燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力的液化天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力的液化天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)，包括三套燃?xì)廨啓C(jī)動力系統(tǒng)、三套超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)動力系統(tǒng)和天然氣液化生產(chǎn)系統(tǒng)。本發(fā)明中燃?xì)廨啓C(jī)使用天然氣作為燃料，對于燃?xì)廨啓C(jī)的排氣作為超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)動力系統(tǒng)的熱源實現(xiàn)燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力循環(huán)，而燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力循環(huán)所產(chǎn)生的動力供應(yīng)整個液化天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)所需的動力，整個系統(tǒng)所生產(chǎn)的液化天然氣供應(yīng)輸出，提高了系統(tǒng)的效率。本發(fā)明能夠提供穩(wěn)定的動力來源，供應(yīng)整個系統(tǒng)自身使用，生產(chǎn)的液化天然氣供應(yīng)輸出，提高了系統(tǒng)整體效率，同時為超臨界二氧化碳布雷頓動力循環(huán)的運(yùn)用以及液化天然氣的生產(chǎn)提供了新的思路。
【專利說明】燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力的液化天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明屬于天然氣生產(chǎn)的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力的液化天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]液化天然氣(Liquefied Natural Gas)簡稱LNG,是如今世界增長最快的一種燃料。LNG是指在超低溫(_162°C)、低壓(一個大氣壓)條件下的液態(tài)天然氣，其組分主要為:甲烷(CH4), LNG無色、無味、無毒并且無腐蝕性，其體積約為同質(zhì)量氣態(tài)天然氣體積的1/600，也就是說每立方米LNG氣化后可得到600立方米的天然氣。LNG的密度約為同體積水的45%。由于產(chǎn)地不同，LNG的成分也會略有變化，其中甲烷的變化范圍為85%?98%。這正也是不同產(chǎn)地的液化天然氣熱值和氣化率不同的原因，其密度也會出現(xiàn)相應(yīng)的波動。
[0003]LNG在生產(chǎn)中經(jīng)過預(yù)處理，甲烷的含量超過90%。其污染物排放量都有大大的降低。另外，在城市冬季用氣高峰期間，LNG可以作為城市燃?xì)庹{(diào)峰的重要手段，所以市場廣闊。LNG作為汽車燃料，一氧化碳、碳煙的排放量大幅度降低，對改善環(huán)境質(zhì)量將起到極其重要的作用。國家環(huán)境保護(hù)法規(guī)和汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的出臺為LNG汽車發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間，也促進(jìn)了汽車工業(yè)的快速發(fā)展。
[0004]基礎(chǔ)研究是工業(yè)快速發(fā)展的必要保障，加速LNG工業(yè)的國產(chǎn)化對降低我國的LNG生產(chǎn)成本，推進(jìn)我國的LNG技術(shù)水平的提高具有重要意義。另外，LNG工業(yè)是一個技術(shù)密集和高附加值的產(chǎn)業(yè)，它的工業(yè)鏈中涉及很多設(shè)備生產(chǎn)，發(fā)展這一工業(yè)必將刺激國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。利用超臨界流體擬臨界區(qū)物性突變現(xiàn)象，將壓縮機(jī)運(yùn)行點(diǎn)設(shè)置在擬臨界溫度附近的大密度區(qū)，將換熱器運(yùn)行點(diǎn)設(shè)置在擬臨界溫度之后的低密度區(qū)，可以在保證氣體冷卻的前提下，降低壓縮功耗，實現(xiàn)較高的效率。超臨界流體的這一性質(zhì)使其作為能量轉(zhuǎn)換工質(zhì)時具有明顯的優(yōu)勢。二氧化碳(CO2)由于其臨界壓力相對適中(7.38 MPa)，具有較好的穩(wěn)定性和核物理性質(zhì)，在一定的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出惰性氣體的性質(zhì)，以及其無毒、儲量豐富、天然存在等特性，被認(rèn)為是最具應(yīng)用前景的能量傳輸和能量轉(zhuǎn)換工質(zhì)之一。由于超臨界二氧化碳(S-CO2)在一定的運(yùn)行參數(shù)范圍內(nèi)密度較大且無相變，因此以超臨界二氧化碳(S-CO2)為工質(zhì)的壓縮機(jī)、氣輪機(jī)等動力系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小。布雷頓循環(huán)每個組合可以產(chǎn)出20麗的電力，占用空間只有四個立方米。超臨界二氧化碳(S-CO2)布雷頓(Brayton)循環(huán)輪機(jī)通常用于大型熱力和核能發(fā)電方面，包括下一代動力反應(yīng)堆，目標(biāo)是最終取代蒸汽驅(qū)動的朗肯循環(huán)輪機(jī)(效率較低，高溫條件存在腐蝕性，同時由于需要非常大的輪機(jī)和冷凝器來處理多余的蒸汽，占用空間是30倍)。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力的液化天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)，該生產(chǎn)系統(tǒng)能夠提高系統(tǒng)整體效率，同時能為超臨界二氧化碳(S-CO2)布雷頓(Brayton)動力循環(huán)的運(yùn)用提供新思路。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力的液化天然氣生產(chǎn)系統(tǒng),包括三套燃?xì)廨啓C(jī)動力系統(tǒng)、三套超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)動力系統(tǒng)和一套天然氣液化生產(chǎn)系統(tǒng)；其中，
[0008]每一套燃?xì)廨啓C(jī)動力系統(tǒng)包括第一壓縮機(jī)組，第一壓縮機(jī)組上設(shè)有空氣入口，第一壓縮機(jī)組的氣體出口與燃燒器的氣體入口連接，燃燒器上設(shè)有燃料入口，燃燒器的出口與燃?xì)馔钙降倪M(jìn)口連接，燃?xì)馔钙降某隹谂c換熱器的第一進(jìn)口連接；
[0009]每一套超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)動力系統(tǒng)包括回?zé)崞?，回?zé)崞鞯牡蜏貍?cè)流體入口與第二壓縮機(jī)組的流體出口連通，回?zé)崞鞯牡蜏貍?cè)流體出口與對應(yīng)一套燃?xì)廨啓C(jī)動力系統(tǒng)中換熱器的第二進(jìn)口相連通，回?zé)崞鞯母邷貍?cè)流體進(jìn)口與蒸汽透平的出口連通，回?zé)崞鞯母邷貍?cè)流體出口與冷卻器的進(jìn)口連通，冷卻器的出口與第二壓縮機(jī)組的進(jìn)口連通，對應(yīng)一套燃?xì)廨啓C(jī)動力系統(tǒng)中換熱器的出口與蒸汽透平的進(jìn)口連通；
[0010]天然氣液化生產(chǎn)系統(tǒng)包括分液罐，分液罐上設(shè)有天然氣入口，分液罐的出口通過管道與過濾器入口連接，過濾器的出口與脫CO2塔的進(jìn)口連接，脫CO2塔的出口與干燥器的入口連接，干燥器的出口與中壓丙烷換熱器的天然氣入口連接，中壓丙烷換熱器的天然氣出口與低壓丙烷換熱器的天然氣入口連接，中壓丙烷換熱器的丙烷出口與中壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)的入口相連，中壓丙烷換熱器的丙烷入口與中壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)的出口相連，低壓丙烷換熱器的天然氣出口與高壓天然氣分離器的入口連接，低壓丙烷換熱器的丙烷出口與低壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)的入口相連，低壓丙烷換熱器的丙烷入口與低壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)的出口相連，高壓天然氣分離器通過管道重新與低壓丙烷換熱器連接，作為液相返回的通道，低壓丙烷換熱器與高壓天然氣分離器之間安裝有第一節(jié)流閥，高壓天然氣分離器的出口與乙烯換熱器的天然氣進(jìn)口連接，乙烯換熱器的天然氣出口與中壓LNG換熱器的天然氣進(jìn)口連接，乙烯換熱器的乙烯出口與乙烯制冷循環(huán)壓縮機(jī)的入口相連，乙烯換熱器的乙烯入口與乙烯制冷循環(huán)壓縮機(jī)的出口相連，中壓LNG換熱器的出口與中壓天然氣分離器連接，中壓天然氣分離器通過管道重新與中壓LNG換熱器連接，作為氣相的回收通道，中壓LNG換熱器與中壓天然氣分離器之間安裝有第二節(jié)流閥，中壓天然氣分離器的出口與低壓LNG換熱器的進(jìn)口連接，低壓LNG換熱器的出口與低壓天然氣分離器的進(jìn)口連接，低壓LNG換熱器與低壓天然氣分離器之間安裝第三節(jié)流閥，低壓天然氣分離器的出口與LNG儲槽的進(jìn)口連接，低壓天然氣分離器和LNG儲槽通過管道重新與低壓LNG換熱器連接，作為氣相的回收通道，低壓LNG換熱器通過管道重新與中壓LNG換熱器連接，作為氣相的回收通道；
[0011]中壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)軸與第一套燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力系統(tǒng)中燃機(jī)透平以及第一套超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)動力系統(tǒng)中蒸汽透平的轉(zhuǎn)軸相連；
[0012]低壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)軸與第二套燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力系統(tǒng)中的燃機(jī)透平以及第二套超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)動力系統(tǒng)中蒸汽透平的轉(zhuǎn)軸相連；
[0013]乙烯制冷循環(huán)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)軸與第三套燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力系統(tǒng)中燃機(jī)透平以及第三套超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)動力系統(tǒng)中蒸汽透平的轉(zhuǎn)軸相連。
[0014]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于:LNG儲槽上還設(shè)置有LNG外輸接口。
[0015]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于:每一套燃?xì)廨啓C(jī)動力系統(tǒng)中的換熱器還設(shè)有連接煙囪的出口。
[0016]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于:分液罐上還設(shè)有去除原料天然氣中的液體的出口。
[0017]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于:中壓丙烷換熱器上還設(shè)有連接液相返流冷量回收的接收裝置的出口。
[0018]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于:中壓LNG換熱器上還設(shè)有連接液相返流冷量回收的第一接收裝置和第二接收裝置的出口。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):
[0020]本發(fā)明燃?xì)廨啓C(jī)動力系統(tǒng)包括壓縮機(jī)組，該壓縮機(jī)組的氣體出口與燃燒器的入口相連，燃燒器的出口與燃機(jī)透平的進(jìn)口相連，經(jīng)過預(yù)處理的燃料和經(jīng)由壓縮機(jī)組壓縮的空氣在燃燒器中混合燃燒，形成高溫燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)馔钙阶龉?，燃?xì)馔钙捷敵鰟恿?，燃?xì)馔钙降呐艢膺M(jìn)入換熱器進(jìn)行換熱，換熱后的乏汽從煙?排出。
[0021]本發(fā)明超臨界二氧化碳(S-CO2)布雷頓(Brayton)循環(huán)動力系統(tǒng)包括回?zé)崞鳎責(zé)崞鞯牡蜏貍?cè)流體入口與壓縮機(jī)組的出口連通，回?zé)崞鞯牡蜏貍?cè)流體出口與換熱器的進(jìn)口相連通，回?zé)崞鞯母邷貍?cè)流體進(jìn)口與氣輪機(jī)的出口連通，回?zé)崞鞯母邷貍?cè)流體出口與冷卻器的進(jìn)口連通，低溫低壓的二氧化碳?xì)怏w經(jīng)壓縮機(jī)組壓縮升壓，再經(jīng)回?zé)崞鞲邷貍?cè)流體預(yù)熱后，進(jìn)入換熱器進(jìn)行換熱，吸收熱量后直接進(jìn)入蒸汽透平做功，蒸汽透平通過軸系輸出動力，做功后的乏氣經(jīng)回?zé)崞髦械蜏貍?cè)流體冷卻后，再由冷卻器冷卻至所需的壓縮機(jī)組入口溫度，最后從冷卻器出口進(jìn)入壓縮機(jī)組，實現(xiàn)閉式循環(huán)。
[0022]本發(fā)明天然氣液化裝置系統(tǒng)包括分液罐，原料天然氣進(jìn)入天然氣液化裝置系統(tǒng)后，首先進(jìn)入分液罐去除原料氣中的液體，去除液體后的天然氣然后進(jìn)入過濾器過濾掉粒徑大的液體和固體，過濾后的天然氣進(jìn)入脫CO2塔，用一乙醇胺(MEA)法脫除CO2，脫CO2后的天然氣用分子篩干燥器進(jìn)行脫水處理。預(yù)處理流程中有兩臺干燥器切換使用，其中一臺干燥，另一臺再生。凈化后的天然氣，依次進(jìn)入利用丙烷制冷循環(huán)的中壓丙烷換熱器和低壓丙烷換熱器，然后經(jīng)過第一節(jié)流閥節(jié)流降溫后，進(jìn)入高壓天然氣分離器進(jìn)行氣液分離，液相返流，冷量回收，產(chǎn)生的氣相依次經(jīng)過利用乙烯制冷循環(huán)的乙烯換熱器和中壓LNG換熱器冷卻，冷卻后，再經(jīng)過第二節(jié)流閥進(jìn)行節(jié)流降溫，節(jié)流降溫后進(jìn)入中壓天然氣分離器，在中壓天然氣分離器中產(chǎn)生的液相進(jìn)一步經(jīng)低壓LNG換熱器冷卻以及第三節(jié)流閥節(jié)流后進(jìn)入低壓天然氣分離器，在低壓天然氣分離器中，氣相返流冷量回收，液相流入LNG儲罐儲存。
[0023]本發(fā)明使用天然氣作為燃?xì)廨啓C(jī)的燃料，對于燃?xì)廨啓C(jī)的排氣作為超臨界二氧化碳(S-CO2)布雷頓(Brayton)循環(huán)動力系統(tǒng)的熱源實現(xiàn)燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力循環(huán)，而燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力循環(huán)所產(chǎn)生的動力供應(yīng)整個液化天然氣(LNG)生產(chǎn)系統(tǒng)所需的動力，整個系統(tǒng)所生產(chǎn)的液化天然氣(LNG)供應(yīng)輸出，既提供了穩(wěn)定的動力來源，又提高了系統(tǒng)的整體效率。綜合了燃?xì)廨啓C(jī)動力系統(tǒng)、超臨界二氧化碳(S-CO2)布雷頓(Brayton)循環(huán)動力系統(tǒng)和天然氣液化生產(chǎn)系統(tǒng)，提供穩(wěn)定的動力來源，供應(yīng)整個系統(tǒng)自身使用，生產(chǎn)的液化天然氣(LNG)供應(yīng)輸出，提高了系統(tǒng)整體效率，同時為超臨界二氧化碳(S-CO2)布雷頓(Brayton)動力循環(huán)的運(yùn)用以及液化天然氣(LNG)的生產(chǎn)提供了新的思路。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0024]圖1是本發(fā)明燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力的液化天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中:1、第一壓縮機(jī)組，2、燃燒器，3、燃?xì)馔钙剑?、換熱器組，5、回?zé)崞鳎?、冷卻器，7、第二壓縮機(jī)組，8、蒸汽透平，9、分液罐，10、過濾器，11、脫CO2塔，12、干燥器，13、中壓丙烷換熱器，14、中壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)，15、低壓丙烷換熱器，16、低壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)，17、第一節(jié)流閥，18、高壓天然氣分離器，19、乙烯換熱器，20、乙烯制冷循環(huán)壓縮機(jī)，21、中壓LNG換熱器，22、第二節(jié)流閥，23、中壓天然氣分離器，24、低壓LNG換熱器，25、第三節(jié)流閥，26、低壓天然氣分離器，27、LNG儲罐。
【【具體實施方式】】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0027]參見圖1，本發(fā)明燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力的液化天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)，包括燃?xì)廨啓C(jī)動力系統(tǒng)、超臨界二氧化碳(S-CO2)布雷頓(Brayton)循環(huán)動力系統(tǒng)和天然氣液化生產(chǎn)系統(tǒng)。
[0028]其中，燃?xì)廨啓C(jī)動力系統(tǒng)包括第一壓縮機(jī)組1、燃燒器2、燃?xì)馔钙?和換熱器4，第一壓縮機(jī)組I上設(shè)有空氣入口，燃燒器2上設(shè)有燃料入口，第一壓縮機(jī)組I的氣體出口與燃燒器2的入口連通，燃燒器2的出口與燃?xì)馔钙?的進(jìn)口相連通，燃?xì)馔钙?的出口與換熱器4的第一進(jìn)口相連通；經(jīng)預(yù)處理的燃料和經(jīng)由第一壓縮機(jī)組I壓縮的空氣在燃燒器2中混合燃燒，形成高溫燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)馔钙?中做功，燃?xì)馔钙?通過軸系輸出動力，燃?xì)馔钙?的排氣進(jìn)入換熱器組4進(jìn)行換熱，換熱后從煙?排出。在燃?xì)馔钙?后設(shè)置有換熱器組4，實現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)動力系統(tǒng)和超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)動力系統(tǒng)之間的能量傳遞。
[0029]超臨界二氧化碳(S-CO2)布雷頓(Brayton)循環(huán)動力系統(tǒng)使用超臨界二氧化碳為工質(zhì)，包括回?zé)崞?、冷卻器6、第二壓縮機(jī)組7和蒸汽透平8，回?zé)崞?的低溫側(cè)流體入口與第二壓縮機(jī)組7的流體出口連通，回?zé)崞?的低溫側(cè)流體出口與對應(yīng)一套燃?xì)廨啓C(jī)動力系統(tǒng)中換熱器4的第二進(jìn)口相連通，回?zé)崞?的高溫側(cè)流體進(jìn)口與蒸汽透平8的出口連通，回?zé)崞?的高溫側(cè)流體出口與冷卻器6的進(jìn)口連通，冷卻器6的出口與第二壓縮機(jī)組7的進(jìn)口連通，對應(yīng)一套燃?xì)廨啓C(jī)動力系統(tǒng)中換熱器4的出口與蒸汽透平8的進(jìn)口連通；低溫低壓的CO2氣體經(jīng)第二壓縮機(jī)組7壓縮升壓后，沿低溫側(cè)流體管道進(jìn)入回?zé)崞?，經(jīng)回?zé)崞?中高溫側(cè)流體預(yù)熱后，進(jìn)入換熱器4進(jìn)行換熱，超臨界流體吸收熱量后，直接進(jìn)入蒸汽透平8做功，蒸汽透平8通過軸系輸出動力，做功后的乏氣沿高溫側(cè)流體管道進(jìn)入回?zé)崞?，經(jīng)回?zé)崞?中低溫側(cè)流體冷卻后，進(jìn)入冷卻器6，由冷卻器6冷卻至所需的壓縮機(jī)組入口溫度，最后從冷卻器出口進(jìn)入第二壓縮機(jī)組7，實現(xiàn)閉式循環(huán)。
[0030]天然氣液化裝置系統(tǒng)包括依次連接的分液罐9、過濾器10、脫0)2塔11、干燥器12、中壓丙烷換熱器13、中壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)14、低壓丙烷換熱器15、低壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)16、第一節(jié)流閥17、高壓天然氣分離器18、乙烯換熱器19、乙烯制冷循環(huán)壓縮機(jī)20、中壓LNG換熱器21、第二節(jié)流閥22、中壓天然氣分離器23、低壓LNG換熱器24、第三節(jié)流閥25、低壓天然氣分離器26和LNG儲槽27，分液罐9上設(shè)有天然氣入口 ；原料天然氣進(jìn)入天然氣液化裝置系統(tǒng)后，首先進(jìn)入分液罐9去除原料氣中的液體，去除液體后的天然氣然后進(jìn)入過濾器10過濾掉粒徑大的液體和固體，過濾后的天然氣進(jìn)入脫CO2塔11，用一乙醇胺(MEA)法脫除CO2,脫CO2后的天然氣用分子篩干燥器12進(jìn)行脫水處理。預(yù)處理流程中有兩臺干燥器切換使用，其中一臺干燥，另一臺再生。凈化后的天然氣，依次進(jìn)入利用中壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)14驅(qū)動的中壓丙烷換熱器13和低壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)16驅(qū)動的低壓丙烷換熱器15，然后經(jīng)過第一節(jié)流閥17節(jié)流降溫后，進(jìn)入高壓天然氣分離器18進(jìn)行氣液分離，液相返流，冷量回收，產(chǎn)生的氣相依次經(jīng)過乙烯制冷循環(huán)壓縮機(jī)20驅(qū)動的乙烯換熱器19和中壓LNG換熱器21冷卻，冷卻后，再經(jīng)過第二節(jié)流閥22進(jìn)行節(jié)流降溫，節(jié)流降溫后進(jìn)入中壓天然氣分離器23，在中壓天然氣分離器23中產(chǎn)生的液相進(jìn)一步經(jīng)低壓LNG換熱器24冷卻以及第三節(jié)流閥25節(jié)流后進(jìn)入低壓天然氣分離器26，在低壓天然氣分離器26中，氣相返流冷量回收，液相流入LNG儲罐27儲存。其中，第一節(jié)流閥17、第二節(jié)流閥22以及第三節(jié)流閥25分別用以實現(xiàn)氣液分離。
[0031]此外，中壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)14的轉(zhuǎn)軸與第一套燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力系統(tǒng)中燃機(jī)透平3以及第一套超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)動力系統(tǒng)中蒸汽透平8的轉(zhuǎn)軸相連，通過該燃機(jī)透平3和蒸汽透平8給中壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)14提供動力；低壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)16的轉(zhuǎn)軸與第二套燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力系統(tǒng)中的燃機(jī)透平3以及第二套超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)動力系統(tǒng)中蒸汽透平8的轉(zhuǎn)軸相連，通過該燃機(jī)透平3和蒸汽透平8給低壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)16提供動力；乙烯制冷循環(huán)壓縮機(jī)20的轉(zhuǎn)軸與第三套燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力系統(tǒng)中燃機(jī)透平3以及第三套超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)動力系統(tǒng)中蒸汽透平8的轉(zhuǎn)軸相連，通過該燃機(jī)透平3和蒸汽透平8給乙烯制冷循環(huán)壓縮機(jī)20提供動力。
[0032]進(jìn)一步地，LNG儲槽27上還設(shè)置有LNG外輸接口。每一套燃?xì)廨啓C(jī)動力系統(tǒng)中的換熱器4還設(shè)有連接煙囪的出口。分液罐9上還設(shè)有去除原料天然氣中的液體的出口。中壓丙烷換熱器13上還設(shè)有連接液相返流冷量回收的接收裝置的出口。中壓LNG換熱器21上還設(shè)有連接液相返流冷量回收的第一接收裝置和第二接收裝置的出口。
[0033]本發(fā)明的超臨界二氧化碳(S-CO2)布雷頓(Brayton)循環(huán)動力系統(tǒng)中，由于超臨界二氧化碳(S-CO2)在一定的運(yùn)行參數(shù)范圍內(nèi)密度較大且無相變，因此以超臨界二氧化碳(S-CO2)為工質(zhì)的壓縮機(jī)、氣輪機(jī)等動力系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小，既節(jié)約成本，又節(jié)省空間。
[0034]天然氣液化裝置系統(tǒng)中，可以充分利用天然氣氣井自身高壓的特點(diǎn)(12MPa)，以氣體壓力為能量，采取分離、脫水、脫CO2、脫重?zé)N等預(yù)處理后，經(jīng)過分級制冷、部分液化工藝，使天然氣液化。本發(fā)明與國外通常采用的“氮?dú)?甲烷”混合制冷循環(huán)工藝相比，具有收率高、投資少、能耗低、運(yùn)行費(fèi)用低、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力的液化天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:包括三套燃?xì)廨啓C(jī)動力系統(tǒng)、三套超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)動力系統(tǒng)和一套天然氣液化生產(chǎn)系統(tǒng)；其中， 每一套燃?xì)廨啓C(jī)動力系統(tǒng)包括第一壓縮機(jī)組(I)，第一壓縮機(jī)組(I)上設(shè)有空氣入口，第一壓縮機(jī)組⑴的氣體出口與燃燒器⑵的氣體入口連接，燃燒器⑵上設(shè)有燃料入口，燃燒器(2)的出口與燃?xì)馔钙?3)的進(jìn)口連接，燃?xì)馔钙?3)的出口與換熱器(4)的第一進(jìn)口連接； 每一套超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)動力系統(tǒng)包括回?zé)崞?5)，回?zé)崞?5)的低溫側(cè)流體入口與第二壓縮機(jī)組(7)的流體出口連通，回?zé)崞?5)的低溫側(cè)流體出口與對應(yīng)一套燃?xì)廨啓C(jī)動力系統(tǒng)中換熱器(4)的第二進(jìn)口相連通，回?zé)崞?5)的高溫側(cè)流體進(jìn)口與蒸汽透平⑶的出口連通，回?zé)崞?5)的高溫側(cè)流體出口與冷卻器(6)的進(jìn)口連通，冷卻器(6)的出口與第二壓縮機(jī)組⑵的進(jìn)口連通，對應(yīng)一套燃?xì)廨啓C(jī)動力系統(tǒng)中換熱器(4)的出口與蒸汽透平⑶的進(jìn)口連通； 天然氣液化生產(chǎn)系統(tǒng)包括分液罐(9)，分液罐(9)上設(shè)有天然氣入口，分液罐(9)的出口通過管道與過濾器(10)入口連接，過濾器(10)的出口與脫CO2塔(11)的進(jìn)口連接，脫CO2塔(11)的出口與干燥器(12)的入口連接，干燥器(12)的出口與中壓丙烷換熱器(13)的天然氣入口連接，中壓丙烷換熱器(13)的天然氣出口與低壓丙烷換熱器(15)的天然氣入口連接，中壓丙烷換熱器(13)的丙烷出口與中壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)(14)的入口相連，中壓丙烷換熱器(13)的丙烷入口與中壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)(14)的出口相連，低壓丙烷換熱器(15)的天然氣出口與高壓天然氣分離器(18)的入口連接，低壓丙烷換熱器(15)的丙烷出口與低壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)(16)的入口相連，低壓丙烷換熱器(15)的丙烷入口與低壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)(16)的出口相連，高壓天然氣分離器(18)通過管道重新與低壓丙烷換熱器(15)連接，作為液相返回的通道，低壓丙烷換熱器(15)與高壓天然氣分離器(18)之間安裝有第一節(jié)流閥(17)，高壓天然氣分離器(18)的出口與乙烯換熱器(19)的天然氣進(jìn)口連接，乙烯換熱器(19)的天然氣出口與中壓LNG換熱器(21)的天然氣進(jìn)口連接，乙烯換熱器(19)的乙烯出口與乙烯制冷循環(huán)壓縮機(jī)(20)的入口相連，乙烯換熱器(19)的乙烯入口與乙烯制冷循環(huán)壓縮機(jī)(20)的出口相連，中壓LNG換熱器(21)的出口與中壓天然氣分離器(23)連接，中壓天然氣分離器(23)通過管道重新與中壓LNG換熱器(21)連接，作為氣相的回收通道，中壓LNG換熱器(21)與中壓天然氣分離器(23)之間安裝有第二節(jié)流閥(22)，中壓天然氣分離器(23)的出口與低壓LNG換熱器(24)的進(jìn)口連接，低壓LNG換熱器(24)的出口與低壓天然氣分離器(26)的進(jìn)口連接，低壓LNG換熱器(24)與低壓天然氣分離器(26)之間安裝第三節(jié)流閥(25)，低壓天然氣分離器(26)的出口與LNG儲槽(27)的進(jìn)口連接，低壓天然氣分離器(26)和LNG儲槽(27)通過管道重新與低壓LNG換熱器(24)連接，作為氣相的回收通道，低壓LNG換熱器(24)通過管道重新與中壓LNG換熱器(21)連接，作為氣相的回收通道； 中壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)(14)的轉(zhuǎn)軸與第一套燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力系統(tǒng)中燃機(jī)透平(3)以及第一套超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)動力系統(tǒng)中蒸汽透平(8)的轉(zhuǎn)軸相連； 低壓丙烷制冷循環(huán)壓縮機(jī)(16)的轉(zhuǎn)軸與第二套燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力系統(tǒng)中的燃機(jī)透平(3)以及第二套超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)動力系統(tǒng)中蒸汽透平(8)的轉(zhuǎn)軸相連； 乙烯制冷循環(huán)壓縮機(jī)(20)的轉(zhuǎn)軸與第三套燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力系統(tǒng)中燃機(jī)透平(3)以及第三套超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)動力系統(tǒng)中蒸汽透平(8)的轉(zhuǎn)軸相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力的液化天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:LNG儲槽(27)上還設(shè)置有LNG外輸接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力的液化天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:每一套燃?xì)廨啓C(jī)動力系統(tǒng)中的換熱器(4)還設(shè)有連接煙囪的出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力的液化天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:分液罐(9)上還設(shè)有去除原料天然氣中的液體的出口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力的液化天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:中壓丙烷換熱器(13)上還設(shè)有連接液相返流冷量回收的接收裝置的出口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)?超臨界二氧化碳聯(lián)合動力的液化天然氣生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于:中壓LNG換熱器(21)上還設(shè)有連接液相返流冷量回收的第一接收裝置和第二接收裝置的出口。
【文檔編號】F25J1/02GK104266454SQ201410452763
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】張荻, 陳會勇, 謝永慧 申請人:西安交通大學(xué)