一種利用lng冷能發(fā)電的工藝及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將LNG的冷能回收利用進(jìn)行發(fā)電的工藝，具體涉及一種利用兩級(jí)冷量回收循環(huán)回收LNG冷能發(fā)電的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]LNG攜帶大量的低溫冷能，隨著我國大量進(jìn)口 LNG，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值已不能被忽視。冷能可采用直接或間接的方法加以利用。LNG直接利用方法包括有冷能發(fā)電、海水淡化、液化分離空氣(液氧、液氮)、輕烴分離、冷凍倉庫、液化碳酸、制干冰、空調(diào)等；間接利用有冷凍食品，低溫粉碎廢棄物處理，凍結(jié)保存，低溫醫(yī)療，食品保存等。現(xiàn)有的冷能發(fā)電工藝效率較低，本發(fā)明提出一種新的工藝，逐級(jí)利用LNG冷能以提高其利用效率。
[0003]CN102996378A公開了一種以烴類混合物為工質(zhì)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(zhì)與經(jīng)過升壓的液化天然氣進(jìn)入換熱器進(jìn)行換熱；經(jīng)過換熱的混合工質(zhì)進(jìn)行升壓，然后回到換熱器進(jìn)行再次換熱，再次換熱之后的混合工質(zhì)進(jìn)入透平膨脹機(jī)膨脹做功并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電;經(jīng)過透平膨脹機(jī)的混合工質(zhì)回到換熱器進(jìn)行下一個(gè)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。該發(fā)明以LNG為低溫?zé)嵩矗灾車h(huán)境、工業(yè)余熱等作為高溫?zé)嵩?，通過回收LNG的冷能等能量產(chǎn)生機(jī)械能并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。該專利申請公開的技術(shù)方案采用的循環(huán)工質(zhì)為混合烴類，通過調(diào)整混合工質(zhì)的組成適應(yīng)不同的液化天然氣組分、壓力等條件，實(shí)際操作可以發(fā)現(xiàn)混合烴各組分的配比較為困難，直接影響到開車周期；而且混合工質(zhì)在使用過程中一些組分會(huì)損失，從而導(dǎo)致混合工質(zhì)性質(zhì)發(fā)生改變。
[0004]CN103075250A公開了一種梯級(jí)利用液化天然氣冷能發(fā)電的方法，該方法包括天然氣介質(zhì)朗肯循環(huán)和冷媒介質(zhì)朗肯循環(huán)兩個(gè)部分，是利用汽化的天然氣和另一種冷媒作為發(fā)電工質(zhì)，通過控制天然氣介質(zhì)和冷媒介質(zhì)的壓力來實(shí)現(xiàn)與LNG的多重梯級(jí)換熱，一方面解決朗肯循環(huán)發(fā)電時(shí)冷媒回收LNG冷能的過程中有效能損失過大的問題，另一方面通過系統(tǒng)集成將朗肯循環(huán)中增壓后的液化冷媒攜帶的冷能再次利用，提高冷能的利用效率;同時(shí)，該發(fā)明以熱媒水為介質(zhì)利用接收站附近的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合電廠發(fā)電后排向大氣的煙氣余熱作為冷能發(fā)電的低溫?zé)嵩矗粌H可以提高朗肯循環(huán)的發(fā)電效率，而且余熱利用不會(huì)對燃?xì)怆姀S的發(fā)電效率產(chǎn)生不利影響，并且可以減少煙氣余熱對環(huán)境造成的熱污染。該系統(tǒng)可以理解為五個(gè)冷能回收循環(huán)，雖然冷能回收效率較高，但是流程過于復(fù)雜，適用于對冷能利用效率要求較高的場合。
[0005]CN103362579A公開了一種回收液化天然氣冷能的兩級(jí)膨脹發(fā)電裝置及方法，LNG經(jīng)過LNG栗提升壓力后進(jìn)入多股流低溫?fù)Q熱器的第一流道汽化并升溫;高壓工質(zhì)氣體進(jìn)入第一級(jí)透平膨脹機(jī)膨脹后輸出電力，工質(zhì)氣體分成兩部分，第一部分進(jìn)入板翅式多股流低溫?fù)Q熱器的第二流道吸收LNG冷能冷凝為液體，再用栗加壓;第二部分經(jīng)第二換熱器后進(jìn)入第二級(jí)透平膨脹機(jī)膨脹，并進(jìn)入板翅式多股流低溫?fù)Q熱器的第三流道冷凝為液體，用栗加壓后進(jìn)入第四流道，之后與第一部分工質(zhì)匯合，匯合后與冷媒換熱，再與環(huán)境換熱及/或吸收工業(yè)余熱后回到第一級(jí)透平膨脹機(jī)入口，完成循環(huán)。第一級(jí)透平膨脹機(jī)和第二級(jí)透平膨脹機(jī)輸出的功均用來產(chǎn)生電力。該發(fā)明以乙烯或乙烷為工質(zhì)，通過回收LNG冷能及余熱進(jìn)行發(fā)電，可以廣泛應(yīng)用于利用液化天然氣冷能發(fā)電中。該系統(tǒng)僅僅采用一種工質(zhì)且只有一級(jí)循環(huán)，存在的問題是冷能回收換熱器溫差相對較大，有效能損失相對會(huì)大一些。
[0006]CN104373165A公開了一種利用液化天然氣冷能發(fā)電的系統(tǒng)，包括第一 LNG栗、第二LNG栗、第三LNG栗、低壓天然氣冷凝器、中壓天然氣冷凝器、低壓冷媒冷凝器、第一液體冷媒栗、第二液體冷媒栗、第三液體冷媒栗、冷媒氣化器、高壓天然氣加熱器、高壓天然氣過熱器、冷媒膨脹機(jī)、天然氣膨脹機(jī)、次中壓冷媒冷凝器和中壓冷媒冷凝器，整個(gè)發(fā)電過程包括天然氣介質(zhì)朗肯循環(huán)和混合冷媒介質(zhì)朗肯循環(huán)兩個(gè)部分，減少了 LNG冷能回收過程中有效能損失，提高了 LNG冷能的發(fā)電效率。該專利申請公布的流程與CN103075250A公布的流程基本一致，雖然可以回收LNG從-160°C?(TC整個(gè)溫度區(qū)別的冷量，但流程過于復(fù)雜，動(dòng)設(shè)備較多，適用于對冷能利用效率要求較高的場合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種利用LNG冷能發(fā)電的工藝及裝置，用于回收LNG汽化向下游管網(wǎng)供應(yīng)天然氣的過程中釋放出的大量冷能，利用三個(gè)獨(dú)立的循環(huán)將冷能回收用于發(fā)電，避免了冷能的損失。
[0008]與上述現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明采用兩個(gè)冷能回收循環(huán)，采用兩種冷媒將冷能回收，整個(gè)過程的換熱溫差較小，從而有效降低換熱過程的有效能損失，提高冷能利用效率。
[0009 ]本發(fā)明的利用LNG冷能發(fā)電的工藝包括:
[0010](A)經(jīng)LNG增壓栗增壓后的LNG(約-160°C?_140°C)，通過LNG蒸發(fā)器復(fù)熱并汽化，然后經(jīng)過LNG升溫?fù)Q熱器繼續(xù)回收冷量，最后經(jīng)一臺(tái)或多臺(tái)天然氣換熱器加熱至適宜送入下游管網(wǎng)的溫度(優(yōu)選較環(huán)境溫度低至少5°C)，進(jìn)入管網(wǎng)；
[00??] (B)循環(huán)一:在乙稀膨脹發(fā)電機(jī)膨脹發(fā)電后的4.5-6.5barg (表壓)，優(yōu)選5.0-
6.0barg，更優(yōu)選約5.6barg，-45?60°C，優(yōu)選約-48?-55°C，更優(yōu)選約-53.9°C的乙稀通過LNG蒸發(fā)器，與(A)中增壓后的LNG進(jìn)行換熱取走冷量，循環(huán)一中的乙烯被降溫至-64.4°C?-100°(:，優(yōu)選約-70?-90°(:以下而液化，接著被乙烯增壓栗增壓至15-3(^&^，優(yōu)選20-25barg，更優(yōu)選約23.5barg，增壓后的乙烯進(jìn)入LNG升溫?fù)Q熱器，與(C)循環(huán)二中的丙烷進(jìn)行換熱，循環(huán)一中的乙烯被復(fù)熱至-15?_25°C，優(yōu)選-18?-23°C，更優(yōu)選約-21.6°C而汽化，接著進(jìn)入一臺(tái)或多臺(tái)乙烯升溫加熱器加熱至保證乙烯膨脹后不至于產(chǎn)生液相的適宜溫度(例如10-15°C，優(yōu)選約12.2°C)，然后通過乙烯膨脹發(fā)電機(jī)組膨脹至4.5-6.5匕&找(表壓)，優(yōu)選5.0-6.0barg，更優(yōu)選約5.7barg，膨脹后的乙稀進(jìn)入LNG蒸發(fā)器從而完成循環(huán)一，膨脹發(fā)電機(jī)組輸出功用來發(fā)電。
[0012](0循環(huán)二:在丙烷膨脹發(fā)電機(jī)組膨脹發(fā)電后的壓力1.2-2.(^&找(表壓)、優(yōu)選1.5?1.8barg，更優(yōu)選約1.65barg，溫度_15?_23°C，優(yōu)選-16?-19°C，更優(yōu)選約-17.5°C的丙烷通過LNG升溫?fù)Q熱器，與(A)汽化后的LNG、(B)循環(huán)一中的乙烯進(jìn)行換熱，丙烷溫度被降至-19.8°C?_35°C以下，優(yōu)選-22?-30°C以下而液化，然后進(jìn)入丙烷增壓栗增壓至4.5-1Obarg，優(yōu)選5.5-8barg，更優(yōu)選約6.1barg，增壓后的丙燒進(jìn)入一臺(tái)或多臺(tái)丙燒升溫加熱器加熱至保證丙烷膨脹后不至于產(chǎn)生液相的適宜溫度(例如10-15°C，優(yōu)選約12.2°C)，然后通過丙烷膨脹發(fā)電機(jī)組膨脹至1.2-2.(^&找(表壓)、優(yōu)選1.5?1.8&&作，更優(yōu)選約1.75&&作，膨脹后的丙烷進(jìn)入LNG升溫?fù)Q熱器從而完成循環(huán)二，膨脹發(fā)電機(jī)組輸出功用來發(fā)電。
[0013]本發(fā)明另外提供了一種利用LNG冷能發(fā)電的裝置，該裝置包括:LNG蒸發(fā)器、LNG升溫?fù)Q熱器、天然氣換熱器、乙烯升溫加熱器、乙烯膨脹發(fā)電機(jī)組、丙烷膨脹發(fā)電機(jī)組、乙烯增壓栗、丙烷增壓栗，
[0014]來自LNG儲(chǔ)庫的LNG管道經(jīng)LNG增壓栗連接至LNG蒸發(fā)器，出LNG蒸發(fā)器后先后連接LNG升溫?fù)Q熱器、天然氣換熱器，然后連接下游管網(wǎng)輸送至天然氣用戶；
[0015]乙烯循環(huán)管道經(jīng)過LNG蒸發(fā)器之后，先后連接乙烯增壓栗、LNG升溫?fù)Q熱器、乙烯升溫加熱器、乙烯膨脹發(fā)電機(jī)組，然后返回到LNG蒸發(fā)器；
[0016]丙烷循環(huán)管道經(jīng)過LNG升溫?fù)Q熱器之后，先后連接丙烷增壓栗、丙烷升溫加熱器、丙烷膨脹發(fā)電機(jī)組，然后返回到LNG升溫?fù)Q熱器，
[0017]其中，LNG管道內(nèi)的LNG、與乙烯循環(huán)管道內(nèi)的乙烯能夠在LNG蒸發(fā)器中實(shí)現(xiàn)換熱；
[0018]LNG管道內(nèi)的LNG、與乙烯循環(huán)管道內(nèi)的乙烯、丙烷循環(huán)管道內(nèi)的丙烷能夠在LNG升溫?fù)Q熱器中實(shí)現(xiàn)換熱。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0020]1、逐級(jí)利用LNG冷能，發(fā)電效率高；
[0021 ] 2、各冷能回收循環(huán)工藝流程簡單，且相對獨(dú)立，裝置易于開停車；
[0022]3、符合節(jié)能環(huán)保的要求，在發(fā)電的同時(shí)避免了電廠發(fā)電帶來的污染問題。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
[0024]其中，E-ULNG蒸發(fā)器E_2、LNG升溫?fù)Q熱器E-3、天然