[发明专利]LNG动力船燃料冷能综合利用方法及其系统

说明书

本发明公开了一种LNG动力船燃料冷能综合利用方法，先通过朗肯循环发电将深冷部分的LNG燃料冷能转换为电能，然后利用冷媒回收中冷部分的LNG燃料冷能并梯级用于动力船各制冷需求单元供冷，使液态低温的LNG燃料提升至动力船主机进气要求温度；同时公开了实现该方法的系统。本发明的优点是：将送入船舶主机的LNG燃料冷能先梯级利用于船舶发电、低温冷库、海水淡化、高温冷库、空调等，而后达到主机进气要求温度，送入主机燃烧；将LNG燃料冷能进行合理梯级利用，提高冷能和冷的综合利用效率，降低了船舶的营运成本；可根据不同船型的制冷需求，以及不同时空条件下的工况，通过相应调节使有限的LNG燃料冷能在不同船型上都能够得到较大程度的合理分配和利用。

技术领域

本发明涉及LNG冷能利用领域，特别是LNG动力船燃料冷能综合利用方法及系统。

背景技术

在船舶领域，运营成本日益增加及尾气排放标准日益严格，在此背景下，液化天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)以其低污染、清洁、经济等特性在替代传统能源中愈加突出，这就大大推进了LNG在各种能源应用领域的普及程度。

LNG动力船燃料的需求量较大，如300000吨级超大型LNG动力船航运中，主机进气量可达约为3500kg/h，即使25000吨级低速化学品船，主机进气量也需740kg/h，而LNG在常压、温度-163℃上升至0℃汽化过程中，释放出约9.97×105kJ/t的冷量，因此，LNG动力船燃料在送入主机利用前包含着大量的冷能。

对送入主机的LNG燃料的处理，现LNG动力船上多采用强制气化的方式，如海水换热、缸套水加热或者其它加热方法，使液态的低温LNG汽化并提升至主机进气要求温度，不仅造成了冷能的极大浪费，而且还会产生较大的加热负荷或功耗，并对环境生态造成污染。

此外，动力船上存在较多的冷能需求场所，如船舶冷库、船舶空调，但多依靠机械压缩制冷，设备成本和运行费用高。若采用LNG燃料冷能替代传统制冷方式，不仅可以节约大量电能，而且可以一定程度上简化相关设备，降低设备投入和运营费用。因此LNG动力船燃料冷能存在较大的利用空间，而相关研究尚未见报道。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种LNG动力船燃料冷能综合利用方法及系统，将LNG燃料在送入主机利用前需汽化释放的冷能用于动力船制冷需求单元供冷。

技术方案：一种LNG动力船燃料冷能综合利用方法，先通过朗肯循环发电将深冷部分的LNG燃料冷能转换为电能，然后利用冷媒回收中冷部分的LNG燃料冷能并梯级用于动力船各制冷需求单元供冷，使液态低温的LNG燃料提升至动力船主机进气要求温度。

进一步的，上述的LNG动力船燃料冷能综合利用方法，具体包括以下步骤：

S10：发电单元的发电工质吸收低温冷库循环单元热量发生汽化，或先吸收低温冷库循环单元热量、再吸收废气余热发生汽化，然后经透平膨胀机做功，最后与由常压加压至0.7MPa、-160℃的LNG换热，发电工质被LNG冷却液化，LNG吸热升温；

S20：经发电单元初步利用后的LNG，进入低温冷库循环单元供冷，低温冷库循环单元的冷媒A经发电工质冷却，或经发电工质冷却的同时分流经LNG冷却，温度达到-40℃，首先在低温冷库循环单元进行制冷，温度升高到-30℃，而后对嵌套于低温冷库循环单元末端的海水淡化循环单元的冷媒B冷却，温度升高到-20℃，再循环至吸收冷量，冷媒B在海水淡化循环单元进行制冷；

S30：经低温冷库循环单元利用后的LNG，进入高温冷库循环单元供冷，高温冷库循环单元的冷媒C经LNG冷却后，温度达到-30℃，首先在高温冷库循环单元进行制冷，温度升高到-20℃，而后对嵌套于高温冷库循环单元末端的空调主制冷单元的冷媒D冷却，温度升高到0℃，再循环至吸收冷量，冷媒D在空调主制冷单元进行制冷；