǒng)包括：由LNG儲(chǔ)罐(1)、加壓泵(2)、第一冷凝器(3)、第二冷凝器(8)、第一換熱器(13)、第二換熱器(14)和第三膨脹透平機(jī)(17)構(gòu)成的LNG汽化升溫膨脹主回路，該主回路與船舶上的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)連接；由第一冷凝器(3)、第一壓縮機(jī)(4)、第一蒸發(fā)器(5)、第一膨脹透平機(jī)(6)和第一發(fā)電機(jī)(7)構(gòu)成的第一級郎肯循環(huán)發(fā)電單元；由第二冷凝器(8)、第二壓縮機(jī)(9)、第二蒸發(fā)器(10)、第二膨脹透平機(jī)(11)和第二發(fā)電機(jī)(12)構(gòu)成的第二級郎肯循環(huán)發(fā)電單元；由第一換熱器(13)構(gòu)成的低溫供冷單元；由第二換熱器(14)、循環(huán)泵(16)和熱水器(15)構(gòu)成的LNG加熱低溫供熱單元；由第三膨脹透平機(jī)(17)和第三發(fā)電機(jī)(18)構(gòu)成的膨脹發(fā)電單元。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及能量的轉(zhuǎn)換利用領(lǐng)域，特別涉及一種適用于船舶的LNG(液化天然氣) 冷能多級回收利用系統(tǒng)及其使用方法。該系統(tǒng)依據(jù)LNG的汽化特性曲線對LNG冷能采用多級回收綜合利用的方式，提高了 LNG冷能的回收率。
技術(shù)介紹
隨著國家對減少碳排放和提高節(jié)能效率的要求日益提高，我國的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)將更加倚重天然氣。未來天然氣的供應(yīng)中，來自海外的LNG比重占較大份額。無論是從海外進(jìn)口的LNG，還是我國制取的LNG，在汽化時(shí)要放出大量的冷能，一般為830-860kJ/kg。世界各國都在努力探索提高LNG冷能利用率的途徑和方法，其中發(fā)電和供冷是主要途徑。目前， 利用LNG冷能發(fā)電的方法主要有直接膨脹循環(huán)、郎肯循環(huán)或二者的復(fù)合循環(huán)等。由于LNG 冷能釋放溫度跨度大，換熱溫差懸殊，造成冷火用損失大，LNG冷能利用效率難于提高，一般 LNG冷能利用率只有30 %左右。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種適用于船舶的LNG冷能多級回收利用系統(tǒng)。該系統(tǒng)依據(jù) LNG的汽化特性曲線對LNG冷能采用多級回收綜合利用的方式，提高了船舶上LNG冷能的回收率。本專利技術(shù)的另一目的是提供一種所述適用于船舶的LNG冷能多級回收利用系統(tǒng)的使用方法。所述的適用于船舶的LNG冷能多級回收利用系統(tǒng)包括I)、由LNG儲(chǔ)罐、加壓泵、第一冷凝器、第二冷凝器、第一換熱器、第二換熱器和第三膨脹透平機(jī)構(gòu)成的LNG汽化升溫膨脹主回路，該主回路與船舶上的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)連接；2)、由第一冷凝器、第一壓縮機(jī)、第一蒸發(fā)器、第一膨脹透平機(jī)和第一發(fā)電機(jī)構(gòu)成的第一級郎肯循環(huán)發(fā)電單元；3)、由第二冷凝器、第二壓縮機(jī)、第二蒸發(fā)器、第二膨脹透平機(jī)和第二發(fā)電機(jī)構(gòu)成的第二級郎肯循環(huán)發(fā)電單元；4)、由第一換熱器構(gòu)成的低溫供冷單元；5)、由第二換熱器、循環(huán)泵和熱水器構(gòu)成的LNG加熱低溫供熱單元；6)、由第三膨脹透平機(jī)和第三發(fā)電機(jī)構(gòu)成的膨脹發(fā)電單元。在所述LNG汽化升溫膨脹主回路中，LNG儲(chǔ)罐通過管路依次與加壓泵、第一冷凝器、第二冷凝器、第一換熱器、第二換熱器和第三膨脹透平機(jī)連接，該主回路為船舶上的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力燃?xì)狻Ｔ谒龅谝患壚煽涎h(huán)發(fā)電單元中，第一冷凝器通過管路依次與第一壓縮機(jī)、第一蒸發(fā)器和第一膨脹透平機(jī)連接并回到第一冷凝器構(gòu)成封閉的循環(huán)回路，在該循環(huán)回路中充有冷媒工質(zhì)I，第一膨脹透平機(jī)通過機(jī)械軸與第一發(fā)電機(jī)連接，第一蒸發(fā)器通過另一管路與船舶上的冷庫連接。在所述第二級郎肯循環(huán)發(fā)電單元中，第二冷凝器通過管路依次與第二壓縮機(jī)、第二蒸發(fā)器和第二膨脹透平機(jī)連接并回到第二冷凝器構(gòu)成封閉的循環(huán)回路，在該循環(huán)回路中充有冷媒工質(zhì)II，第二膨脹透平機(jī)通過機(jī)械軸與第二發(fā)電機(jī)連接，第二蒸發(fā)器通過另一管路與船舶上的冷庫連接。在所述低溫供冷單元中，第一換熱器通過另一管路與船舶上的空調(diào)連接。在所述LNG加熱低溫供熱單元中，第二換熱器通過管路依次與循環(huán)泵和熱水器連接并回到第二換熱器構(gòu)成封閉的循環(huán)回路，在該循環(huán)回路中充有工質(zhì)水，熱水器通過另一管路與船舶上的低溫供熱管路連接。在所述膨脹發(fā)電單元中，第三膨脹透平機(jī)通過機(jī)械軸與第三發(fā)電機(jī)連接。優(yōu)選地，所述冷媒工質(zhì)I包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、異丁烷、乙烯、丙烯、二氟甲烷、三氟甲烷、二氟乙烷、三氟乙烷、四氟乙烷和五氟乙烷中的一種或兩種以上的混合物。優(yōu)選地，所述冷媒工質(zhì)II包括包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、異丁烷、乙烯、丙烯、二氟甲烷、三氟甲烷、二氟 乙烷、三氟乙烷、四氟乙烷和五氟乙烷中的一種或兩種以上的混合物。優(yōu)選地，所述的熱水器是燃?xì)鉄崴鳌⑻柲軣崴骰蛴酂釤崴鳌Ｋ龅腖NG冷能多級回收綜合利用系統(tǒng)的使用方法如下在所述LNG汽化升溫膨脹主回路中，LNG儲(chǔ)罐輸出的LNG經(jīng)加壓泵加壓后送至第一冷凝器，在第一冷凝器中LNG吸收冷媒工質(zhì)I的熱量汽化為天然氣的飽和蒸汽，該飽和蒸汽在第二冷凝器中吸收冷媒工質(zhì)II的熱量后進(jìn)入第一換熱器，在第一換熱器中天然氣吸收熱量后繼續(xù)升溫，升溫后的天然氣進(jìn)入第二換熱器，在第二換熱器中天然氣吸收工質(zhì)水的熱量再次升溫，再次升溫后的天然氣進(jìn)入第三膨脹透平機(jī)膨脹做功，天然氣膨脹做功降溫后進(jìn)入船舶上的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)；在所述第一級郎肯循環(huán)發(fā)電單元中，冷媒工質(zhì)I在第一冷凝器中冷凝為低壓液態(tài)，然后經(jīng)第一壓縮機(jī)加壓為高壓液態(tài)后進(jìn)入第一蒸發(fā)器，在第一蒸發(fā)器中冷媒工質(zhì)I吸收所述低溫供冷管路的熱量蒸發(fā)為高壓氣態(tài)，該高壓氣態(tài)的冷媒工質(zhì)I進(jìn)入第一膨脹透平機(jī)，在第一膨脹透平機(jī)中膨脹做功后降壓為低壓氣態(tài)的冷媒工質(zhì)I，該低壓氣態(tài)的冷媒工質(zhì) I進(jìn)入第一冷凝器再次冷凝為低壓液態(tài)繼續(xù)下一次循環(huán)，冷媒工質(zhì)I在第一膨脹透平機(jī)中所做的功轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并通過機(jī)械軸驅(qū)動(dòng)第一發(fā)電機(jī)發(fā)電；在所述第二級郎肯循環(huán)發(fā)電單元中，冷媒工質(zhì)II在第二冷凝器中冷凝為低壓液態(tài)，然后經(jīng)第二壓縮機(jī)加壓為高壓液態(tài)后進(jìn)入第二蒸發(fā)器，在第二蒸發(fā)器中冷媒工質(zhì)II吸收所述低溫供冷管路的熱量蒸發(fā)為高壓氣態(tài)，該高壓氣態(tài)的冷媒工質(zhì)II進(jìn)入第二膨脹透平機(jī)，在第二膨脹透平機(jī)中膨脹做功后降壓為低壓氣態(tài)的冷媒工質(zhì)II，該低壓氣態(tài)的冷媒工質(zhì)II進(jìn)入第二冷凝器再次冷凝為低壓液態(tài)繼續(xù)下一次循環(huán)，冷媒工質(zhì)II在第二膨脹透平機(jī)中所做的功轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并通過機(jī)械軸驅(qū)動(dòng)第二發(fā)電機(jī)發(fā)電；在所述低溫供冷單元中，第一換熱器通過另一管路給船舶上的空調(diào)供冷；在所述LNG加熱低溫供熱單元中，工質(zhì)水在第二換熱器中向LNG汽化升溫膨脹主回路中的天然氣釋放熱量，然后經(jīng)循環(huán)泵驅(qū)動(dòng)進(jìn)入熱水器，工質(zhì)水被熱水器加熱后再次進(jìn)入第二換熱器繼續(xù)下一次循環(huán)，熱水器的余熱通過低溫供熱管路輸出，用于加熱船舶上的生活用水；在所述膨脹發(fā)電單元中，天然氣在第三膨脹透平機(jī)中所做的功轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并通過機(jī)械軸驅(qū)動(dòng)第三發(fā)電機(jī)發(fā)電。本專利技術(shù)具有如下有益效果本專利技術(shù)依據(jù)LNG汽化曲線的分段特性，構(gòu)建了兩級郎肯循環(huán)和一級膨脹循環(huán)發(fā)電單元，并為提高LNG冷能利用率設(shè)置了低溫供冷單元和低溫供熱單元，實(shí)現(xiàn)了船舶上的LNG 冷能多級回收綜合利用。理論計(jì)算表明，在SMPa的工作壓力下，所述系統(tǒng)的LNG冷能的綜合利用率可達(dá)38%以上，如降低工作壓力，LNG冷能的綜合利用率還可進(jìn)一步提高。附圖說明圖I為本專利技術(shù)實(shí)施例I的適用于船舶的LNG冷能多級回收利用系統(tǒng)的示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本專利技術(shù)的
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
作進(jìn)一步的描述。實(shí)施例I如圖I所示，本專利技術(shù)提供的適用于船舶的LNG冷能多級回收利用系統(tǒng)包括I)、由LNG儲(chǔ)罐I、加壓泵2、第一冷凝器3、第二冷凝器8、第一換熱器13、第二換熱器14和第三膨脹透平機(jī)17構(gòu)成的LNG汽化升溫膨脹主回路，該主回路與船舶上的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)連接；2)、由第一冷凝器3、第一壓縮機(jī)4、第一蒸發(fā)器5、第一膨脹透平機(jī)6和第一發(fā)電機(jī) 7構(gòu)成的第一級郎肯循環(huán)發(fā)電單元；3)、由第二冷凝器8、第二壓縮機(jī)9、第二蒸發(fā)器10、第二膨脹透平機(jī)11和第二發(fā)電機(jī)12構(gòu)成的第二級郎肯循環(huán)發(fā)電單元；4)、由第一換熱器13構(gòu)成的低溫供冷單元；5)、由第二換熱器14、循環(huán)泵16和熱水器15構(gòu)成的LNG加熱低溫供熱單元；6)、由第三膨脹透平機(jī)17和第三發(fā)電機(jī)18構(gòu)成的膨脹發(fā)電單元；在所述系統(tǒng)中，各單兀的連接關(guān)系如下在所述LNG汽化升溫膨脹主回路中，LNG儲(chǔ)罐I通過管路依次與加壓泵2、第一冷凝器3、第二冷凝器8、第一換熱器13、第二換熱器14本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
適用于船舶的LNG冷能多級回收利用系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：1)、由LNG儲(chǔ)罐(1)、加壓泵(2)、第一冷凝器(3)、第二冷凝器(8)、第一換熱器(13)、第二換熱器(14)和第三膨脹透平機(jī)(17)構(gòu)成的LNG汽化升溫膨脹主回路，該主回路與船舶上的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)連接；2)、由第一冷凝器(3)、第一壓縮機(jī)(4)、第一蒸發(fā)器(5)、第一膨脹透平機(jī)(6)和第一發(fā)電機(jī)(7)構(gòu)成的第一級郎肯循環(huán)發(fā)電單元；3)、由第二冷凝器(8)、第二壓縮機(jī)(9)、第二蒸發(fā)器(10)、第二膨脹透平機(jī)(11)和第二發(fā)電機(jī)(12)構(gòu)成的第二級郎肯循環(huán)發(fā)電單元；4)、由第一換熱器(13)構(gòu)成的低溫供冷單元；5)、由第二換熱器(14)、循環(huán)泵(16)和熱水器(15)構(gòu)成的LNG加熱低溫供熱單元；6)、由第三膨脹透平機(jī)(17)和第三發(fā)電機(jī)(18)構(gòu)成的膨脹發(fā)電單元；在所述LNG汽化升溫膨脹主回路中，LNG儲(chǔ)罐(1)通過管路依次與加壓泵(2)、第一冷凝器(3)、第二冷凝器(8)、第一換熱器(13)、第二換熱器(14)和第三膨脹透平機(jī)(17)連接，該主回路為船舶上的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力燃?xì)猓辉谒龅谝患壚煽涎h(huán)發(fā)電單元中，第一冷凝器(3)通過管路依次與第一壓縮機(jī)(4)、第一蒸發(fā)器(5)和第一膨脹透平機(jī)(6)連接并回到第一冷凝器(3)構(gòu)成封閉的循環(huán)回路，在該循環(huán)回路中充有冷媒工質(zhì)I，第一膨脹透平機(jī)(6)通過機(jī)械軸與第一發(fā)電機(jī)(7)連接，第一蒸發(fā)器(5)通過另一管路與船舶上的冷庫連接；在所述第二級郎肯循環(huán)發(fā)電單元中，第二冷凝器(8)通過管路依次與第二壓縮機(jī)(9)、第二蒸發(fā)器(10)和第二膨脹透平機(jī)(11)連接并回到第二冷凝器(8)構(gòu)成封閉的循環(huán)回路，在該循環(huán)回路中充有冷媒工質(zhì)II，第二膨脹透平機(jī)(11)通過機(jī)械軸與第二發(fā)電機(jī)(12)連接，第二蒸發(fā)器(10)通過另一管路與船舶上的冷庫連接；在所述低溫供冷單元中，第一換熱器(13)通過另一管路與船舶上的空調(diào)連接；在所述LNG加熱低溫供熱單元中，第二換熱器(14)通過管路依次與循環(huán)泵 (16)和熱水器(15)連接并回到第二換熱器(14)構(gòu)成封閉的循環(huán)回路，在該循環(huán)回路中充有工質(zhì)水，熱水器(15)通過另一管路與船舶上的低溫供熱管路連接；在所述膨脹發(fā)電單元中，第三膨脹透平機(jī)(17)通過機(jī)械軸與第三發(fā)電機(jī)(18)連接。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：江衛(wèi)，王平，
申請(專利權(quán))人：北京天成山泉電子科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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