一種利用液化天然氣梯級冷能進(jìn)行發(fā)電的工藝及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用天然氣冷能進(jìn)行發(fā)電領(lǐng)域，具體地說是一種利用液化天然氣梯級冷能進(jìn)行發(fā)電的工藝及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣以其高效、優(yōu)質(zhì)、清潔等優(yōu)異的性能以及廣泛的用途，已成為世界各國普遍看好的一種安全、清潔的能源。天然氣液化后體積減小為原來的1/600，便于長距離輸送，LNG通過船運(yùn)到站后，需要將液態(tài)LNG轉(zhuǎn)化氣態(tài)，過程中釋放大約830?860MJ/t的冷量，傳統(tǒng)方法是使LNG直接通過海水氣化器(ORV)氣化，大量冷能被海水白白帶走而沒被利用，尤其在海水水質(zhì)較差或內(nèi)陸地區(qū)的LNG接收站多采用浸沒燃燒式汽化器(SCV)進(jìn)行LNG氣化，不僅造成LNG冷能的浪費(fèi)，同時(shí)還將增加LNG作為燃料的使用量，造成極大的能源浪費(fèi)。
[0003]在LNG冷能的利用各種技術(shù)中，最具有實(shí)際可行性、利用徹底性同時(shí)也最可能大規(guī)模利用LNG冷能的方法就是用于發(fā)電。主要有兩個(gè)方面考慮:一方面，LNG冷能用于發(fā)電系統(tǒng)，因其產(chǎn)業(yè)鏈很短，基本不受其它外界因素干擾，而其它的LNG冷能利用方式產(chǎn)業(yè)鏈都很長，容易受到市場、資源、環(huán)境、運(yùn)輸?shù)戎T多因素的影響。另一方面，利用LNG冷能發(fā)電，可回收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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是提供一種利用液化天然氣梯級冷能進(jìn)行發(fā)電的工藝及裝置。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是按以下方式實(shí)現(xiàn)的，該發(fā)電的工藝步驟如下:
a)將來自LNG儲罐的低壓液化天然氣分成兩股，一股通過LNG接收站高壓輸送栗加壓到5?I OMPaG，進(jìn)入浸沒燃燒式汽化器氣化到(TC后通過外輸管網(wǎng)外輸；
b)來自LNG儲罐的另外一股低壓液化天然氣經(jīng)過高壓輸送栗加壓到5?1MPaG成為高壓LNG，高壓LNG分別進(jìn)入一級朗肯循環(huán)和二級朗肯循環(huán)，并分別將一級朗肯循環(huán)的1#工質(zhì)和二級朗肯循環(huán)的2#工質(zhì)冷凝;高壓LNG在一級冷凝器和二級冷凝器中吸熱氣化為氣態(tài)天然氣，天然氣溫度為_38°C，天然氣進(jìn)入空溫式汽化器加熱到(TC，進(jìn)入天然氣外輸管網(wǎng)與來自浸沒燃燒式汽化器的天然氣合并后外輸；
c)一級朗肯循環(huán)中循環(huán)1#工質(zhì)通過一級工質(zhì)栗加壓到2?3.5MPaG后進(jìn)入一級蒸發(fā)器，經(jīng)過與高溫水進(jìn)行熱交換，1#工質(zhì)溫度由-70?-95°C升高到10?20°C后進(jìn)入到一級汽輪機(jī)，1#工質(zhì)在一級汽輪機(jī)中膨脹做功，帶動一級發(fā)電機(jī)發(fā)電外輸;1#工質(zhì)在一級汽輪機(jī)出口溫度為-70?-90°C，壓力為0.1?0.3MpaG; 1#工質(zhì)進(jìn)入一級冷凝器，通過與高壓LNG進(jìn)行換熱，在一級冷凝器出口溫度降為-75?-95°C并且冷凝為液體，然后進(jìn)入一級工質(zhì)栗進(jìn)行循環(huán)；
d)二級朗肯循環(huán)中循環(huán)2#工質(zhì)通過二級工質(zhì)栗加壓到0.5?1.0MPaG后進(jìn)入二級蒸發(fā)器，經(jīng)過與高溫水進(jìn)行熱交換，2#工質(zhì)溫度由-41?-60°C升高到10?20°C后進(jìn)入到二級汽輪機(jī)，2#工質(zhì)在二級汽輪機(jī)中膨脹做功，帶動二級發(fā)電機(jī)發(fā)電外輸;2#工質(zhì)在二級汽輪機(jī)出口溫度為-30?-60°C，壓力為0.1?0.3MpaG； 2#工質(zhì)進(jìn)入二級冷凝器，通過與高壓LNG進(jìn)行換熱，在二級冷凝器出口溫度降為-41?-60°C并且冷凝為液體，然后進(jìn)入二級工質(zhì)栗進(jìn)行循環(huán)。
[0006]所述的二級朗肯循環(huán)中循環(huán)不需要工作，而一級朗肯循環(huán)中循環(huán)需要正常工作時(shí)，一級朗肯循環(huán)中換熱后的高壓LNG與另一股來自LNG接收站高壓輸送栗出口的LNG匯合后進(jìn)入浸沒燃燒式汽化器，氣化并加熱到(TC后進(jìn)入外輸管網(wǎng)外輸。
[0007]該利用液化天然氣梯級冷能進(jìn)行發(fā)電的裝置包括LNG儲罐，一級朗肯循環(huán)裝置，二級朗肯循環(huán)裝置，空溫式汽化器和浸沒燃燒式汽化器；
LNG儲罐通過管道分別與LNG接收站高壓輸送栗和至少一個(gè)高壓LNG輸送栗連通，LNG接收站高壓輸送栗的出口通過管道與浸沒燃燒式汽化器連通，浸沒燃燒式汽化器的出口通過管道與外輸管網(wǎng)連通；
高壓LNG輸送栗的出口通過管道與一級朗肯循環(huán)裝置中的一級冷凝器連通，一級冷凝器的出口通過管道分別與浸沒燃燒式汽化器、二級朗肯循環(huán)裝置中的二級冷凝器連通;二級冷凝器的出口通過管道與至少兩個(gè)空溫式汽化器連通，空溫式汽化器的出口通過管道與浸沒燃燒式汽化器的出口管道連通。
[0008]所述的一級朗肯循環(huán)裝置包括一級蒸發(fā)器、一級汽輪機(jī)、一級發(fā)電機(jī)、一級冷凝器和1#工質(zhì)儲罐；1#工質(zhì)儲罐的出口通過管道與一級工質(zhì)栗連通，一級工質(zhì)栗的出口通過管道與一級蒸發(fā)器連通，一級蒸發(fā)器的出口通過管道與一級汽輪機(jī)連通，一級汽輪機(jī)與一級發(fā)電機(jī)連接;一級汽輪機(jī)的出口通過管道與一級冷凝器的工質(zhì)循環(huán)進(jìn)口連通，一級冷凝器的工質(zhì)循環(huán)出口通過管道與一級工質(zhì)栗的進(jìn)口連通。
[0009]所述的二級朗肯循環(huán)裝置包括二級蒸發(fā)器、二級汽輪機(jī)、二級發(fā)電機(jī)、二級冷凝器和2#工質(zhì)儲罐;2#工質(zhì)儲罐的出口通過管道與二級工質(zhì)栗連通，二級工質(zhì)栗的出口通過管道與二級蒸發(fā)器連通，二級蒸發(fā)器的出口通過管道與二級汽輪機(jī)連通，二級汽輪機(jī)與二級發(fā)電機(jī)連接;二級汽輪機(jī)的出口通過管道與二級冷凝器的工質(zhì)循環(huán)進(jìn)口連通，二級冷凝器的工質(zhì)循環(huán)出口通過管道與二級工質(zhì)栗的進(jìn)口連通。
[0010]所述的高壓LNG輸送栗設(shè)置有兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，兩個(gè)或兩個(gè)以上的高壓LNG輸送栗并聯(lián)設(shè)置。
[0011]所述的空溫式汽化器設(shè)置有兩個(gè)或兩個(gè)以上時(shí)，兩個(gè)或兩個(gè)以上的空溫式汽化器并聯(lián)設(shè)置。
[0012]本發(fā)明的一種利用液化天然氣梯級冷能進(jìn)行發(fā)電的工藝及裝置和現(xiàn)有技術(shù)相比，利用橫向兩級朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電，獨(dú)立設(shè)置LNG外輸高壓栗以及空溫式汽化器，可以兼顧LNG接收站調(diào)峰的需要，操作靈活方便。橫向兩級LNG冷能朗肯發(fā)電系統(tǒng)循環(huán)效率、每噸LNG發(fā)電量和冷能利用率均較高。同時(shí)LNG接收站在海水水質(zhì)不能滿足海水汽化器(ORV)或缺水的場合多采用浸沒燃燒式汽化器(SCV)進(jìn)行氣化LNG，在這種情況下，利用LNG冷能發(fā)電，節(jié)能效果更加突出。
【附圖說明】
[0013]附圖1為一種利用液化天然氣梯級冷能進(jìn)行發(fā)電的工藝及裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:1、一級工質(zhì)栗，2、一級蒸發(fā)器，3、一級汽輪機(jī)，4、一級發(fā)電機(jī)，5、一級冷凝器，6、1#工質(zhì)儲罐，7、二級工質(zhì)栗，8、二級蒸發(fā)器，9、二級汽輪機(jī)，10、二級發(fā)電機(jī)，11、二級冷凝器，12、2#工質(zhì)儲罐，13、高壓LNG輸送栗，14、空溫式汽化器，15、LNG接收站高壓輸送栗，16、浸沒燃燒式汽化器，17、LNG儲罐。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1:
組裝該利用液化天然氣梯級冷能進(jìn)行發(fā)電的裝置:
該發(fā)電的裝置包括LNG儲罐17，一級朗肯循環(huán)裝置，二級朗肯循環(huán)裝置，空溫式汽化器14和浸沒燃燒式汽化器16;
LNG儲罐17通過管道分別與LNG接收站高壓輸送栗15和一個(gè)高壓LNG輸送栗13連通，LNG接收站高壓輸送栗15的出口通過管道與浸沒燃燒式汽化器16連通，浸沒燃燒式汽化器16的出口通過管道與外輸管網(wǎng)連通；
高壓LNG輸送栗13的出口通過管道與一級朗肯循環(huán)裝置中的一級冷凝器5連通，一級冷凝器5的出口通過管道分別與浸沒燃燒式汽化器16、二級朗肯循環(huán)裝置中的二級冷凝器11連通;二級冷凝器11的出口通過管道與兩個(gè)并聯(lián)設(shè)置的空溫式汽化器14連通，空溫式汽化器14的出口通過管道與浸沒燃燒式汽化器16的出口管道連通;上述的兩個(gè)并聯(lián)設(shè)置的空溫式汽化器14，一個(gè)正常運(yùn)行，一個(gè)用來除霜。
[0016]所述的一級朗肯循環(huán)裝置包括一級蒸發(fā)器2、一級汽輪機(jī)3、一級發(fā)電機(jī)4、一級冷凝器5和1#工質(zhì)儲罐6; 1#工質(zhì)儲罐6的出口通過管道與一級工質(zhì)栗I連通，一級工質(zhì)栗I的出口通過管道與一級蒸發(fā)器2連通，一級蒸發(fā)器2的出口通過管道與一級汽輪機(jī)3連通，一級汽輪機(jī)3與一級發(fā)電機(jī)4連接;一級汽輪機(jī)3的出口通過管道與一級冷凝器5的工質(zhì)循環(huán)進(jìn)口連通，一級冷凝器5的工質(zhì)循環(huán)出口通過管道與一級工質(zhì)栗I的進(jìn)口連通。
[0017]所述的二級朗肯循環(huán)裝置包括二級蒸發(fā)器8、二級汽輪機(jī)9、二級發(fā)電機(jī)10、二級冷凝器11和2#工質(zhì)儲罐12; 2#工質(zhì)儲罐12的出口通過管道與二級工質(zhì)栗7連通，二級工質(zhì)栗7的出口通過管道與二級蒸發(fā)器8連通，二級蒸發(fā)器8的出口通過管道與二級汽輪機(jī)9連通，二級汽輪機(jī)9與二級發(fā)電機(jī)10連接;二級汽輪機(jī)9的出口通過管道與二級冷凝器11的工質(zhì)循環(huán)進(jìn)口連通，二級冷凝器11的工質(zhì)循環(huán)出口通過管道與二級工質(zhì)栗7的進(jìn)口連通。
[0018]實(shí)施例2:
組裝該利用液化天然氣梯級冷能進(jìn)行發(fā)電的裝置:
該發(fā)電的裝置包括LNG儲罐17，一級朗肯循環(huán)裝置，二級朗肯循環(huán)裝置，空溫式汽化器14和浸沒燃燒式汽化器16;
LNG儲罐17通過管道分別與LNG接收站高壓輸送栗15和兩個(gè)并聯(lián)設(shè)置的高壓LNG輸送栗13連通，LNG接收站高壓輸送栗15的出口通過管道與浸沒燃燒式汽化器16連通，浸沒燃燒式汽化器16的出口通過管道與外輸管網(wǎng)連通；
高壓LNG輸送栗13的出口通過管道與一級朗肯循環(huán)裝置中的一級冷凝器5連通，一級冷凝器5的出口通過管道分別與浸沒燃燒式汽化器16、二級朗肯循環(huán)裝置