[发明专利]利用低温液体冷能发电的系统

说明书

本发明提供了一种利用低温液体冷能发电的系统，包括工质膨胀机、第一换热器、第二换热器、升压泵和第三换热器；工质膨胀机由工质驱动并带动发电机发电；第一换热器用于工质与外部热源的换热，其进口与所述工质膨胀机的出口连通；第二换热器具有供低温液体流动的第一流道以及分别供工质流动的第二流道和第三流道，第一流道和第三流道均与第二流道进行热交换；所述第二流道的进口与所述第一换热器的出口连通；升压泵进口与所述第二流道的出口相通，其出口与所述第三流道的进口连通；第三换热器用于工质与外部热源的换热，其进口与所述第三流道的出口连通，其出口与所述工质膨胀机的进口连通。本发明可提高冷能利用效率。

技术领域

本发明涉及发电系统，特别涉及一种利用低温液体冷能发电的系统。

背景技术

通过消耗能量制取的低温液体（LNG、液氮和液氧等），都蕴含大量冷能。冷能利用还可以节约大量的能源，减少碳排放，具有巨大的环保效益。例如，目前LNG冷能的用途有:发电、液化空气分离、仓库冷冻、制干冰、低温粉碎等，其中最有效的利用方式为冷能发电。通过一定的低温热力循环，借助能量转换机器（如膨胀机），将冷能转化为机械功，再通过发电机就能够对外发电和输出冷量。

以往利用冷能的发电方法主要有：LNG直接膨胀法、单工质低温朗肯循环法、复叠式低温朗肯循环法、低温布莱顿循环法和混合工质低温朗肯循环法。从发电效率、投资和技术复杂性方面比较而言，混合工质低温朗肯循环法最有竞争力。

典型的低温朗肯循环的发电系统如图1所示，高压气相混合工质进入膨胀机10膨胀做功带动发电机30发电，经过膨胀机10后的低压气相混合工质与低温液体在第一换热器50内换热，低温液体释放冷能转变为气体对外供气，低压气相混合工质被冷却为低压液相混合工质，而后经升压泵70加压为高压液相混合工质，再经过第二换热器90吸热升温转变为高压气相混合工质，进入下一个循环。该系统对外吸热来自于高压液相混合工质转变为高压气相混合工质的过程，该系统对于冷能的利用效率还有提升的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用低温液体冷能发电的系统，以提高冷能利用效率，对外界多做功发电。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种利用低温液体冷能发电的系统，包括工质膨胀机、第一换热器、第二换热器、升压泵和第三换热器；工质膨胀机由工质驱动并带动发电机发电；第一换热器用于工质与外部热源的换热，其进口与所述工质膨胀机的出口连通；第二换热器具有供低温液体流动的第一流道以及分别供工质流动的第二流道和第三流道，第一流道和第三流道均与第二流道进行热交换；所述第二流道的进口与所述第一换热器的出口连通；升压泵进口与所述第二流道的出口相通，其出口与所述第三流道的进口连通；第三换热器用于工质与外部热源的换热，其进口与所述第三流道的出口连通，其出口与所述工质膨胀机的进口连通。

优选地，所述第一换热器通过气液分离器与所述工质膨胀机连通；所述气液分离器具有进口、气相出口和液相出口；所述气液分离器的进口与所述工质膨胀机的出口相连，所述气相出口与所述第一换热器的进口相连，所述液相出口与所述升压泵的进口连通。

优选地，所述第一流道的出口连接一气体膨胀机，所述气体膨胀机带动发电机发电。

优选地，所述气体膨胀机和所述工质膨胀机为一体机。

优选地，工质经所述第一换热器换热后的温度大于0℃，并不超过40℃。

优选地，所述第一换热器的外部热源为天然气补燃、空气、海水或废热。

优选地，所述第二换热器为板式或绕管式换热器。

优选地，所述第三换热器的外部热源包括天然气补燃或废热。

优选地，所述低温液体为液化天然气、液氧、液氮或液体乙烯。

优选地，所述工质包括以下组分中的部分或全部：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、氮气、乙炔。