[发明专利]一种LNG冷能多级回收综合利用系统及其使用方法

权利要求书

1.一种LNG冷能多级回收综合利用系统，其特征在于，该系统包括：

1)、由LNG储罐(1)、加压泵(2)、第一冷凝器(3)、第二冷凝器(8)、第一换热器(13)、第二换热器(16)和第三膨胀透平机(19)构成的LNG汽化升温膨胀主回路，该主回路与天然气管网或用户连接；

2)、由第一冷凝器(3)、第一压缩机(4)、第一蒸发器(5)、第一膨胀透平机(6)和第一发电机(7)构成的第一级郎肯循环发电单元；

3)、由第二冷凝器(8)、第二压缩机(9)、第二蒸发器(10)、第二膨胀透平机(11)和第二发电机(12)构成的第二级郎肯循环发电单元；

4)、由第一换热器(13)、第一循环泵(14)和储冰槽(15)构成的低温储冰供冷单元；

5)、由第二换热器(16)、第二循环泵(17)和热水器(18)构成的LNG加热低温供热单元；

6)、由第三膨胀透平机(19)和第三发电机(20)构成的膨胀发电单元；

在所述LNG汽化升温膨胀主回路中，LNG储罐(1)通过管路依次与加压泵(2)、第一冷凝器(3)、冷凝器(8)、第一换热器(13)、第二换热器(16)和膨胀透平机(19)连接；

在所述第一级郎肯循环发电单元中，第一冷凝器(3)通过管路依次与第一压缩机(4)、第一蒸发器(5)和第一膨胀透平机(6)连接并回到第一冷凝器(3)构成封闭的循环回路，在该循环回路中充有冷媒工质I，第一膨胀透平机(6)通过机械轴与第一发电机(7)连接，第一蒸发器(5)通过另一管路与低温供冷管路连接；

在所述第二级郎肯循环发电单元中，第二冷凝器(8)通过管路依次与第二压缩机(9)、第二蒸发器(10)和第二膨胀透平机(11)连接并回到第二冷凝器(8)构成封闭的循环回路，在该循环回路中充有冷媒工质II，第二膨胀透平机(11)通过机械轴与第二发电机(12)连接，第二蒸发器(10)通过另一管路与低温供冷管路连接；

在所述低温储冰供冷单元中，第一换热器(13)通过管路依次与第一循环泵(14)和储冰槽(15)连接并回到第一换热器(13)构成封闭的循环回路，在该循环回路中充有冷媒工质III，储冰槽(15)通过另一管路与低温供冷管路连接；

在所述LNG加热低温供热单元中，第二换热器(16)通过管路依次与第二循环泵(17)和热水器(18)连接并回到第二换热器(16)构成封闭的循环回路，在该循环回路中充有工质水，热水器(18)通过另一管路与低温供热管路连接；

在所述膨胀发电单元中，第三膨胀透平机(19)通过机械轴与第三发电机(20)连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷媒工质I包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、异丁烷、乙烯、丙烯、二氟甲烷、三氟甲烷、二氟乙烷、三氟乙烷、四氟乙烷和五氟乙烷中的一种或两种以上的混合物。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷媒工质II包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、异丁烷、乙烯、丙烯、二氟甲烷、三氟甲烷、二氟乙烷、三氟乙烷、四氟乙烷和五氟乙烷中的一种或两种以上的混合物。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷媒工质III包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、异丁烷、乙烯、丙烯、二氟甲烷、三氟甲烷、二氟乙烷、三氟乙烷、四氟乙烷和五氟乙烷中的一种或两种以上的混合物。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的热水器(18)是燃气热水器、太阳能热水器、电热水器、地热热水器或余热热水器。

6.如权利要求1所述LNG冷能多级回收综合利用系统的使用方法，其特征在于，

在所述LNG汽化升温膨胀主回路中，LNG储罐(1)输出的LNG经加压泵(2)加压后送至第一冷凝器(3)，在第一冷凝器(3)中LNG吸收冷媒工质I的热量汽化为天然气的饱和蒸汽，该饱和蒸汽在第二冷凝器(8)中吸收冷媒工质II的热量后进入第一换热器(13)，在第一换热器(13)中天然气吸收冷媒工质III的热量继续升温，升温后的天然气进入第二换热器(16)，在第二换热器(16)中天然气吸收工质水的热量再次升温，升温后的天然气进入第三膨胀透平机(19)膨胀做功，天然气膨胀做功降温后进入管网或用户；

在所述第一级郎肯循环发电单元中，冷媒工质I在第一冷凝器(3)中冷凝为低压液态，然后经第一压缩机(4)加压为高压液态后进入第一蒸发器(5)，在第一蒸发器(5)中冷媒工质I吸收所述低温供冷管路的热量蒸发为高压气态，该高压气态的冷媒工质I进入第一膨胀透平机(6)，在第一膨胀透平机(6)中膨胀做功降压为低压气态的冷媒工质I，该低压气态的冷媒工质I进入第一冷凝器(3)再次冷凝为低压液态继续下一次循环，冷媒工质I在第一膨胀透平机(6)中所做的功转化为机械能并通过机械轴驱动第一发电机(7)发电；

在所述第二级郎肯循环发电单元中，冷媒工质II在第二冷凝器(8)中冷凝为低压液态，然后经第二压缩机(9)加压为高压液态后进入第二蒸发器(10)，在第二蒸发器(10)中冷媒工质II吸收所述低温供冷管路的热量蒸发为高压气态，该高压气态的冷媒工质II进入第二膨胀透平机11，在第二膨胀透平机11中膨胀做功降压为低压气态的冷媒工质II，该低压气态的冷媒工质II进入第二冷凝器(8)再次冷凝为低压液态继续下一次循环，冷媒工质II在第二膨胀透平机11中所做的功转化为机械能并通过机械轴驱动第二发电机(12)发电；

在所述低温储冰供冷单元中，冷媒工质III在第一换热器(13)中向LNG汽化升温膨胀主回路中的天然气释放热量，然后经第一循环泵(14)驱动进入储冰槽(15)，在储冰槽(15)中冷媒工质III吸收低温供冷管路的热量后再次进入第一换热器(13)继续下一次循环；

在所述LNG加热低温供热单元中，工质水在第二换热器(16)中向LNG汽化升温膨胀主回路中的天然气释放热量，然后经第二循环泵(17)驱动进入热水器(18)，工质水被热水器(18)加热后再次进入第二换热器(16)继续下一次循环，热水器(18)的余热通过低温供热管路输出；

在所述膨胀发电单元中，天然气在第三膨胀透平机(19)中所做的功转化为机械能并通过机械轴驱动第三发电机(20)发电。