專利名稱：一種lng冷能梯級、集成利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于能源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及液化天然氣(LNG)的冷能 回收利用、低溫細(xì)開質(zhì)循環(huán)發(fā)電、冷庫、室內(nèi)滑冰場、冷水空調(diào)及其統(tǒng)籌安 排的交叉領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
生產(chǎn)1噸LNG耗電量為850kWh,如果LNG冷能得以充分利用，則按照 0.7元/度的電價用于深冷項目計算，-162°CLNG冷能的價值約420元/噸。 由于生產(chǎn)一。屯LNG需要消耗8S0kWh的電力，其娟值(有用功)只有120kWh 左右，在液化過程中，不可逆損失達(dá)到730kWh，這是制冷過程所不可避免的。 如果提高制冷技術(shù)，可減小這部分損失，但按照目前技術(shù)來看其減小程度有 限。因此如果把這些冷量等溫位傳遞給冷能用戶，并考慮傳熱溫差和過程損 失，則一般可節(jié)約500 700kWh的電力。迄今為止，在國外LNG冷能利用方面的成功案例是單項利用技術(shù)，冷能利用效率較低，綜合及整體化考慮LNG 冷能利用的技術(shù)尚未見報道和披露。如美國專利第6089028號為一閉環(huán)工藝熱傳導(dǎo)介質(zhì)來發(fā)電。這樣的發(fā)電 方式相對于直接膨脹發(fā)電，效率會比較高。但參比其設(shè)備投資和LNG冷能利 用效率等因素，在經(jīng)濟(jì)上有待進(jìn)一步論證。而且，在第二熱交換器中，用海 水作為熱流，換熱以后直接排掉，沒有加以利用，使得能量沒有得以很好利 用。美國專利NO. 4036028和NO. 4231226通過冷媒來提供LNG再氣化的熱量， 該冷媒與輪機(jī)排氣和組合式循環(huán)動力設(shè)備進(jìn)行熱交換。盡管這些配置使LNG 再氣化的能耗明顯減少，但是仍然存在限制完全利用LNG冷能。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種LNG冷能梯級、集 成利用系統(tǒng)，既能節(jié)省大量電能和固定投資，也能盡快帶動相應(yīng)工業(yè)的發(fā)展, 實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。本實用新型的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)一種LNG冷能梯級、集成利用系統(tǒng)，其特征在于包括冷能服務(wù)公司、 冷庫公司、室內(nèi)滑冰場公司和冷水空調(diào)公司控制區(qū)； 冷能服務(wù)公司控制區(qū)包括 LNG儲罐，用于存儲并提供液化天然氣；丁烷換熱儲存部分包括丁烷高溫儲罐，用于存儲并提供冷媒丁烷；丁 烷換熱器，通過常溫泵送管路與丁烷高溫儲罐相連通使高溫冷媒丁烷降溫?fù)Q 熱；丁烷低溫儲罐，用于存儲經(jīng)丁烷換熱器降溫后的冷媒丁烷；換熱器，通 過低溫泵送管路與丁烷低溫儲罐相連通，使冷媒丁烷再次降溫?fù)Q熱；換熱器與丁烷高溫儲罐之間連接有回流管路；低溫娟發(fā)電部分包括膨脹發(fā)電機(jī)組，膨脹發(fā)電機(jī)組通過管路與丁烷換 熱儲存部分的丁烷換熱器循環(huán)連通；所述LNG儲罐連接兩條輸出管路其中一管路經(jīng)空氣汽化管路連接天然 氣管網(wǎng)；另一管路經(jīng)低溫泵送管路、丁烷換熱器連接膨脹發(fā)電機(jī)組，使LNG 加壓升溫后進(jìn)入膨脹發(fā)電機(jī)組作功發(fā)電，膨脹發(fā)電機(jī)組排氣管路經(jīng)丁烷換熱 器連接天然氣管網(wǎng)，使作功后排出的低壓LNG'再次升溫后進(jìn)入天然氣管網(wǎng)送 出；冷庫、室內(nèi)滑冰場和冷水空調(diào)公司控制區(qū)包括分別設(shè)于冷庫、室內(nèi)滑冰場和冷水空調(diào)公司控制區(qū)的內(nèi)部換熱器組、冷 媒儲罐；各內(nèi)部換熱器組的進(jìn)、排氣口分別通過管路連接烷換熱器、冷媒儲 罐；各冷媒儲罐分別通過輸送泵回流管路連接烷換熱器。本系統(tǒng)具有以下有益效果1、 建立冷能服務(wù)公司、冷庫公司、室內(nèi)滑冰場公司和冷水空調(diào)公司四個建設(shè)項目，利用液化天然氣(LNG)冷能梯級、集成用于低溫娟發(fā)電、冷 庫、室內(nèi)滑冰場和冷水空調(diào)項目，可控制冷媒傳輸過程中管網(wǎng)建設(shè)成本和冷 能損失最小化，實現(xiàn)冷能梯級、充分的利用。2、 通過增加泵增壓一-換冷一-膨脹作功幾個附加工藝過程，獲得可觀 的電力和更多溫位較高的冷能。3、 釆用了丁烷、乙二醇水溶液、水等一次、二次冷媒，方便實現(xiàn)各冷 阱的相互匹配和優(yōu)化。


以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 圖1是LNG冷能利用總體原則流程圖。
具體實施方式
參照圖1。 LNG衛(wèi)星站冷能集成用于低溫娟發(fā)電、冷庫、室內(nèi)滑冰場和 冷水空調(diào)的成套系統(tǒng)。該系統(tǒng)建設(shè)有四個功能控制區(qū)，即冷能服務(wù)公司、冷庫公司、室內(nèi)滑冰 場公司和冷水空調(diào)公司控制區(qū)。冷能服務(wù)公司控制區(qū)管理LNG汽化部分、丁 垸換熱儲存部分和低溫細(xì)發(fā)電部分。即LNG從LNG儲罐B3出來分為兩路， 一路是原有的、LNG流經(jīng)空氣汽化器B9、 B10后進(jìn)入天然氣管網(wǎng)； 一路是經(jīng) LNG低溫泵B6、管路加壓后進(jìn)入丁烷換熱器B8，溫度升至15"左右后進(jìn)入 膨脹發(fā)電機(jī)組B7，壓力降至0.4MPa左右后再進(jìn)入丁烷換熱器B8，溫度再次 升至irC左右后進(jìn)入天然氣管網(wǎng)。同時冷媒丁烷從高溫儲罐B1出來，經(jīng)常 溫泵B5、管路加壓后進(jìn)入丁烷換熱器B8，溫度降至一定程度后進(jìn)入丁烷低 溫儲罐B2儲存。儲罐B2中的低溫丁烷經(jīng)低溫泵B4、管路打到換熱器B24 后進(jìn)入冷能利用公司控制區(qū)。換熱器B24與丁烷高溫儲罐Bl之間連接有回流管路冷庫公司控制流程為冷庫冷媒經(jīng)換熱器B24后溫度降至-4(TC左右， 再梯次進(jìn)入冷凍庫B12、 B13和保鮮庫B14、 B16,冷媒溫度升至-l(TC左右后 進(jìn)入冷庫冷媒儲罐B15，冷媒儲罐B15的冷媒經(jīng)輸送泵19、管路回流至換熱 器B24，實現(xiàn)冷庫冷媒的梯級循環(huán)利用。室內(nèi)滑冰場公司控制流程為滑冰場冷媒經(jīng)換熱器B24后溫度降至-30 。C左右，再進(jìn)入各滑冰場內(nèi)部換熱管排B21、 B22、 B23,冷媒溫度升至-5'C 左右后進(jìn)入滑冰場冷媒儲罐B26，冷媒儲罐B26的冷媒經(jīng)輸送泵27、管路回 流至換熱器B24,實現(xiàn)滑冰場冷媒的循環(huán)利用。冷水空調(diào)公司控制流程為空調(diào)冷水經(jīng)換熱器B24后溫度降至2。C左右， 再分別進(jìn)入空調(diào)用戶內(nèi)部空調(diào)機(jī)組B31、 B32、 B33，冷水溫度升至2(TC左右 后進(jìn)入冷水儲罐B29，冷水儲罐B29的冷水經(jīng)輸送泵30、管路回流至換熱器 B24,實現(xiàn)冷水的循環(huán)利用。如附圖1中，LNG低溫娟發(fā)電項目是LNG衛(wèi)星氣化站特有的、國內(nèi)唯一 的、甚至世界上也是獨一無二的標(biāo)志性工程。以16萬m3/d的規(guī)模計算，該 項目一年的發(fā)電量近200萬度，電力價值近100萬元。其余LNG的冷能為 1337kW,用于室內(nèi)滑冰場335kW、冷庫408kW、冷水空調(diào)594kW，則相當(dāng)于 節(jié)省電力1171kW, LNG衛(wèi)星站每年LNG氣化站所得利潤為122萬元;LNG冷 能服務(wù)公司利潤為183萬元；冷能用戶節(jié)省制冷費(fèi)用和電力費(fèi)用合計305萬 元；整個項目一年可創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益
權(quán)利要求1、一種LNG冷能梯級、集成利用系統(tǒng)，其特征在于包括冷能服務(wù)公司、冷庫公司、室內(nèi)滑冰場公司和冷水空調(diào)公司控制區(qū)；冷能服務(wù)公司控制區(qū)包括LNG儲罐，用于存儲并提供液化天然氣；丁烷換熱儲存部分包括丁烷高溫儲罐，用于存儲并提供冷媒丁烷；丁烷換熱器，通過常溫泵送管路與丁烷高溫儲罐相連通使高溫冷媒丁烷降溫?fù)Q熱；丁烷低溫儲罐，用于存儲經(jīng)丁烷換熱器降溫后的冷媒丁烷；換熱器，通過低溫泵送管路與丁烷低溫儲罐相連通，使冷媒丁烷再次降溫?fù)Q熱；換熱器與丁烷高溫儲罐之間連接有回流管路；低溫發(fā)電部分包括膨脹發(fā)電機(jī)組，膨脹發(fā)電機(jī)組通過管路與丁烷換熱儲存部分的丁烷換熱器循環(huán)連通；所述LNG儲罐連接兩條輸出管路其中一管路經(jīng)空氣汽化管路連接天然氣管網(wǎng)；另一管路經(jīng)低溫泵送管路、丁烷換熱器連接膨脹發(fā)電機(jī)組，使LNG加壓升溫后進(jìn)入膨脹發(fā)電機(jī)組作功發(fā)電，膨脹發(fā)電機(jī)組排氣管路經(jīng)丁烷換熱器連接天然氣管網(wǎng)，使作功后排出的低壓LNG再次升溫后進(jìn)入天然氣管網(wǎng)送出；冷庫、室內(nèi)滑冰場和冷水空調(diào)公司控制區(qū)包括分別設(shè)于冷庫、室內(nèi)滑冰場和冷水空調(diào)公司控制區(qū)的內(nèi)部換熱器組、冷媒儲罐；各內(nèi)部換熱器組的進(jìn)、排氣口分別通過管路連接換熱器、冷媒儲罐；各冷媒儲罐分別通過輸送泵回流管路連接換熱器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG冷能梯級、集成利用系統(tǒng)，其特征在于: 所述冷庫公司控制區(qū)內(nèi)設(shè)有冷凍庫和保鮮庫。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LNG冷能梯級、集成利用系統(tǒng)，其特征在于: 所述冷水空調(diào)公司控制區(qū)的內(nèi)部換熱器組為空調(diào)機(jī)組。
專利摘要本實用新型提供一種LNG冷能梯級、集成利用系統(tǒng)，利用液化天然氣(LNG)冷能梯級、集成用于低溫發(fā)電、冷庫、室內(nèi)滑冰場和冷水空調(diào)項目的工藝技術(shù)，并建立了冷能服務(wù)公司、冷庫公司、室內(nèi)滑冰場公司和冷水空調(diào)公司四個建設(shè)項目。本系統(tǒng)可控制冷媒傳輸過程中管網(wǎng)建設(shè)成本和冷能損失最小化，能夠根據(jù)不同冷能用戶對各自冷媒溫位和冷能數(shù)量的要求，整體考慮冷能的溫度對口和供需平衡問題，利用冷箱設(shè)計技術(shù)，使各冷阱的相互匹配和優(yōu)化，實現(xiàn)冷能的梯級、充分利用。以每天16萬方天然氣的氣化規(guī)模為例，該工藝技術(shù)一年可節(jié)省的電力價值為600萬元。
文檔編號F25D3/10GK201093819SQ200720007870
公開日2008年7月30日 申請日期2007年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月6日
發(fā)明者萍 何, 賁 華, 徐文東 申請人:德化縣農(nóng)業(yè)局