一種橫向兩級利用lng跨臨界冷能朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及LNG(液化天然氣）冷能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種橫向兩級 利用LNG跨臨界冷能朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)我國能源中長期發(fā)展規(guī)劃，天然氣將成為我國能源發(fā)展戰(zhàn)略的一個亮點和 綠色能源支柱之一。在未來的時間內(nèi)，我國將會大量進(jìn)口天然氣，其中大部分天然氣將以 LNG(液化天然氣）的方式輸送到中國。大量進(jìn)口的LNG，同時攜帶著大量的冷能，如果不能 有效地利用這些冷能，將會造成巨大的能源浪費。因此，如何有效地利用這些冷能，就變得 極為重要與必要。利用動力循環(huán)將冷能轉(zhuǎn)化為功是對LNG的一種綜合利用形式，這種循環(huán) 是目前研宄尚少的LNG冷能發(fā)電低溫動力循環(huán)。利用LNG冷能發(fā)電，可以回收LNG大部分 溫度段的冷能，而其它的冷能利用方式主要針對某區(qū)段溫度梯度的LNG部分少量冷能進(jìn)行 回收。然而單級冷能發(fā)電系統(tǒng)存在效率低、初投資較大，系統(tǒng)運行不穩(wěn)定的問題，這些是一 直困擾LNG冷能發(fā)電大規(guī)模推廣的主要因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種運行穩(wěn)定、安全可靠、高效的橫向兩 級利用LNG跨臨界冷能朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案：一種橫向兩級利用LNG跨臨界 冷能朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：它包括兩個單級朗肯循環(huán)系統(tǒng)，第一單級朗肯循環(huán)系 統(tǒng)包括蒸發(fā)器、汽輪機、冷凝器、工質(zhì)泵、發(fā)電機和在該級系統(tǒng)中循環(huán)的發(fā)電工質(zhì)；所述蒸發(fā) 器兩端分別設(shè)置有供海水進(jìn)出的熱源輸入端和熱源輸出端；所述冷凝器兩端也分別設(shè)置有 供跨臨界狀態(tài)LNG進(jìn)出的冷源輸入端和冷源輸出端；所述工質(zhì)泵內(nèi)液態(tài)的所述發(fā)電工質(zhì)經(jīng) 管道進(jìn)入所述蒸發(fā)器，在所述蒸發(fā)器內(nèi)與經(jīng)所述熱源輸入端進(jìn)入的海水進(jìn)行熱量交換后， 變?yōu)闅鈶B(tài)進(jìn)入所述汽輪機內(nèi)帶動所述發(fā)電機發(fā)電；所述發(fā)電工質(zhì)在所述汽輪機內(nèi)膨脹做功 后的乏氣由所述汽輪機流出后進(jìn)入所述冷凝器，在所述冷凝器內(nèi)與經(jīng)所述冷源輸入端進(jìn)入 的跨臨界狀態(tài)的LNG進(jìn)行熱量交換；從所述冷凝器流出的所述發(fā)電工質(zhì)經(jīng)管道進(jìn)入所述工 質(zhì)泵升壓后，重新進(jìn)入所述蒸發(fā)器循環(huán)發(fā)電；第二單級朗肯循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與所述第一單 級朗肯循環(huán)系統(tǒng)相同，且所述第二單級朗肯循環(huán)系統(tǒng)中冷凝器的冷源輸入端與所述第一單 級朗肯循環(huán)系統(tǒng)中冷凝器的冷源輸出端連接構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述第一單級朗肯循環(huán)系統(tǒng)中 冷凝器輸出的LNG進(jìn)入所述第二單級朗肯循環(huán)系統(tǒng)再次進(jìn)行熱量交換。
[0005] 所述第一單級朗肯循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)的發(fā)電工質(zhì)采用R170。
[0006] 所述第二單級朗肯循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)的發(fā)電工質(zhì)采用R290。
[0007] 本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：1、本實用新型由于采用 LNG冷能進(jìn)行發(fā)電，不但有效的利用了 LNG的高品位冷能，而且減少企業(yè)在LNG氣化過程的 能源、水源消耗，為企業(yè)節(jié)能減排、提高國家天然氣能源綜合效益做出貢獻(xiàn)。2、本實用新型 由于采用LNG介質(zhì)為冷源朗肯循環(huán)、以海水作為系統(tǒng)熱源、以R170、R290作為發(fā)電介質(zhì)，通 過調(diào)節(jié)控制LNG和冷媒介質(zhì)的壓力實現(xiàn)LNG冷能的兩級換熱，有效的提高了 LNG冷能朗肯 循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)煙效率，氣化單位質(zhì)量LNG的冷能利用率大于等于17. 5%。3、本實用新型由 于橫向兩級利用LNG跨臨界冷能朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)了 LNG的梯級利用，從而減少系統(tǒng) 的煙損失，提高冷能利用率和發(fā)電效率。4、本實用新型由于采用R170、R290作為冷媒介質(zhì)， 使得系統(tǒng)運行穩(wěn)定，安全可靠，便于工程實施。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，可以廣泛應(yīng) 用于LNG冷能發(fā)電領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0008] 圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖
【具體實施方式】
[0009] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0010] 如圖1所示，本實用新型包括兩個單級朗肯循環(huán)系統(tǒng)1、2,第一單級朗肯循環(huán)系統(tǒng) 1包括蒸發(fā)器11、汽輪機12、冷凝器13、工質(zhì)泵14、發(fā)電機15和在該級系統(tǒng)中循環(huán)的發(fā)電工 質(zhì)。其中，蒸發(fā)器11、汽輪機12、冷凝器13和工質(zhì)泵14依次通過管道連接構(gòu)成閉環(huán)結(jié)構(gòu)， 發(fā)電機15通過管道與汽輪機12連接。蒸發(fā)器11兩端還分別設(shè)置有供海水進(jìn)出的熱源輸 入端和熱源輸出端；冷凝器13兩端也分別設(shè)置有供跨臨界狀態(tài)LNG進(jìn)出的冷源輸入端和冷 源輸出端。第二單級朗肯循環(huán)系統(tǒng)2也包括蒸發(fā)器21、汽輪機22、冷凝器23、工質(zhì)泵24、發(fā) 電機25和在該級系統(tǒng)中循環(huán)的發(fā)電工質(zhì)，其結(jié)構(gòu)與第一單級朗肯循環(huán)系統(tǒng)1相同，且第一 單級朗肯循環(huán)系統(tǒng)1中冷凝器13的冷源輸出端與第二單級朗肯循環(huán)系統(tǒng)2中冷凝器23的 冷源輸入端連接，構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)。
[0011] 第一單級朗肯循環(huán)系統(tǒng)1中，工質(zhì)泵14內(nèi)液態(tài)的發(fā)電工質(zhì)經(jīng)管道進(jìn)入蒸發(fā)器11， 在蒸發(fā)器11內(nèi)與經(jīng)熱源輸入端進(jìn)入的海水進(jìn)行熱量交換后，變?yōu)闅鈶B(tài)進(jìn)入汽輪機12內(nèi)膨 脹做功帶動發(fā)電機15發(fā)電。發(fā)電工質(zhì)在汽輪機12內(nèi)做功后的乏氣由汽輪機12流出后進(jìn) 入冷凝器13,在冷凝器13內(nèi)與由冷源輸入端進(jìn)入的跨臨界狀態(tài)的LNG進(jìn)行熱量交換。從冷 凝器13流出的發(fā)電工質(zhì)經(jīng)管道進(jìn)入工質(zhì)泵14內(nèi)升壓后，重新進(jìn)入蒸發(fā)器11循環(huán)發(fā)電。從 冷凝器13輸出的LNG再次進(jìn)入第二單級朗肯循環(huán)系統(tǒng)2進(jìn)行熱量交換，第二單級朗肯循環(huán) 系統(tǒng)2原理與第一單級朗肯循環(huán)系統(tǒng)1相同。
[0012] 上述實施例中，第一單級朗肯循環(huán)系統(tǒng)1中的發(fā)電工質(zhì)采用R170,其在常壓下的 沸點為-88.6°C。
[0013] 上述實施例中，第二單級朗肯循環(huán)系統(tǒng)2中的發(fā)電工質(zhì)采用R290,其在常溫下的 沸點為-42. 1°C。
[0014] 本實用新型的工作原理為：
[0015] 第一單級朗肯循環(huán)系統(tǒng)1中，高壓低溫（3. 2MPa，-88°C )的液態(tài)發(fā)電工質(zhì)R170 由工質(zhì)泵14流出，通過管道進(jìn)入蒸發(fā)器11，在蒸發(fā)器11內(nèi)經(jīng)定壓升溫，即與由熱