專利名稱：以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的方法，屬于天然氣液化技術領域。
背景技術：
一般液化天然氣(LNG)的冷能的利用技術包括LNG發(fā)電、空氣分離、冷庫冷源、海水淡化、輕烴分離、低溫干燥等。冷能發(fā)電技術作為LNG冷能利用主要方式之一，發(fā)揮著重要作用。利用LNG冷能發(fā)電的基本原理一般是通過一低溫動力循環(huán)過程，以LNG為低溫冷源，利用低溫動力循環(huán)產(chǎn)生的機械功驅動發(fā)電機組產(chǎn)生電力。如何獲得更高的冷能利用效率是其中重要的技術問題，在這一技術領域已有多種方法被公開。201120294959. 2號實用新型專利公開了一種LNG冷能四級回收利用系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用兩級級聯(lián)式朗肯循環(huán)產(chǎn)生電力，由兩個相互獨立低溫朗肯循環(huán)串聯(lián)而成，工藝流程較為復雜。200910047533. 4號發(fā)明專利申請公開了一種利用LNG冷能的溫差發(fā)電模塊及其制備方法。該專利申請所采用的技術方案基于與動力循環(huán)完全不同的原理，采用的是熱電溫差發(fā)電技術。由于在低溫集中式空調系統(tǒng)和冷庫中直接利用LNG的潛熱或顯熱與空氣或者水換熱是不可行的，所以，該專利申請公開的技術方案需要中間蓄冷介質來降低換熱溫度，采用熱電溫差發(fā)電。低溫用溫差發(fā)電模塊安裝在該系統(tǒng)的溫差管道上，如換熱器的進出口管道之間。該溫差發(fā)電模塊采用全靜態(tài)熱電材料溫差發(fā)電方式，具有簡單、無運動部件、方便進行串聯(lián)和并聯(lián)組合等優(yōu)點。200720007870. 7號實用新型專利公開了一種LNG冷能梯級集成利用系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一種LNG冷能梯度、集成利用系統(tǒng)，包括冷能服務公司、冷庫公司、室內滑冰場和冷水空調控制區(qū)四個部分，可以實現(xiàn)冷能梯級、充分的利用。該系統(tǒng)是LNG冷能的一種梯級冷能利用方案，LNG冷能只有一部分用來產(chǎn)生電力，這一部分電力是以丁烷為工質，利用一個丁烷朗肯循環(huán)將LNG的冷能轉化為電能。201210112919. O號發(fā)明專利申請公開了一種基于LNG冷能利用的燃料電池和有機朗肯循環(huán)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)。該專利申請公開的技術方案也是LNG冷能的一種梯級冷能利用方案，LNG冷能只有一部分用來產(chǎn)生電力,這一部分電力是以某一有機物質為工質,利用一個朗肯循環(huán)回收LNG的冷能和煙氣的余熱并轉化為電能。201120294858. 5號實用新型專利公開了一種適用于船舶的LNG冷能多級回收利用系統(tǒng)。該系統(tǒng)是適用于船舶的LNG冷能多級利用系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的發(fā)電部分采用的是兩級級聯(lián)式朗肯循環(huán)和天然氣膨脹循環(huán)的組合形式，其中朗肯循環(huán)是由兩個相互獨立低溫朗肯循環(huán)串聯(lián)而成，工藝流程較為復雜。201010123728. 5號發(fā)明專利申請公開了一種提高液化天然氣冷能發(fā)電效率的集成優(yōu)化方法。該方法也是LNG冷能的一種梯級冷能利用方案，其中冷能發(fā)電部分由基本的單級朗肯循環(huán)和天然氣膨脹循環(huán)組成。

發(fā)明內容
為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的方法，其是通過采用烴類混合物作為工質來回收冷能，只采用一級朗肯循環(huán)就可以獲得很高的發(fā)電效率。本發(fā)明的目的還在于提供一種以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的系統(tǒng)。為達到上述目的，本發(fā)明首先提供了一種以烴類混合物為工質回收LNG冷能發(fā)電的方法，其包括以下步驟(I)使混合工質與經(jīng)過升壓的液化天然氣進入換熱器進行換熱(或稱第一次換
執(zhí))·(2)經(jīng)過換熱的混合工質進行升壓，然后回到換熱器進行再次換熱(或稱第二次換熱)，再次換熱之后的混合工質進入透平膨脹機膨脹做功并帶動發(fā)電機發(fā)電；(3)經(jīng)過透平膨脹機的混合工質回到換熱器進行下一個循環(huán)；(4)將經(jīng)過換熱的液化天然氣輸出，以向外輸送或供氣。本發(fā)明所提供的以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的方法是持續(xù)循環(huán)進行的，其中，混合工質一直進行連續(xù)的循環(huán)，而液化天然氣也是持續(xù)輸入換熱器進行換熱的。上述方法又可以稱為液化天然氣的冷能的循環(huán)回收方法。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，在上述方法中，以摩爾百分比計，所采用的混合工質包括以下成分組成甲烷20% -40%，乙烷或乙烯35% -55%，丙烷20-35%，各成分之和滿足100% ;更優(yōu)選地，以摩爾百分比計，混合工質包括以下成分組成甲烷23%-30%,乙烷或乙烯40%-50%,丙烷23-32%，各成分之和滿足100%。通過對混合工質的成分組成進行調整可以適應不同的液化天然氣組分、壓力、天然氣外輸或供氣壓力等的要求，這樣可以盡量減少換熱器的換熱損失，提高整個工藝流程的效率，產(chǎn)生更多的電力。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，在步驟(2)中，經(jīng)過升壓的液化天然氣的壓力為8-15MPa或者輸送或供氣所需的壓力。輸送或供氣所需壓力取決于接收站的要求，一般與站外面的管網(wǎng)壓力相匹配即可。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，在上步驟(2)中，經(jīng)過換熱(第一次換熱)的混合工質在升壓前的壓力為105-300kPa，優(yōu)選為120_150kPa。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，在上步驟(2)中，經(jīng)過換熱(第一次換熱)的混合工質在升壓后的壓力為800-3000kPa，優(yōu)選為1000_1800kPa。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，在上步驟(2)中，經(jīng)過換熱(第一次換熱)的液化天然氣的溫度為_80°C至30°C，優(yōu)選為-60°C至-15°C。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，在上步驟(2)中，經(jīng)過換熱(第一次換熱)的混合工質的溫度為_160°C至_100°C，優(yōu)選為-150°C至_110°C。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，在上步驟(2)中，經(jīng)過再次換熱(第二次換熱)的混合工質的溫度為_90°C至_30°C，優(yōu)選為-60°C至-35°C。在本發(fā)明提供的上述方法中，通過控制溫度能夠獲得較高的效率，一般是通過控制與之進行換熱的媒介的溫度和流量進行，例如空氣的流量、冷媒的溫度、流量等，具體控制方式可以參考現(xiàn)有方法進行。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，在上步驟(4)中，離開換熱器的經(jīng)過換熱的液化天然氣先與冷媒進行換熱，然后再輸出；或者，離開換熱器的經(jīng)過換熱的液化天然氣先與冷媒換熱，再與外界環(huán)境或者工業(yè)余熱換熱，之后再進入透平膨脹機膨脹做功并帶動發(fā)電機發(fā)電，然后再輸出。在本發(fā)明提供的上述方法中，LNG的流程可以是LNG提升至向外輸送或供氣所需壓力(可以通過LNG泵進行升壓)后，進入換熱器與混合工質換熱而被加熱，之后通過與常規(guī)的冷媒換熱并向空調提供冷量之后向外輸送或供氣，或從換熱器出來后直接向外輸送或供氣；上述流程也可以是LNG先增至一很高壓力，一般為SMPa至15MPa，再進入換熱器汽化并升溫，然后與常規(guī)冷媒進行換熱并向空調提供冷量，然后再與環(huán)境或工業(yè)余熱換熱，之后進入天然氣膨脹機膨脹做功，天然氣降壓至向外輸送或供氣所需壓力后向外輸送或供氣，其中，天然氣膨脹機產(chǎn)生的機械功也可以用于發(fā)電。在上述方法中，氣態(tài)的混合工質進入換熱器經(jīng)過換熱(第一次換熱)吸收LNG的冷能冷凝為液體，經(jīng)加壓后再進入換熱器進行換熱(第二次換熱)而被加熱(加熱后可以為液態(tài)、氣體或氣液兩相，一般為氣液兩相)，之后進入透平膨脹機膨脹做功(也可以先進入另一個換熱器進一步加熱(或稱第三次換熱)之后再進入透平膨脹機膨脹做功)，帶動發(fā)電機產(chǎn)生電力，從膨脹機出來的氣態(tài)混合工質回到換熱器完成循環(huán)。在步驟(2)中，優(yōu)選地，再次換熱之后的混合工質先與外界環(huán)境、冷媒和工業(yè)余熱中的一種或幾種進行換熱(第三次換熱)，然后再進入透平膨脹機膨脹做功并帶動發(fā)電機發(fā)電。該第三次換熱可以采用以下方式從換熱器經(jīng)過再次換熱的混合工質在另一換熱器中與周圍環(huán)境進行換熱，這里與周圍環(huán)境換熱既可以與空氣進行換熱，也可以以水作為中間媒介，使混合工質與水首先進行換熱，水再與空氣換熱或排放至工廠以外；或者，從換熱器經(jīng)過再次換熱的混合工質先與冷媒進行換熱(其中冷媒可以采用空調系統(tǒng)中常用的水、鹽水、乙二醇、丙二醇、丙三醇等)，混合工質被加熱，所釋放出的冷量傳給冷媒，并經(jīng)由冷媒向空調系統(tǒng)傳遞冷量。根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，優(yōu)選地，混合工質的第三次換熱可以按照以下步驟進行從換熱器出來的經(jīng)過再次換熱的混合工質先與冷媒進行換熱至-1o°c至10°C，再與外部環(huán)境進行換熱，再利用工業(yè)余熱加熱到40°C至150°C，然后進入透平膨脹機；其中，優(yōu)選利用工業(yè)余熱加熱到40°C至90°C，更優(yōu)選為50°C至80°C。在本發(fā)明提供的上述方法中，實現(xiàn)混合工質與LNG的換熱(第一次換熱、第二次換熱)的換熱器可以是任何形式的低溫換熱器，只要能實現(xiàn)三股流體的換熱、并使其各自達到所需溫度即可，例如板翅式低溫換熱器等?；旌瞎べ|與外界環(huán)境、冷媒、工業(yè)余熱的換熱(第三次換熱)所采用的換熱器也可以任何形式的能夠實現(xiàn)上述換熱的換熱器。本發(fā)明還提供了一種以烴類混合物為工質回收LNG冷能發(fā)電的系統(tǒng)，其包括第一換熱器、混合工質泵、液化天然氣泵、透平膨脹機、發(fā)電機、天然氣輸入管道、天然氣輸出管道；其中第一換熱器具有第一流道、第二流道、第三流道，第一流道的入口與天然氣輸入管道連通，第一流道的出口與天然氣輸出管道連通，并且，液化天然氣輸入管道上設有液化天然氣泵；透平膨脹機的出口與第三流道的入口連通，第三流道的出口與混合工質泵的入口連通，混合工質泵的出口與第二流道的入口連通，第二流道的出口與透平膨脹機的入口連通；發(fā)電機與透平膨脹機連接，用于在透平膨脹機的帶動下進行發(fā)電。在上述系統(tǒng)中，優(yōu)選地，第二流道的出口與透平膨脹機的入口之間的管道上設有至少一個換熱器和/或天然氣輸出管道上設有至少一個換熱器。即，在上述系統(tǒng)中，第二流道的出口與透平膨脹機的入口之間的管道上可以設有至少一個換熱器，用于實現(xiàn)混合工質與外界環(huán)境、冷媒、工業(yè)余熱等的第三次換熱；在天然氣輸出管道上也可以設有至少一個換熱器，用于實現(xiàn)天然氣與冷媒的換熱。在同一個系統(tǒng)中，既可以單獨設置上述兩種換熱器中的一種，也可以同時設置這兩種換熱器。在上述系統(tǒng)中，實現(xiàn)混合工質與LNG的換熱(第一次換熱、第二次換熱)的第一換熱器可以是任何形式的低溫換熱器，只要能實現(xiàn)三股流體的換熱、并使其各自達到所需溫度即可，優(yōu)選地，上述第一換熱器為板翅式低溫換熱器?；旌瞎べ|與外界環(huán)境、冷媒、工業(yè)余熱的換熱(第三次換熱)所采用的換熱器也可以任何形式的能夠實現(xiàn)上述換熱的換熱器。在上述系統(tǒng)中，優(yōu)選地，第二流道的出口與透平膨脹機的入口之間的管道上設有兩個換熱器。一個用于使混合工質與冷媒進行換熱，另一個換熱器用于使混合工質與外界環(huán)境或工業(yè)余熱進行換熱，其中，混合工質先與冷媒換熱升溫，然后再與外部環(huán)境或工業(yè)余熱換熱升溫。在上述系統(tǒng)中，優(yōu)選地，在天然氣輸出管道上設有兩個換熱器。一個換熱器用于使天然氣與冷媒換熱，另一個換熱器用于使天然氣與外界環(huán)境或工業(yè)余熱進行換熱，其中，天然氣一般先與冷媒換熱升溫，然后再與外部環(huán)境或工業(yè)余熱換熱升溫。在上述系統(tǒng)中，第一換熱器的第三流道、混合工質泵、第二流道、第二換熱器、透平膨脹機構成混合工質的循環(huán)回路，天然氣輸入管道、第一換熱器的第一流道、天然氣輸出管道構成天然氣的通道。本發(fā)明提供的以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的方法是一種以烴類混合物為工質、通過回收余熱及LNG冷能發(fā)電的工藝流程，其可以只采用一級制冷循環(huán)即可實現(xiàn)，具有流程簡單，能量效率較高的特點。該方法是一種可以用以發(fā)電的動力循環(huán)工藝流程，以低溫的LNG為低溫熱源，以周圍環(huán)境、工業(yè)余熱等作為高溫熱源，通過回收LNG的冷能、工業(yè)余熱的低品位熱能等能量產(chǎn)生機械能并帶動發(fā)電機產(chǎn)生電力。在該方法中，通過合理調整混合工質的配比，可以獲得很高的冷能利用效率，并且，該方法可以單獨用來發(fā)電，也可以與LNG直接膨脹發(fā)電工藝聯(lián)合使用。


圖1為實施例1提供的以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的系統(tǒng)的結構示意圖；圖2為實施例2提供的以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的系統(tǒng)的結構示意圖；圖3為實施例4提供的以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的系統(tǒng)的結構示意圖。主要附圖標號說明
第一換熱器I 混合工質泵2 第二換熱器3 第一透平膨脹機4 發(fā)電機5液化天然氣泵6 天然氣輸入管道7 天然氣輸出管道8 第三換熱器9 第四換熱器10 第五換熱器11 第二透平膨脹機1具體實施例方式為了對本發(fā)明的技術特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對本發(fā)明的技術方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發(fā)明的可實施范圍的限定。實施例1本實施例提供了一種以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的系統(tǒng)，其結構如圖1所示。該系統(tǒng)包括第一換熱器1、混合工質泵2、第二換熱器3、第一透平膨脹機4、發(fā)電機5、液化天然氣泵6、天然氣輸入管道7、天然氣輸出管道8，其中第一換熱器I為板翅式低溫換熱器，其具有三個流道，在圖1中由右向左依次為第一流道、第二流道、第三流道，第一流道的入口與天然氣輸入管道7連通，第一流道的出口與天然氣輸出管道8連通，并且，天然氣輸入管道7上設有液化天然氣泵6 ；第一透平膨脹機4的出口與第三流道的入口連通，第三流道的出口與混合工質泵2的入口連通，混合工質泵2的出口與第二流道的入口連通，第二流道的出口與第一透平膨脹機4的入口連通；發(fā)電機5與第一透平膨脹機4連接，用于在透平膨脹機4的帶動下進行發(fā)電。在上述循環(huán)回收系統(tǒng)中，第一換熱器I的第三流道、混合工質泵2、第二流道、第二換熱器3、第一透平膨脹機4構成混合工質的循環(huán)回路，天然氣輸入管道7、第一換熱器I的第一流道、天然氣輸出管道8構成天然氣的通道。本實施例還提供了一種以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的方法，其是采用上述系統(tǒng)進行的，具體包括以下步驟由天然氣輸入管道7輸入的LNG經(jīng)過液化天然氣泵6提升至向外輸送或供氣所需壓力后，進入第一換熱器I的第一流道進行換熱而被加熱，然后通過天然氣輸出管道8向外輸送或供氣；氣態(tài)的混合工質進入第一換熱器I的第三流道吸收LNG冷能冷凝為液體，經(jīng)混合工質泵2加壓后再進入第一換熱器I的第二流道加熱(加熱后可以為液態(tài)、氣體或氣液兩相，一般為氣液兩相)，之后進入第二換熱器與空氣(即外界環(huán)境)換熱，混合工質溫度升溫后進入第一透平膨脹機4膨脹做功，帶動發(fā)電機5產(chǎn)生電力，從第一透平膨脹機4出來的氣態(tài)混合工質回到第一換熱器I的第三流道完成一個循環(huán)，進入下一循環(huán)。實施例2本實施例提供了一種以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的系統(tǒng)，其結構如圖2所示。該系統(tǒng)是在實施例1提供的以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的系統(tǒng)的基礎上在第一換熱器I的第二流道出口與第二換熱器3的入口之間的管道上增加了 一個第三換熱器9，在天然氣輸出管道8上增加了 一個第四換熱器10，其他與實施例1相同。本實施例還提供了一種以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的方法，其是采用本實施例提供的上述系統(tǒng)進行的，具體包括以下步驟
由天然氣輸入管道7輸入的LNG經(jīng)過液化天然氣泵6提升至向外輸送或供氣所需壓力后，進入第一換熱器I的第一流道進行換熱而被加熱，之后通過在第四換熱器10中與乙二醇(冷媒)進行換熱，將冷量傳給乙二醇再由乙二醇向空調提供冷量，然后通過天然氣輸出管道8向外輸送或供氣；氣態(tài)的混合工質進入第一換熱器的第三流道吸收LNG冷能冷凝為液體，經(jīng)混合工質泵2加壓后再進入第一換熱器I的第二流道加熱(加熱后可以為液態(tài)、氣體或氣液兩相，一般為氣液兩相)，之后進入第三換熱器9與乙二醇(冷媒)換熱，將冷量傳給乙二醇再由乙二醇向空調提供冷量，然后混合工質再進入第二換熱器3與空氣換熱，混合工質溫度升至低于環(huán)境溫度3-5°C后進入第一透平膨脹機4膨脹做功，帶動發(fā)電機5產(chǎn)生電力，從第一透平膨脹機4出來的氣態(tài)的混合工質回到第一換熱器I的第三流道完成一個循環(huán)，進入下一循環(huán)。在該實施例中，所采用的混合工質是甲烷、乙烯以及丙烷所組成的混合物，其中，以該混合工質的摩爾百分比計，甲烷的含量為34%，乙烯的含量為24%，丙烷的含量為42%。在此實施例中，每噸液化天然氣大約可以產(chǎn)生47-51度電。實施例3本實施例還提供了一種以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的方法，其是采用實施例2提供的以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的系統(tǒng)進行的，具體包括以下步驟由天然氣輸入管道7輸入的LNG經(jīng)過液化天然氣泵6提升至向外輸送或供氣所需壓力后，進入第一換熱器I的第一流道進行換熱而被加熱，之后通過在第四換熱器10中與乙二醇(冷媒)進行換熱，將冷量傳給乙二醇再由乙二醇向空調提供冷量，然后通過天然氣輸出管道8向外輸送或供氣；氣態(tài)的混合工質進入第一換熱器的第三流道吸收LNG冷能冷凝為液體，經(jīng)混合工質泵2加壓后再進入第一換熱器I的第二流道加熱(加熱后可以為液態(tài)、氣體或氣液兩相，一般為氣液兩相)，之后進入第三換熱器9與乙二醇(冷媒)換熱，將冷量傳給乙二醇再由乙二醇向空調提供冷量，然后混合工質再進入第二換熱器3回收工業(yè)余熱，混合工質溫度升至50-80°C后進入第一透平膨脹機4膨脹做功，帶動發(fā)電機5產(chǎn)生電力，從第一透平膨脹機4出來的氣態(tài)的混合工質回到第一換熱器I的第三流道完成一個循環(huán)，進入下一循環(huán)。在該實施例中，所采用的混合工質是甲烷、乙烯以及丙烷所組成的混合物，其中，以該混合工質的摩爾百分比計，甲烷的含量為28%，乙烯的含量為38%，丙烷的含量為34 %。在此實施例中，每噸液化天然氣大約可以產(chǎn)生58-63度電。實施例4本實施例提供了一種以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的系統(tǒng)，其結構如圖3所示。該系統(tǒng)是在實施例2提供的以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的系統(tǒng)的基礎上在天然氣輸出管道8上的第四換熱器10之外又增加了一個第五換熱器11以及第二透平膨脹機12，其他與實施例2相同。本實施例還提供了一種以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的方法，其是采用本實施例提供的上述系統(tǒng)進行的，具體包括以下步驟由天然氣輸入管道7輸入的LNG經(jīng)過液化天然氣泵6升壓至IOMPa后，進入第一換熱器I的第一流道進行換熱而被加熱，之后通過在第四換熱器10中與乙二醇(冷媒)進行換熱，將冷量傳給乙二醇再由乙二醇向空調提供冷量，之后天然氣再在第五換熱器11與空氣換熱升至低于環(huán)境溫度3-5°C后，進入第二天然氣透平膨脹機12膨脹至外輸或供氣所需壓力，然后通過天然氣輸出管道8向外輸送或供氣；氣態(tài)的混合工質進入第一換熱器的第三流道吸收LNG冷能冷凝為液體，經(jīng)混合工質泵2加壓后再進入第一換熱器I的第二流道加熱(加熱后可以為液態(tài)、氣體或氣液兩相，一般為氣液兩相)，之后進入第三換熱器9與乙二醇(冷媒)換熱，將冷量傳給乙二醇再由乙二醇向空調提供冷量，然后混合工質再進入第二換熱器3與空氣換熱，混合工質溫度升至低于環(huán)境溫度3-5°C后進入透平膨脹機4膨脹做功，帶動發(fā)電機5產(chǎn)生電力，從透平膨脹機4出來的氣態(tài)的混合工質回到第一換熱器I的第三流道完成一個循環(huán)，進入下一循環(huán)。在該實施例中，所采用的混合工質是甲烷、乙烷以及丙烷所組成的混合物，其中，以該混合工質的摩爾百分比計，甲烷的含量為37. 5%，乙烯的含量為13%，丙烷的含量為49. 5 %。在此實施例中，每噸液化天然氣大約可以產(chǎn)生62-67度電。實施例5本實施例提供了一種以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的方法，其是采用實施例4提供的以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的系統(tǒng)進行的，具體包括以下步驟由天然氣輸入管道7輸入的LNG經(jīng)過液化天然氣泵6升壓至IOMPa后，進入第一換熱器I的第一流道進行換熱而被加熱，之后通過在第四換熱器10中與乙二醇(冷媒)進行換熱，將冷量傳給乙二醇再由乙二醇向空調提供冷量，而天然氣升溫后，再進入第五換熱器11利用工業(yè)余熱加熱至60-70°C，之后進入第二透平膨脹機12膨脹至外輸或供氣所需壓力，然后通過天然氣輸出管道8向外輸送或供氣；氣態(tài)的混合工質進入第一換熱器的第三流道吸收LNG冷能冷凝為液體，經(jīng)混合工質泵2加壓后再進入第一換熱器I的第二流道加熱(加熱后可以為液態(tài)、氣體或氣液兩相，一般為氣液兩相)，之后進入第三換熱器9與乙二醇(冷媒)換熱，將冷量傳給乙二醇再由乙二醇向空調提供冷量，然后混合工質再進入第二換熱器3與空氣換熱，混合工質溫度升至低于環(huán)境溫度3-5°C后進入透平膨脹機4膨脹做功，帶動發(fā)電機5產(chǎn)生電力，從透平膨脹機4出來的氣態(tài)的混合工質回到第一換熱器I的第三流道完成一個循環(huán)，進入下一循環(huán)。在該實施例中，所采用的混合工質是甲烷、乙烷以及丙烷所組成的混合物，其中，以該混合工質的摩爾百分比計，甲烷的含量為36%，乙烯的含量為16%，丙烷的含量為48 %。在此實施例中，每噸液化天然氣大約可以產(chǎn)生85-90度電。
權利要求
1.一種以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的方法，其包括以下步驟 使混合工質與經(jīng)過升壓的液化天然氣進入換熱器進行換熱； 經(jīng)過換熱的混合工質進行升壓，然后回到換熱器進行再次換熱，再次換熱之后的混合工質進入透平膨脹機膨脹做功并帶動發(fā)電機發(fā)電； 經(jīng)過透平膨脹機的混合工質回到換熱器進行下一個循環(huán)； 將經(jīng)過換熱的液化天然氣輸出，以向外輸送或供氣。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，以摩爾百分比計，所述混合工質包括以下成分組成甲烷20% -40%，乙烷或乙烯35% -55%，丙烷20-35%;優(yōu)選地，以摩爾百分比計，所述混合工質具有以下成分組成甲烷23% -30%，乙烷或乙烯40% -50%，丙烷23-32%。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述經(jīng)過升壓的液化天然氣的壓力為8-15MPa或者，輸送或供氣所需的壓力。
4.根據(jù)權利要求1或3所述的方法，其中，經(jīng)過換熱的混合工質在升壓前的壓力為105-300kPa，優(yōu)選為120_150kPa ;經(jīng)過換熱的混合工質在升壓后的壓力為800_3000kPa，優(yōu)選為 1000-1800kPa。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，經(jīng)過換熱的液化天然氣的溫度為_80°C至30°C，優(yōu)選為-60°C至-15°C ;再次換熱之后的混合工質的溫度為-90°C至-30°C，優(yōu)選為-60°C至_35°C ;所述經(jīng)過換熱的混合工質的溫度為_160°C至_100°C，優(yōu)選為_150°C至_110°C。
6.根據(jù)權利要求1、3或5所述的方法，其中，離開換熱器的所述經(jīng)過換熱的液化天然氣先與冷媒進行換熱，然后再輸出；或者，離開換熱器的所述經(jīng)過換熱的液化天然氣先與冷媒換熱，再與外界環(huán)境或者工業(yè)余熱換熱，之后再進入透平膨脹機膨脹做功并帶動發(fā)電機發(fā)電，然后再輸出。
7.根據(jù)權利要求1、5或6所述的方法，其中，所述再次換熱之后的混合工質先與外界環(huán)境、冷媒和工業(yè)余熱中的一種或幾種進行換熱，然后再進入透平膨脹機膨脹做功并帶動發(fā)電機發(fā)電。
8.根據(jù)權利要求1、6或7所述的方法，其中，所述再次換熱之后的混合工質先與冷媒進行換熱至-10°C至10°C，再與外部環(huán)境進行換熱，再利用工業(yè)余熱加熱到40°C至150°C，然后進入透平膨脹機；其中，優(yōu)選利用工業(yè)余熱加熱到40°C至90°C，更優(yōu)選為50°C至80°C。
9.一種以烴類混合物為工質回收LNG冷能發(fā)電的系統(tǒng)，其包括第一換熱器、混合工質泵、液化天然氣泵、透平膨脹機、發(fā)電機、天然氣輸入管道、天然氣輸出管道；其中 所述第一換熱器具有第一流道、第二流道、第三流道，所述第一流道的入口與所述天然氣輸入管道連通，所述第一流道的出口與所述天然氣輸出管道連通，并且，所述液化天然氣輸入管道上設有液化天然氣泵； 所述透平膨脹機的出口與所述第三流道的入口連通，所述第三流道的出口與所述混合工質泵的入口連通，所述混合工質泵的出口與所述第二流道的入口連通，所述第二流道的出口與所述透平膨脹機的入口連通； 所述發(fā)電機與所述透平膨脹機連接，用于在所述透平膨脹機的帶動下進行發(fā)電。
10.根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述第二流道的出口與所述透平膨脹機的入口之間的管道上設有至少一個換熱器和/或所述天然氣輸出管道上設有至少一個換熱器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的方法。該方法包括以下步驟使混合工質與經(jīng)過升壓的液化天然氣進入換熱器進行換熱；經(jīng)過換熱的混合工質進行升壓，然后回到換熱器進行再次換熱，再次換熱之后的混合工質進入透平膨脹機膨脹做功并帶動發(fā)電機發(fā)電；經(jīng)過透平膨脹機的混合工質回到換熱器進行下一個循環(huán)；將經(jīng)過換熱的液化天然氣輸出，以向外輸送或供氣。本發(fā)明還提供一種用于上述方法的以烴類混合物為工質回收液化天然氣冷能發(fā)電的系統(tǒng)。本發(fā)明提供的方法是一種可以用以發(fā)電的動力循環(huán)工藝流程，以LNG為低溫熱源，以周圍環(huán)境、工業(yè)余熱等作為高溫熱源，通過回收LNG的冷能等能量產(chǎn)生機械能并帶動發(fā)電機產(chǎn)生電力。
文檔編號F03G7/00GK102996378SQ20121051011
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權日2012年12月3日
發(fā)明者孫恒, 舒丹, 劉豐, 李青翠 申請人:中國石油大學(北京)