[发明专利]一种利用液态天然气冷能发电制氢的系统

权利要求书

1.一种利用液态天然气冷能发电制氢的系统，其特征在于，包括低温朗肯循环发电系统、LNG气化系统和电解水系统，借助低温朗肯循环发电系统实现液态天然气冷能向电能的转化，并利用发出的电力在电解水系统中完成水的电解过程，制得氢气和氧气，所述LNG气化系统利用低温朗肯循环发电系统中膨胀做功后的高温工质充分换热，吸收热量气化；

所述低温朗肯循环发电系统包括冷凝器(3)、工质循环泵(6)、预热器(7)、蒸发器(8)、透平(9)、发电机(10)、变压器(11)和蓄电池(12)，所述冷凝器(3)、工质循环泵(6)、预热器(7)、蒸发器(8)、透平(9)连接成一个回路，所述透平(9)与发电机(10)、变压器(11)和蓄电池(12)依次连接，同时变压器(11)还与电解水系统连接；

循环工质在工质循环泵(6)的驱动下在系统内部循环，循环工质经过工质循环泵(6)的加压作用后压力提高，依次经过预热器(7)和蒸发器(8)与热源侧高温工质进行换热，成为饱和或过热气体；气体进入透平(9)中膨胀做功，带动发电机(10)发电，发出的电能经过变压器(11)后为电解水系统供能，产生的多余电力经过变压器(11)后，储存在蓄电池(12)中，以达到平稳系统负荷波动的目的，膨胀做功后的高温工质进入冷凝器(3)中与LNG气化系统发生热交换，温度降低，重复循环过程。

2.根据权利要求1所述的利用液态天然气冷能发电制氢的系统，其特征在于，所述预热器(7)、蒸发器(8)和冷凝器(3)是板式、壳管式或满液式。

3.根据权利要求1所述的利用液态天然气冷能发电制氢的系统，其特征在于，所述低温朗肯循环发电系统中，就近利用海水作为蒸发器(8)和预热器(7)侧的热源。

4.根据权利要求1所述的利用液态天然气冷能发电制氢的系统，其特征在于，所述LNG气化系统包括低温LNG泵(2)、冷凝器(3)、热交换器(4)和燃气调压器(5)，所述低温LNG泵(2)、冷凝器(3)、热交换器(4)和燃气调压器(5)依次连接，液态天然气经过低温LNG泵(2)加压后进入冷凝器(3)中与低温朗肯循环发电系统中膨胀做功后的高温工质充分换热，吸收热量气化；为保证LNG的充分气化，在冷凝器后设置热交换器(4)，充分气化的天然气经过燃气调压器(5)后进入燃气长输管线中输送至用户侧(19)。

5.根据权利要求4所述的利用液态天然气冷能发电制氢的系统，其特征在于，所述电解水系统包括电解槽(13)、水处理器(14)及冷却水；低温朗肯循环发电系统发出的电力经过变压器(11)接至电解槽(13)中发生电解水反应，纯水电解生成氢气和氧气，氧气依据实际需要进行储存或直接排至空气中；经过水处理器(14)处理后的纯水接至电解槽(13)中作为纯水补充；同时向电解槽(13)中配备冷却水，带走电解过程中产生的多余热量。

6.根据权利要求5所述的利用液态天然气冷能发电制氢的系统，其特征在于，所述利用液态天然气冷能发电制氢的系统还包括氢气-天然气掺混系统，所述氢气-天然气掺混系统包括流量调节装置(16)、混气阀(17)和气体分析仪(18)，所述燃气调压器(5)、混气阀(17)、气体分析仪(18)和用户侧(19)依次连接，所述电解槽(13)、流量调节装置(16)、混气阀(17)、气体分析仪(18)和用户侧(19)依次连接，在电解槽(13)的氢气出口侧设置流量调节装置(16)控制氢气出流速度，气体分析仪(18)的作用包括分析混合后气体组分和气体流量。

7.根据权利要求6所述的利用液态天然气冷能发电制氢的系统，其特征在于，为保证气体混输系统的安全性，借助气体分析仪(18)和流量调节装置(16)，控制氢气在氢气-天然气混输系统中体积分数在3％～20％内。

8.根据权利要求5所述的利用液态天然气冷能发电制氢的系统，其特征在于，所述电解槽(13)包括质子交换膜电极和电极板，水电解生成的氧气和氢气分别从阳极通道和阴极通道中输出系统。

9.根据权利要求5所述的利用液态天然气冷能发电制氢的系统，其特征在于，所述电解槽(13)中电解质为纯水，纯水既是反应物，也作为冷却介质，系统不需要再设置额外的冷却装置。