[实用新型]利用自然工质回收LNG冷能发电的装置

说明书

本实用新型公开了利用自然工质回收LNG冷能发电的装置，包括布雷顿循环发电系统、朗肯循环发电系统以及复叠换热器，布雷顿循环发电系统和朗肯循环发电系统通过复叠换热器进行热交换；布雷顿循环发电系统用于以超临界状态的氮气为工质进行布雷顿循环发电，并利用LNG的冷能冷却氮气，朗肯循环发电系统用于以二氧化碳为工质进行朗肯循环发电。本实用新型不仅能提升发电效率，减少设备尺寸，而且可大大降低安全风险，减少设备初投资。

技术领域

本实用新型涉及LNG冷能发电技术。

背景技术

由于LNG温度较低，在从接收站的储罐进入城市燃气网管前，需要先进行加热升温，使液态天然气汽化成气态天然气。传统的加热方式是直接采用海水汽化器或燃气加热器加热，造成LNG冷能的极大浪费。随着我国LNG工业的不断发展，越来越多企业与研究单位开始重视LNG冷能的再利用，将LNG冷能回收发电是一项新的冷能利用方式。

目前，国内对于LNG冷能发电的研究处于理论研究阶段，关于LNG冷能发电的少量专利中，主要是利用有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle，简称ORC）原理，即选定某种有机工质（如甲烷、丙烯、乙烷等等各种烃类）作为循环介质，循环介质从热源处吸热汽化，然后进入膨胀机膨胀做功，将内能能转换成机械功并最终转换成电能输出，膨胀后的循环介质气被LNG冷凝成液态，接着通过工质泵输送至高温热源，从而形成闭式工作循环，实现LNG冷能的回收。

ORC循环系统选用的有机工质通常具有易燃、易爆、带毒性、不容易获得、价格昂贵等特点，这些特点不仅增加了设备安全运行的风险，同时对系统气密封、泄漏检测及应急处理提出了严格的要求，造成设备投资成本增加，降低了项目的经济性。为了进一步提高冷能利用率，还有些ORC循环系统还通过同类系统的复叠实现LNG冷能的梯级利用，这种ORC循环系统通常需要三个以上的子系统进行复叠，存在着设备多、系统布置及控制过于复杂的缺点。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种利用自然工质回收LNG冷能发电的装置，其不仅能提升发电效率，减少设备尺寸，而且可大大降低安全风险，减少设备初投资，从而提升LNG冷能发电项目的可操作性和经济性。

本实用新型采用了以下技术方案：

本实用新型提供了一种利用自然工质回收LNG冷能发电的装置，其特点在于，包括布雷顿循环发电系统、朗肯循环发电系统以及复叠换热器，布雷顿循环发电系统和朗肯循环发电系统通过复叠换热器进行热交换；布雷顿循环发电系统用于以超临界状态的氮气为工质进行布雷顿循环发电，并利用LNG的冷能冷却氮气，朗肯循环发电系统用于以二氧化碳为工质进行朗肯循环发电。

本实用新型至少具有以下优点：

1、本实用新型利用LNG的冷能进行发电，能起到良好的节能效果。布雷顿循环发电系统以超临界状态的氮气为工质进行布雷顿循环发电，朗肯循环发电系统以二氧化碳为工质进行朗肯循环发电，二者均为对人体无毒无害、对环境无污染的自然工质，且理化性质稳定、不燃不爆、不分解、无腐蚀、无爆炸危险，具有容易获得、价格便宜、投资成本低的优点，能够降低主机密封系统的设计难度，简化密封泄漏气处理系统及相应的安保措施，降低系统整体气密性、泄漏监测及相应的应急处理措施的等级，从而使发电流程更加简单，并提高了整个装置的安全性以及控制系统的可操作性；

2、布雷顿循环发电系统以超临界状态的氮气为工质进行布雷顿循环发电，氮气在整个工作过程中均处于超临界状态，超临界氮气既具有液体密度大、传热效率高、做功能力强的特性，同时兼具气体粘性小，流动性强、系统循环损耗小的特性，且循环过程无相变，压缩过程中压缩功有效减小，循环系统发电效率高；

3、整体设备尺寸小、重量轻、占地少。

附图说明

图1示出了根据本实用新型一实施例的利用自然工质回收LNG冷能发电的装置的示意图。