[发明专利]一种多级LNG冷能发电和综合利用系统及方法

说明书

本发明提供了一种多级LNG冷能发电和综合利用系统及方法，所述的系统包括至少两级循环发电单元；所述的循环发电单元沿循环工质流向包括依次循环连接的电能转换装置、LNG换热装置和载冷剂换热装置；各级循环发电单元中的LNG换热装置沿LNG流向依次连接形成LNG换热通道。本发明提供了一种可以采用超低温热源的多工质多循环的LNG冷能利用发电系统。该系统能够有效回收LNG冷能，采用多工质多循环在换热装置内进行多级换热，降低冷能回收过程中的传热温差，实现高效电能转换，具有显著的经济效益和社会效益。

技术领域

本发明属于LNG综合利用技术领域，涉及一种多级LNG冷能发电和综合利用系统及方法，尤其涉及一种采用超低温热源的多工质多循环的LNG冷能发电和综合利用系统及方法。

背景技术

天然气是由不同成分按一定的比例组成的混合物，其主要成分是碳氢化合物，包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等，其中甲烷占90％以上。LNG即液化天然气(Liquefied NaturalGas)，是将气田生产的天然气净化处理后，经一连串超低温液化而获得常压下是液体的天然气，被公认是地球上最干净的化石能源。一般液化天然气在普通大气压下，通过降温到约-162℃来液化。

为便于天然气运输，通常将天然气液化。LNG目前常用的储存温度为-162℃，用户使用的温度为5℃左右，从储存温度至使用温度的气化过程释放的冷量大约为830kJ/kg，若LNG拥有的冷能以100％的效率转化为电能，那么每吨LNG的冷能可转化为240kWh的电能。

由此可见，可供利用的LNG冷能是相当可观的。这种冷能从能源品位上来看，具有较高的利用价值，如果通过特定的工艺利用LNG冷能，可以达到节省能源、提高经济效益的目的。

LNG冷能可采用直接或间接的方法加以利用。LNG直接利用方法包括有冷能发电、海水淡化、液化分离空气(液氧、液氮)、轻烃分离、冷冻仓库、液化碳酸、制干冰、空调；间接利用有冷冻食品，低温粉碎废弃物处理，冻结保存，低温医疗，食品保存等。

CN204238992U公开了一种利用液化天然气冷能发电的系统，包括第一LNG泵、第二LNG泵、第三LNG泵、低压天然气冷凝器、中压天然气冷凝器、低压冷媒冷凝器、第一液体冷媒泵、第二液体冷媒泵、第三液体冷媒泵、冷媒气化器、高压天然气加热器、高压天然气过热器、冷媒膨胀机、天然气膨胀机、次中压冷媒冷凝器和中压冷媒冷凝器，整个发电过程包括天然气介质朗肯循环和混合冷媒介质朗肯循环两个部分，减少了LNG冷能回收过程中有效能损失，提高了LNG冷能的发电效率。但是该申请提出的技术方案系统复杂，投资及运行成本较高，同时，系统运行时必须利用低温余热；其次，该系统换热之后的冷能未能提供给需冷用户，无法实现低品位冷能的高效利用；第三，该系统输出天然气为低压天然气，无法适用于LNG接收站高压力输送管网。

CN105569752A公开了一种利用LNG冷能发电的工艺及装置。LNG汽化向下游管网供应天然气的过程中释放出大量的冷能，本工艺利用两个独立的循环将冷能回收用于发电，避免了冷能的损失，提升了企业的经济效益，在发电的同时避免了电厂发电带来的污染问题，符合节能环保的要求。但是该系统采用两套循环完成LNG冷能利用，系统复杂，单位LNG冷能发电量低，同时需要采用高温热源，且无法实现LNG冷能的综合利用。