本發(fā)明屬于低溫?zé)崮芑厥绽妙I(lǐng)域，涉及一種基于液化天然氣冷能利用的發(fā)電和制冰系統(tǒng)及基于該系統(tǒng)的發(fā)電、制冰方法，尤其涉及一種液化天然氣冷能綜合利用系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
液化天然氣（LNG）是在低溫下以液態(tài)形式存在的天然氣（NG），其儲(chǔ)存溫度約在-160℃，較NG更加方便儲(chǔ)存與運(yùn)輸，然而LNG通常需要重新汽化為NG才能獲得廣泛應(yīng)用，LNG汽化時(shí)釋放的冷能大約為840kJ/kg，因此LNG蘊(yùn)藏的冷能十分巨大，回收這部分冷能具有可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，反之，如果不回收利用，這部分冷能通常在LNG汽化器中被海水或空氣帶走，無形中造成了巨大的浪費(fèi)，有鑒于此，國(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì)早在2005年就提出了要研究LNG接收站的冷能綜合利用問題。
我國(guó)的煤炭資源分布躲在西北、山西和內(nèi)蒙古等邊遠(yuǎn)省份，不僅加劇了運(yùn)輸壓力，也增加了能源消耗和環(huán)境污染物排放總量，因此，LNG發(fā)電可以起到改變電能格局、減少環(huán)境污染、緩解電力峰谷差矛盾的作用，而在國(guó)外LNG發(fā)電的成功案例已有很多，作為L(zhǎng)NG最大的進(jìn)口國(guó)，日本早在1970年就在南橫濱電廠的1、2號(hào)350MW機(jī)組實(shí)現(xiàn)LNG發(fā)電，截止到1996年日本已經(jīng)運(yùn)行的LNG電廠共23座，燃用LNG的機(jī)組107臺(tái)，LNG已成為該國(guó)替代石油的最主要能源。LNG發(fā)電根據(jù)原理不同主要分為直接膨脹法、朗肯循環(huán)法、氣體動(dòng)力循環(huán)法、燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)法等。
朗肯循環(huán)法中要有效利用LNG的冷量，朗肯循環(huán)工質(zhì)的選擇十分重要，朗肯循環(huán)工質(zhì)通常為甲烷、乙烷、單工質(zhì)等單組份，或者采用有機(jī)混合工質(zhì)，由于LNG是多組分的混合物，其沸點(diǎn)范圍廣，采用合理的混合工質(zhì)組分可以使LNG的汽化曲線與工作媒體的冷凝曲線盡可能保持一致，從而提高LNG汽化器的熱效率。
LNG冷能除了可用于發(fā)電，還可用于空氣分離、輕烴回收、低溫粉碎、海水淡化、冷凍、干冰制造等領(lǐng)域。隨著冷能利用技術(shù)的不斷成熟，各種各樣的冷能利用方案已經(jīng)被提出并實(shí)施，例如直接膨脹法發(fā)電、低溫朗肯循環(huán)法、直接膨脹法＋空分、梯級(jí)朗肯法、朗肯循環(huán)＋直接膨脹法、復(fù)合朗肯循環(huán)法等，其中公開號(hào)為CN103968640A的中國(guó)專利公開了一種利用天然氣壓差發(fā)電冷能的空氣分離系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用直接膨脹法＋空分，利用天然氣的壓力火用使膨脹機(jī)發(fā)電，并將出膨脹機(jī)后的冷能用于空分；公開號(hào)為CN103075250A的中國(guó)專利公開了一種梯級(jí)利用液化天然氣冷能發(fā)電的方法，利用液化天然氣的低溫火用使朗肯循環(huán)中的膨脹機(jī)發(fā)電，并且NG段部分冷能提供給煙氣，使煙氣降溫后，進(jìn)入膨脹機(jī)發(fā)電，降溫、降壓后繼續(xù)吸收LNG冷量實(shí)現(xiàn)朗肯循環(huán)，該方法采用兩個(gè)單獨(dú)的朗肯循環(huán)，至少需要兩臺(tái)加熱器和兩臺(tái)冷卻器；公開號(hào)為104373165A的中國(guó)專利公開了一種利用液化天然氣冷能發(fā)電的系統(tǒng)，該系統(tǒng)以天然氣、冷媒作工質(zhì)設(shè)計(jì)了兩種介質(zhì)的朗肯循環(huán)，逐級(jí)利用LNG冷能；公開號(hào)為103953405A的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種利用有機(jī)朗肯循環(huán)的余熱發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用溫度低于200℃的余熱進(jìn)行發(fā)電；公開號(hào)為104018901A的中國(guó)專利公開了一種天然氣壓能冷能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用直接膨脹法＋空氣或海水為熱源的朗肯循環(huán)進(jìn)行聯(lián)合發(fā)電。
由上可知，雖然液化天然氣的冷能利用方案很多，但是現(xiàn)有的方案一般會(huì)存在利用效率不高等問題，使得冷能不能得到充分有效的利用，仍然有不少冷能被白白浪費(fèi)掉。
經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，公開號(hào)為CN101806293A的中國(guó)專利公開了一種提高液化天然氣冷能發(fā)電效率的集成優(yōu)化方法，LNG從朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中進(jìn)入直接膨脹發(fā)電系統(tǒng)，其溫度為-43℃，然后直接被海水加熱，冷量浪費(fèi)。該方法還包括冰水系統(tǒng)：將降溫后的冰水回水由冰水槽經(jīng)泵輸送至液化天然氣接收站區(qū)域的建筑內(nèi)，與空調(diào)送風(fēng)和壓縮機(jī)機(jī)間冷卻器做熱交換，換熱后冰水回水溫度升高，然后返回至冷媒/冰水換熱器中，與高壓冷媒工質(zhì)進(jìn)行換熱，降溫后的冰水回水再返回回水槽。這樣制冰所需的冷量完全由朗肯循環(huán)中的工質(zhì)所提供，當(dāng)制冰市場(chǎng)需求減小后制冰循環(huán)就會(huì)停止，導(dǎo)致朗肯循環(huán)也不能正常工作。朗肯循環(huán)為混合工質(zhì)的單循環(huán)，較混合工質(zhì)朗肯循環(huán)復(fù)合單工質(zhì)朗肯循環(huán)的發(fā)電效率低10～20%。公開號(hào)為104989473A的中國(guó)專利提供了一種發(fā)電系統(tǒng)以及基于該系統(tǒng)的發(fā)電方法，該方法僅利用LNG-162～-51℃的冷能及可能存在的壓力能，-51℃以上的冷能由于海水溫度的限制無法利用被海水帶走，同時(shí)該方法中提到第9物流的壓力溫度都隨海水溫度的不同發(fā)生變化，然而現(xiàn)有的膨脹機(jī)對(duì)介質(zhì)壓力有嚴(yán)格要求，壓力的不停大幅波動(dòng)，（0.5～2MPa）無法使膨脹機(jī)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，因此該方法未考慮不同工況下膨脹機(jī)的承受能力；另外在說明書第0030-0032段提到“海水換熱器3出口的NG溫度為28℃（第三物流Ⅲ）（隨季節(jié)變化，海水溫度不同）、壓力為10MPa…經(jīng)丙烷工質(zhì)泵10增壓至1.0MPa（第十二物流Ⅻ），增壓泵耗功40.32kW，進(jìn)入海水汽化器11換熱蒸發(fā)為28℃的蒸汽”，在說明書第0037-0039段提到“海水換熱器3出口的NG溫度為5℃（第三物流Ⅲ）（隨季節(jié)變化，海水溫度不同）、壓力為10MPa…經(jīng)丙烷工質(zhì)泵10增壓至0.49MPa（第十二物流Ⅻ），增壓泵耗功21.75kW，進(jìn)入海水汽化器11換熱蒸發(fā)為5℃的蒸汽”由此可知，壓力差變化大，膨脹機(jī)不能實(shí)現(xiàn)做功。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提出一種液化天然氣冷能綜合利用系統(tǒng)，同時(shí)給出了一種液化天然氣冷能綜合利用方法，該系統(tǒng)包括直接膨脹發(fā)電、制冰及復(fù)合朗肯發(fā)電3個(gè)子系統(tǒng)，在充分提高液化天然氣冷量利用率的同時(shí)，還能保證液化天然氣汽化功能的穩(wěn)定運(yùn)行，不受制冰、發(fā)電功能的干擾，同時(shí)通過調(diào)整朗肯循環(huán)中部分參數(shù)的設(shè)定以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中壓力值不隨海水溫度的變化而變化，導(dǎo)致進(jìn)入膨脹機(jī)的工質(zhì)恒壓，進(jìn)而保證膨脹機(jī)正常穩(wěn)定工作。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是：一種液化天然氣冷能綜合利用系統(tǒng)，包括復(fù)合朗肯循環(huán)發(fā)電子系統(tǒng)、制冰子系統(tǒng)和直接膨脹發(fā)電子系統(tǒng)，所述復(fù)合朗肯循環(huán)發(fā)電子系統(tǒng)包括液化天然氣蒸發(fā)器，混合工質(zhì)增壓泵，換熱器，混合工質(zhì)加熱器，混合工質(zhì)蒸發(fā)器，混合工質(zhì)膨脹機(jī)，單工質(zhì)增壓泵，單工質(zhì)蒸發(fā)器和單工質(zhì)膨脹機(jī)；其中所述液化天然氣蒸發(fā)器包括第一殼體和布置在第一殼體內(nèi)的第一換熱管，所述第一殼體具有LNG進(jìn)口和第一NG出口，所述第一換熱管具有第一混合工質(zhì)入口和第一混合工質(zhì)出口，所述LNG進(jìn)口與LNG儲(chǔ)罐連通，所述第一混合工質(zhì)入口經(jīng)管道與混合工質(zhì)膨脹機(jī)連通，所述第一混合工質(zhì)出口經(jīng)管道與混合工質(zhì)增壓泵連通；所述換熱器包括第二殼體和布置在第二殼體內(nèi)的第二換熱管，所述第二殼體具有第二混合工質(zhì)入口和第二混合工質(zhì)出口，第二混合工質(zhì)入口經(jīng)管道與混合工質(zhì)增壓泵連通，所述第二換熱管具有第一單工質(zhì)入口和第一單工質(zhì)出口，所述第一單工質(zhì)入口經(jīng)管道與單工質(zhì)膨脹機(jī)連接，所述第一單工質(zhì)出口經(jīng)管道與單工質(zhì)增壓泵連接，所述單工質(zhì)增壓泵經(jīng)單工質(zhì)蒸發(fā)器與單工質(zhì)膨脹機(jī)連接；所述混合工質(zhì)加熱器包括第三殼體和布置在第三殼體內(nèi)的第三換熱管，所述第三換熱管具有第一進(jìn)口和第一出口，所述第三殼體具有第三混合工質(zhì)入口和第三混合工質(zhì)出口，所述第三混合工質(zhì)入口經(jīng)管道與換熱器的第二混合工質(zhì)出口連通，所述第三混合工質(zhì)出口經(jīng)管道與混合工質(zhì)蒸發(fā)器連通，所述混合工質(zhì)蒸發(fā)器與混合工質(zhì)膨脹機(jī)連接；
所述制冰子系統(tǒng)包括第一天然氣過熱器，制冰機(jī)組和天然氣加熱器，所述天然氣加熱器包括第四殼體和布置在第四殼體內(nèi)的第四換熱管，所述第四殼體具有NG進(jìn)口和第二NG出口，所述NG進(jìn)口經(jīng)管道與液化天然氣蒸發(fā)器的第一NG出口連通，所述第二NG出口經(jīng)管道與第一天然氣過熱器連通，所述第四換熱管具有第二進(jìn)口和第二出口；所述制冷機(jī)組具有第一、第二制冷劑入口和第一、第二制冷劑出口，所述第一制冷劑入口經(jīng)管道與混合工質(zhì)加熱器的第一出口相連通，所述第一制冷劑出口經(jīng)管道與混合工質(zhì)加熱器的第一進(jìn)口相連通，所述第二制冷劑入口經(jīng)管道與天然氣加熱器的第二出口相連通，所述第二制冷劑出口經(jīng)管道與天然氣加熱器的第二進(jìn)口相連通；
所述直接膨脹發(fā)電子系統(tǒng)包括天然氣膨脹機(jī)和第二天然氣過熱器，所述天然氣膨脹機(jī)的蒸汽進(jìn)口與第一天然氣過熱器的高壓氣體出口相連通，所述天然氣膨脹機(jī)的乏汽出口與第二天然氣過熱器相連通。
本發(fā)明采用制冰機(jī)組輸出的溫度為-15℃的制冷劑吸收LNG冷能發(fā)電的部分冷量和NG過熱釋放的部分冷量，并將吸收的冷能用于制冰子系統(tǒng)，使得本發(fā)明的系統(tǒng)充分利用LNG氣化釋放的-162℃到-10℃的冷量，LNG氣化釋放的冷量只有極少部分被海水帶走，大部分被用于制冰、發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了不增加工藝流程難度的情況下LNG冷量的最充分綜合利用，同時(shí)由于本發(fā)明的系統(tǒng)中保留了海水熱源，在制冷劑加熱的混合工質(zhì)加熱器后設(shè)置海水加熱的混合工質(zhì)蒸發(fā)器，并在制冷劑加熱的天然氣加熱器后設(shè)置海水加熱的第一天然氣過熱器，當(dāng)不需要制冰功能時(shí)，可以通過增加進(jìn)入混合工質(zhì)蒸發(fā)器和第一天然氣過熱器的海水流量來保證該系統(tǒng)的發(fā)電和氣化功能不受影響。另外，本發(fā)明的制冰子系統(tǒng)較傳統(tǒng)的制冰工藝節(jié)省了制冷機(jī)組，大大降低了制冰成本。
優(yōu)選地，所述混合工質(zhì)蒸發(fā)器、單工質(zhì)蒸發(fā)器、第一天然氣過熱器、第二天然氣過熱器均采用海水作為熱媒進(jìn)行換熱，所述混合工質(zhì)蒸發(fā)器、單工質(zhì)蒸發(fā)器、第一天然氣過熱器、第二天然氣過熱器上設(shè)置海水流量控制閥，使得海水進(jìn)入混合工質(zhì)蒸發(fā)器、單工質(zhì)蒸發(fā)器、第一天然氣過熱器、第二天然氣過熱器的流量根據(jù)實(shí)際需要可控。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述混合工質(zhì)膨脹機(jī)、單工質(zhì)膨脹機(jī)、天然氣膨脹機(jī)分別連接發(fā)電機(jī)。
本發(fā)明還提供了一種液化天然氣冷能綜合利用方法，該方法包括以下步驟：
⑴混合工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電：將來自混合工質(zhì)膨脹機(jī)的低壓混合工質(zhì)與LNG在液化天然氣蒸發(fā)器中進(jìn)行熱交換，熱交換后的低壓混合工質(zhì)被冷凝成溫度為-140℃的液態(tài)低壓混合工質(zhì)，液態(tài)低壓混合工質(zhì)進(jìn)入混合工質(zhì)增壓泵，增壓至1.5±0.3Mpa后進(jìn)入換熱器，在換熱器中與低壓?jiǎn)喂べ|(zhì)進(jìn)行熱交換，熱交換后的混合工質(zhì)升溫至-28℃，然后依次進(jìn)入混合工質(zhì)加熱器、混合工質(zhì)蒸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)氣化升溫，混合工質(zhì)以5.5～28℃、1.5±0.3Mpa的高壓氣體狀態(tài)進(jìn)入混合工質(zhì)膨脹機(jī)，混合工質(zhì)膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)做工發(fā)電，使得混合工質(zhì)經(jīng)降溫降壓后變?yōu)?50℃、0.13Mpa的低壓混合工質(zhì)，低壓混合工質(zhì)進(jìn)入液化天然氣蒸發(fā)器繼續(xù)與LNG進(jìn)行熱交換，并再次進(jìn)入混合工質(zhì)增壓泵提升循環(huán)壓力；
⑵單工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電：低壓?jiǎn)喂べ|(zhì)在換熱器中被混合工質(zhì)液化成溫度為-39℃的低壓液相單工質(zhì)，低壓液相單工質(zhì)進(jìn)入單工質(zhì)增壓泵，增壓至0.49±0.1Mpa后，進(jìn)入單工質(zhì)蒸發(fā)器與熱媒進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)完全氣化并升溫至5.5～28℃，升溫后的單工質(zhì)進(jìn)入單工質(zhì)膨脹機(jī)，膨脹做功發(fā)電，使得單工質(zhì)降壓降溫后變成溫度-23℃、0.13Mpa的低壓?jiǎn)喂べ|(zhì)，低壓?jiǎn)喂べ|(zhì)進(jìn)入換熱器繼續(xù)與混合工質(zhì)進(jìn)行熱交換，并再次進(jìn)入單工質(zhì)增壓泵提升循環(huán)壓力；
⑶制冰：LNG在液化天然氣蒸發(fā)器中被低壓混合工質(zhì)加熱，蒸發(fā)成溫度為-56℃高壓天然氣，高壓天然氣進(jìn)入天然氣加熱器與來自制冷機(jī)組的制冷劑進(jìn)行熱交換，制冷劑經(jīng)高壓天然氣降溫后冷凝成液體并返回制冷機(jī)組，為制冰子系統(tǒng)提供冷量；
⑷直接膨脹發(fā)電：高壓天然氣在天然氣加熱器中經(jīng)制冷劑加熱后，進(jìn)入第一天然氣過熱器與熱媒進(jìn)行熱交換，高壓天然氣繼續(xù)升溫至5℃，然后進(jìn)入天然氣膨脹機(jī)，膨脹做功發(fā)電，使得天然氣經(jīng)降溫降壓，降溫降壓后的天然氣進(jìn)入第二天然氣過熱器與熱媒進(jìn)行換熱升溫，獲得符合天然氣管網(wǎng)壓力、溫度要求的天然氣。
液化天然氣與低壓混合工質(zhì)在液化天然氣蒸發(fā)器中進(jìn)行熱交換時(shí)，混合工質(zhì)將液化天然氣-162℃～-56℃的冷能帶走，且低壓混合工質(zhì)吸收冷能液化為液體，液化天然氣的-162℃～-56℃的冷能主要通過復(fù)合低溫有機(jī)朗肯循環(huán)＋直接膨脹法用于發(fā)電，復(fù)合低溫有機(jī)朗肯循環(huán)包括混合工質(zhì)朗肯循環(huán)和單工質(zhì)朗肯循環(huán)，發(fā)電效率高；高壓天然氣與制冷劑在天然氣加熱器中進(jìn)行熱交換，制冷劑做為熱源，能將天然氣-56℃～-10℃的冷能帶走，導(dǎo)致制冷劑吸收冷能液化成液體，液化天然氣的-56℃～-10℃的冷能通過制冰子系統(tǒng)中制冷劑帶走進(jìn)入制冰機(jī)組用于制冰，同時(shí)混合工質(zhì)朗肯循環(huán)中的混合工質(zhì)也為制冷劑提供冷量，制冷劑進(jìn)入制冰機(jī)組用于制冰，這樣就減少了另一熱源-海水的使用量，上述方法為提取液化天然氣的低溫火用。第一天然氣過熱器輸出的過熱天然氣經(jīng)天然氣膨脹機(jī)膨脹做功后壓力降至天然氣管網(wǎng)所需的壓力，由于膨脹做功后天然氣還會(huì)降溫，膨脹做功后的天然氣經(jīng)第二天然氣過熱器換熱升溫，最終達(dá)到天然氣管網(wǎng)所需的溫度，上述操作為提取高壓天然氣的壓力火用。由上可知，天然氣的潛熱被混合工質(zhì)帶走，高溫顯熱被制冰子系統(tǒng)帶走用于制冰，而混合工質(zhì)與單工質(zhì)形成復(fù)合朗肯循環(huán)將LNG冷能用于發(fā)電。
優(yōu)選地，所述步驟⑴中混合工質(zhì)在混合工質(zhì)加熱器中被制冷劑加熱至-10℃，混合工質(zhì)在混合工質(zhì)蒸發(fā)器中被海水加熱至5.5～28℃。
優(yōu)選地，所述步驟⑷中天然氣經(jīng)天然氣膨脹機(jī)后壓力降至6～8Mpa，溫度降至-45℃，6～8Mpa符合天然氣管網(wǎng)壓力要求。
優(yōu)選地，步驟⑶還包括如下操作：來自制冰機(jī)組的制冷劑在混合工質(zhì)加熱器中與混合工質(zhì)換熱，制冷劑經(jīng)混合工質(zhì)降溫后冷凝成液體并返回制冰機(jī)組，為制冰子系統(tǒng)提供冷量。
優(yōu)選地，所述混合工質(zhì)由甲烷、乙烯和丙烷組成，單工質(zhì)為丙烷。
優(yōu)選地，所述制冰機(jī)組輸出的制冷劑為氣態(tài)，其溫度為-15℃。
優(yōu)選地，所述步驟⑴中，混合工質(zhì)蒸發(fā)器的熱媒為海水，將海水溫度和LNG的氣化量作為自變量，首先設(shè)定混合工質(zhì)增壓泵輸出的混合工質(zhì)壓力值恒定（壓力值設(shè)定為1.5±0.3MPa），然后建立各種參數(shù)變量的約束關(guān)系，計(jì)算獲得混合工質(zhì)的流量、溫度等因變量；所述步驟⑵中，單工質(zhì)蒸發(fā)器的熱媒為海水，海水溫度和LNG的氣化量作為自變量，首先設(shè)定單工質(zhì)增壓泵輸出的單工質(zhì)壓力值恒定（壓力值設(shè)定為0.49±0.1MPa），然后建立各種參數(shù)變量的約束關(guān)系，計(jì)算獲得單工質(zhì)的流量、溫度等因變量。
參數(shù)的約束關(guān)系建立及計(jì)算混合工質(zhì)、單工質(zhì)的流量、溫度具體方法如下：
a、設(shè)定混合工質(zhì)蒸發(fā)器、單工質(zhì)蒸發(fā)器、第一天然氣過熱器和第二天然氣過熱器的進(jìn)口處海水溫度為T海水進(jìn)口，出口處海水溫度為T海水出口，當(dāng)進(jìn)入混合工質(zhì)蒸發(fā)器、單工質(zhì)蒸發(fā)器、第一天然氣過熱器和第二天然氣過熱器的海水溫度T海水進(jìn)口已知時(shí)，混合工質(zhì)蒸發(fā)器、單工質(zhì)蒸發(fā)器、第一天然氣過熱器和第二天然氣過熱器的出口處的溫度約束為：T海水出口＝T海水進(jìn)口－5℃，那么被海水加熱的混合工質(zhì)、單工質(zhì)和天然氣溫度分別約束為：
T105＝T海水進(jìn)口－2℃
T203＝T海水進(jìn)口－2℃
T303＝T海水進(jìn)口－2℃
T管網(wǎng)天然氣＝T海水進(jìn)口－2℃
其中T105為混合工質(zhì)蒸發(fā)器輸出的混合工質(zhì)溫度，T203為單工質(zhì)蒸發(fā)器輸出的單工質(zhì)溫度，T303為第一天然氣過熱器輸出的天然氣溫度，T管網(wǎng)天然氣為第二天然氣過熱器輸出的天然氣溫度；轉(zhuǎn)至b；
b、設(shè)混合工質(zhì)增壓泵輸出的混合工質(zhì)恒定壓力值為P混合工質(zhì)恒定壓力，混合工質(zhì)恒定壓力是根據(jù)全年最低海水溫度時(shí)混合工質(zhì)蒸發(fā)器輸出的混合工質(zhì)溫度所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓來確定的，約束為：
P混合工質(zhì)恒定壓力＝P混合工質(zhì)飽和蒸汽壓@（T全年最低海水進(jìn)口－2℃）
其中T全年最低海水進(jìn)口為全年最低的混合工質(zhì)蒸發(fā)器進(jìn)口處海水溫度，P混合工質(zhì)飽和蒸汽壓為當(dāng)混合工質(zhì)蒸發(fā)器進(jìn)口處海水溫度為全年最低時(shí)，混合工質(zhì)蒸發(fā)器輸出的混合工質(zhì)的飽和蒸汽壓；轉(zhuǎn)至c；
c、設(shè)定液化天然氣蒸發(fā)器和換熱器的最小接近溫度差為5℃，當(dāng)系統(tǒng)中混合工質(zhì)溫度發(fā)生變化時(shí)，可以通過不斷調(diào)整混合工質(zhì)的流量使其匹配設(shè)定的最小接近溫度，從而獲得混合工質(zhì)的流量和溫度；轉(zhuǎn)至d；
d、設(shè)單工質(zhì)增壓泵輸出的單工質(zhì)恒定壓力值為P單工質(zhì)恒定壓力，單工質(zhì)恒定壓力是根據(jù)全年最低海水溫度時(shí)單工質(zhì)蒸發(fā)器輸出的單工質(zhì)溫度所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓來確定的，約束為：
P單工質(zhì)恒定壓力＝P單工質(zhì)飽和蒸汽壓@（T全年最低海水進(jìn)口－2℃）
其中T全年最低海水進(jìn)口為全年最低的單工質(zhì)蒸發(fā)器進(jìn)口處海水溫度，P單工質(zhì)飽和蒸汽壓為當(dāng)單工質(zhì)蒸發(fā)器進(jìn)口處海水溫度為全年最低時(shí)，單工質(zhì)蒸發(fā)器輸出的單工質(zhì)的飽和蒸汽壓；轉(zhuǎn)至e；
e、當(dāng)系統(tǒng)中單工質(zhì)溫度發(fā)生變化時(shí)，可以通過不斷調(diào)整單工質(zhì)的流量使其匹配設(shè)定的最小接近溫度，從而獲得單工質(zhì)的流量和溫度。
液化天然氣蒸發(fā)器和換熱器的最小接近溫度差能不僅能夠保證液化天然氣蒸發(fā)器和換熱器的熱效率，還能夠保證液化天然氣蒸發(fā)器和換熱器的尺寸不至于過大，造價(jià)過高。另外，混合工質(zhì)蒸發(fā)器、單工質(zhì)蒸發(fā)器、第一天然氣過熱器和第二天然氣過熱器的進(jìn)口處海水溫度分別與被其加熱的混合工質(zhì)蒸發(fā)器、單工質(zhì)蒸發(fā)器、第一天然氣過熱器和第二天然氣過熱器的出口處混合工質(zhì)或單工質(zhì)溫度直接關(guān)聯(lián)，當(dāng)海水溫度較高時(shí)，混合工質(zhì)或單工質(zhì)也相應(yīng)被加熱到更高的溫度，然而混合工質(zhì)或單工質(zhì)的溫度變化會(huì)引起后續(xù)朗肯循環(huán)中各節(jié)點(diǎn)溫度的變化，由于換熱器中冷熱介質(zhì)的熱交換量保持一致，需要調(diào)整混合工質(zhì)或單工質(zhì)的流量。
這樣就完成了工藝參數(shù)的優(yōu)化，工藝參數(shù)優(yōu)化的出發(fā)點(diǎn)有兩點(diǎn)：第一是保證保證膨脹機(jī)的正常運(yùn)行，因此設(shè)定循環(huán)工質(zhì)被工質(zhì)泵增壓的恒定壓力值；第二是在保證膨脹機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行的前提下通過建立各種參數(shù)變量的約束關(guān)系實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最大發(fā)電量。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
1.本發(fā)明由有機(jī)低溫復(fù)合朗肯循環(huán)發(fā)電機(jī)組、直接膨脹發(fā)電機(jī)組和制冰系統(tǒng)組成，而且復(fù)合朗肯循環(huán)中換熱器既可作為混合工質(zhì)朗肯循環(huán)的加熱器，又可作為單工質(zhì)循環(huán)的冷凝器，減少了設(shè)備投資，同時(shí)使得復(fù)合朗肯循環(huán)的流程控制更為方便，LNG冷能發(fā)電的部分冷量和NG過熱放出的部分冷量通過換熱設(shè)備由-15℃氣相R制冷劑帶走并用于制冰系統(tǒng)，使本發(fā)明充分利用了LNG-162℃到-10℃的冷量，只有極少部分冷量被海水帶走，在不增加工藝流程復(fù)雜程度的情況下實(shí)現(xiàn)了LNG冷量的最充分綜合利用；
2.本發(fā)明采用-160℃的液化天然氣作為介質(zhì)，在其進(jìn)行氣化的同時(shí)還可以進(jìn)行發(fā)電，發(fā)電效率高，不僅解決了NG過熱及朗肯循環(huán)工質(zhì)的熱源問題，還通過制冷劑實(shí)現(xiàn)制冰功能，節(jié)省了制冰工藝中的制冷機(jī)組的投資，實(shí)現(xiàn)LNG冷能發(fā)電和冷能制冰的有機(jī)結(jié)合；
3.本發(fā)明仍然保留海水作為熱源，在每一制冷劑加熱的加熱器后設(shè)置由海水加熱的加熱器，這樣通過調(diào)整海水流量能夠保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，保證汽化、發(fā)電功能不受影響；
4.由于海水溫度會(huì)隨著季節(jié)的變化不斷變化，而且LNG的氣化量也會(huì)根據(jù)站場(chǎng)情況出現(xiàn)波動(dòng)，本發(fā)明設(shè)定朗肯循環(huán)中部分參數(shù)以保證壓力恒定，進(jìn)而保證膨脹機(jī)正常穩(wěn)定工作。
附圖說明
圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)及工作流程圖。
圖中：1.液化天然氣蒸發(fā)器，2.混合工質(zhì)增壓泵，3.換熱器，4.混合工質(zhì)加熱器，5.混合工質(zhì)蒸發(fā)器，6.混合工質(zhì)膨脹機(jī)，7.單工質(zhì)增壓泵，8.單工質(zhì)蒸發(fā)器，9.單工質(zhì)膨脹機(jī)，10.第一天然氣過熱器，11.天然氣膨脹機(jī)，12.第二天然氣過熱器，13.制冰機(jī)組，14.天然氣加熱器。
相關(guān)物流作如下編號(hào)：LNG為高壓液化天然氣，NG為符合天然氣管網(wǎng)要求的天然氣，SW為海水，將制冷劑標(biāo)記為R，其中Ri1為制冰機(jī)組輸出制冷劑，Ro1為與天然氣換熱冷凝后的制冷劑，Ri2為制冰機(jī)組輸出制冷劑，Ro2為與混合工質(zhì)換熱冷凝后的制冷劑，101為帶走低溫LNG冷量的冷凝后液相混合工質(zhì)，102為混合工質(zhì)增壓泵增壓后的液相混合工質(zhì)，103為被單工質(zhì)加熱的高壓液相混合工質(zhì)，104為被制冷劑加熱的高壓混合工質(zhì)，105為被海水加熱的氣相高壓混合工質(zhì)，106為被混合工質(zhì)膨脹機(jī)降壓降溫后的低壓混合工質(zhì)，201為被混合工質(zhì)冷凝的液相單工質(zhì)，202單工質(zhì)增壓泵增壓后的液相單工質(zhì)，203為被海水加熱的高壓氣相單工質(zhì)，204為被單工質(zhì)膨脹機(jī)降壓降溫后的低壓?jiǎn)喂べ|(zhì)，301為被混合工質(zhì)加熱的高壓天然氣，302為被制冷劑加熱的高壓天然氣，303為被海水加熱的高壓天然氣，305為被天然氣膨脹機(jī)降壓降溫后的天然氣。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
本實(shí)施例的液化天然氣冷能綜合利用系統(tǒng)，如圖1所示，包括復(fù)合朗肯循環(huán)發(fā)電子系統(tǒng)A、制冰子系統(tǒng)B和直接膨脹發(fā)電子系統(tǒng)C，其中復(fù)合朗肯循環(huán)發(fā)電子系統(tǒng)A包括液化天然氣蒸發(fā)器1，混合工質(zhì)增壓泵2，換熱器3，混合工質(zhì)加熱器4，混合工質(zhì)蒸發(fā)器5，混合工質(zhì)膨脹機(jī)6，單工質(zhì)增壓泵7，單工質(zhì)蒸發(fā)器8和單工質(zhì)膨脹機(jī)9，混合工質(zhì)膨脹機(jī)6和單工質(zhì)膨脹機(jī)9分別連接發(fā)電機(jī)，液化天然氣蒸發(fā)器1包括第一殼體和布置在第一殼體內(nèi)的第一換熱管，第一殼體具有LNG進(jìn)口和第一NG出口，第一換熱管具有第一混合工質(zhì)入口和第一混合工質(zhì)出口，LNG進(jìn)口與LNG儲(chǔ)罐連通，第一混合工質(zhì)入口經(jīng)管道與混合工質(zhì)膨脹機(jī)6連通，第一混合工質(zhì)出口經(jīng)管道與混合工質(zhì)增壓泵2連通。換熱器3包括第二殼體和布置在第二殼體內(nèi)的第二換熱管，第二換熱管具有第一單工質(zhì)入口和第一單工質(zhì)出口，第二殼體具有第二混合工質(zhì)入口和第二混合工質(zhì)出口，第二混合工質(zhì)入口經(jīng)管道與混合工質(zhì)增壓泵2連通?；旌瞎べ|(zhì)加熱器4包括第三殼體和布置在第三殼體內(nèi)的第三換熱管，第三換熱管具有第一進(jìn)口和第一出口，第三殼體具有第三混合工質(zhì)入口和第三混合工質(zhì)出口，第三混合工質(zhì)入口經(jīng)管道與換熱器3的第二混合工質(zhì)出口連通，第三混合工質(zhì)出口經(jīng)管道與混合工質(zhì)蒸發(fā)器5連通，混合工質(zhì)蒸發(fā)器5與混合工質(zhì)膨脹機(jī)6連接。另外，第一單工質(zhì)入口經(jīng)管道與單工質(zhì)膨脹機(jī)9連接，第一單工質(zhì)出口經(jīng)管道與單工質(zhì)增壓泵7連接，單工質(zhì)增壓泵7經(jīng)單工質(zhì)蒸發(fā)器8與單工質(zhì)膨脹機(jī)9連接。
制冰子系統(tǒng)B包括第一天然氣過熱器10，制冰機(jī)組13和天然氣加熱器14，天然氣加熱器14包括第四殼體和布置在第四殼體內(nèi)的第四換熱管，第四殼體具有NG進(jìn)口和第二NG出口，NG進(jìn)口經(jīng)管道與液化天然氣蒸發(fā)器1的第一NG出口相連通，第二NG出口經(jīng)管道與第一天然氣過熱器10連通，第四換熱管具有第二進(jìn)口和第二出口。制冷機(jī)組具有第一制冷劑入口、第一制冷劑出口以及第二制冷劑入口、第二制冷劑出口，第一制冷劑出口經(jīng)管道與混合工質(zhì)加熱器4的第一進(jìn)口相連通，第一制冷劑入口經(jīng)管道與混合工質(zhì)加熱器4的第一出口相連通，第二制冷劑出口經(jīng)管道與天然氣加熱器14的第二進(jìn)口相連通，第二制冷劑入口經(jīng)管道與天然氣加熱器14的第二出口相連通。
直接膨脹發(fā)電子系統(tǒng)C包括天然氣膨脹機(jī)11和第二天然氣過熱器12，天然氣膨脹機(jī)11連接發(fā)電機(jī)，天然氣膨脹機(jī)11的蒸汽進(jìn)口與第一天然氣過熱器10的高壓氣體出口相連通，天然氣膨脹機(jī)11的乏汽出口與第二天然氣過熱器12相連通，第二天然氣過熱器12直接連接天然氣管網(wǎng)。
另外，混合工質(zhì)蒸發(fā)器5、單工質(zhì)蒸發(fā)器8、第一天然氣過熱器10、第二天然氣過熱器12均采用海水作為熱媒進(jìn)行換熱，混合工質(zhì)蒸發(fā)器5、單工質(zhì)蒸發(fā)器8、第一天然氣過熱器10、第二天然氣過熱器12上均設(shè)置海水流量控制閥，使得海水流量根據(jù)實(shí)際需要可以調(diào)整。其中混合工質(zhì)為三元混合工質(zhì)，由甲烷、乙烯和丙烷組成，單工質(zhì)為丙烷。制冰機(jī)組13輸出的制冷劑為溫度-15℃的氣相制冷劑（制冷劑型號(hào)為R22或R404A）。
由于海水溫度會(huì)隨季節(jié)的變化不斷變化，而且LNG氣化量根據(jù)站場(chǎng)情況也會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，因此在系統(tǒng)工藝物料平衡計(jì)算中，將海水溫度和LNG氣化量作為自變量，首先合理設(shè)定循環(huán)工質(zhì)被工質(zhì)泵增壓的恒定壓力值，然后建立各種參數(shù)變量的約束關(guān)系，計(jì)算工質(zhì)的流量、溫度等因變量。因此，設(shè)定循環(huán)工質(zhì)被工質(zhì)泵增壓的恒定壓力值就能夠保證保證膨脹機(jī)的正常運(yùn)行，并且在保證膨脹機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行的前提下通過建立各種參數(shù)變量的約束關(guān)系實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最大發(fā)電量。
實(shí)施例二
某液化天然氣接收站的液化天然氣參數(shù)如下：流量為150t/h，溫度為-160℃，壓力為10MPa，其組分（mol%）為99%CH4，1%C2H6。海水溫度為7℃～30℃。天然氣的入網(wǎng)要求如下：流量為150t/h，溫度為0℃，壓力為8.7MPa，其組分（mol%）為99%CH4，1%C2H6。
液化天然氣綜合利用過程包括混合工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電、單工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電、制冰和高壓天然氣直接膨脹發(fā)電4各部分，其具體步驟如下：
⑴混合工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電：混合工質(zhì)流量隨海水溫度變化，通過調(diào)整混合工質(zhì)的流量來保證換熱器3的能量平衡，將來自混合工質(zhì)膨脹機(jī)6的低壓混合工質(zhì)106與LNG在液化天然氣蒸發(fā)器1中進(jìn)行熱交換，熱交換后的低壓混合工質(zhì)被冷凝成溫度為-140℃的液相混合工質(zhì)101，液相混合工質(zhì)101進(jìn)入混合工質(zhì)增壓泵2增壓至1.56Mpa后成為高壓液相混合工質(zhì)102，其中混合工質(zhì)增壓泵2輸出的壓力設(shè)為恒定值1.56Mpa，該壓力不隨海水溫度變化，保證混合工質(zhì)膨脹機(jī)6正常運(yùn)行，同時(shí)混合工質(zhì)增壓泵2根據(jù)海水溫度調(diào)節(jié)混合工質(zhì)的流量，保證朗肯循環(huán)發(fā)電量最大，高壓液相混合工質(zhì)102進(jìn)入換熱器3，在換熱器3中與低壓?jiǎn)喂べ|(zhì)204進(jìn)行熱交換，熱交換后的高壓液相混合工質(zhì)102升溫至-28℃成為高壓液相混合工質(zhì)103，高壓液相混合工質(zhì)103進(jìn)入混合工質(zhì)加熱器4被制冷劑加熱至-10℃成為高壓混合工質(zhì)104，高壓混合工質(zhì)104再進(jìn)入混合工質(zhì)蒸發(fā)器5被海水加熱至5.5～28℃成為高壓氣相混合工質(zhì)105，高壓氣象混合工質(zhì)105以5.5～28℃、1.5Mpa的高壓氣體狀態(tài)進(jìn)入混合工質(zhì)膨脹機(jī)6，混合工質(zhì)膨脹機(jī)6驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)做工發(fā)電，使得混合工質(zhì)經(jīng)降溫降壓后變?yōu)榧s-50℃、0.13Mpa的低壓混合工質(zhì)106，低壓混合工質(zhì)106進(jìn)入液化天然氣蒸發(fā)器1繼續(xù)與LNG進(jìn)行熱交換，并再次進(jìn)入混合工質(zhì)增壓泵2提升循環(huán)壓力。
⑵單工質(zhì)朗肯循環(huán)發(fā)電：?jiǎn)喂べ|(zhì)流量隨海水溫度變化及混合工質(zhì)流量的變化而變化，通過調(diào)整單工質(zhì)的流量來保證換熱器3的能量平衡，低壓?jiǎn)喂べ|(zhì)204在換熱器3中被混合工質(zhì)液化成溫度為-39℃的液相單工質(zhì)201，液相單工質(zhì)201進(jìn)入單工質(zhì)增壓泵7增壓至0.55Mpa后成為高壓液相單工質(zhì)202，其中單工質(zhì)增壓泵7壓力設(shè)為恒定值0.55Mpa，該壓力不隨海水溫度變化，保證單工質(zhì)膨脹機(jī)9正常運(yùn)行，同時(shí)單工質(zhì)增壓泵7根據(jù)海水溫度調(diào)節(jié)單工質(zhì)的流量，保證朗肯循環(huán)發(fā)電量最大，高壓液相單工質(zhì)202進(jìn)入單工質(zhì)蒸發(fā)器8與海水進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)完全氣化并升溫至5.5～28℃，成為高壓氣相單工質(zhì)203，高壓氣相單工質(zhì)203進(jìn)入單工質(zhì)膨脹機(jī)9，膨脹做功發(fā)電，使得單工質(zhì)降壓降溫后變成溫度-23℃、0.13Mpa的低壓?jiǎn)喂べ|(zhì)204，低壓?jiǎn)喂べ|(zhì)204進(jìn)入換熱器3繼續(xù)與混合工質(zhì)進(jìn)行熱交換，并再次進(jìn)入單工質(zhì)增壓泵7提升循環(huán)壓力。
⑶制冰：LNG在液化天然氣蒸發(fā)器1中被低壓混合工質(zhì)106加熱，蒸發(fā)成溫度為-56℃高壓氣相天然氣301，高壓氣相天然氣301進(jìn)入天然氣加熱器14與來自制冷機(jī)組13的制冷劑Ri1進(jìn)行熱交換，制冷劑Ri1經(jīng)高壓氣相天然氣301降溫后冷凝成液體制冷劑Ro1并返回制冷機(jī)組13，為制冰子系統(tǒng)提供冷量；同時(shí)來自制冰機(jī)組13的制冷劑Ri2在混合工質(zhì)加熱器4中與高壓液相混合工質(zhì)103換熱，制冷劑Ri2經(jīng)高壓液相混合工質(zhì)103降溫后冷凝成液體制冷劑Ro2并返回制冰機(jī)組13，為制冰子系統(tǒng)提供冷量。
⑷直接膨脹發(fā)電：高壓氣相天然氣301在天然氣加熱器14中經(jīng)制冷劑Ri1加熱后成為高壓氣相天然氣302，高壓氣相天然氣302進(jìn)入第一天然氣過熱器10與海水進(jìn)行熱交換，高壓氣相天然氣302繼續(xù)升溫至5℃成為高壓天然氣303，高壓天然氣303進(jìn)入天然氣膨脹機(jī)11，膨脹做功發(fā)電，使得天然氣溫度降至-45℃，壓力降至6～8Mpa，成為中高壓天然氣305，中高壓天然氣305進(jìn)入第二天然氣過熱器12與海水進(jìn)行換熱升溫，獲得符合天然氣管網(wǎng)壓力、溫度要求的天然氣NG。
另外，混合工質(zhì)和單工質(zhì)的調(diào)節(jié)方法具體如下：
工藝流程計(jì)算采用HYSYS工藝流程計(jì)算軟件，里面有電子表格功能，通過電子表格輸入約束公式。
a、設(shè)定混合工質(zhì)蒸發(fā)器5、單工質(zhì)蒸發(fā)器8、第一天然氣過熱器10和第二天然氣過熱器12的進(jìn)口處海水溫度為T海水進(jìn)口，出口處海水溫度為T海水出口，當(dāng)進(jìn)入混合工質(zhì)蒸發(fā)器5、單工質(zhì)蒸發(fā)器8、第一天然氣過熱器10和第二天然氣過熱器12的海水溫度T海水進(jìn)口已知時(shí)，混合工質(zhì)蒸發(fā)器5、單工質(zhì)蒸發(fā)器8、第一天然氣過熱器10和第二天然氣過熱器12的出口處的溫度約束為：T海水出口＝T海水進(jìn)口－5℃，T海水出口＝T海水進(jìn)口－5℃是環(huán)境環(huán)保條例中的強(qiáng)制規(guī)定，避免海水溫降過大會(huì)對(duì)地球生態(tài)產(chǎn)生影響，那么被海水加熱的混合工質(zhì)、單工質(zhì)和天然氣溫度分別約束為：
T105＝T海水進(jìn)口－2℃
T203＝T海水進(jìn)口－2℃
T303＝T海水進(jìn)口－2℃
T管網(wǎng)天然氣＝T海水進(jìn)口－2℃
其中T105為混合工質(zhì)蒸發(fā)器5輸出的混合工質(zhì)溫度，T203為單工質(zhì)蒸發(fā)器8輸出的單工質(zhì)溫度，T303為第一天然氣過熱器10輸出的天然氣溫度，T管網(wǎng)天然氣為第二天然氣過熱器12輸出的天然氣溫度；轉(zhuǎn)至b；
b、設(shè)混合工質(zhì)增壓泵2輸出的混合工質(zhì)恒定壓力值為P混合工質(zhì)恒定壓力，混合工質(zhì)恒定壓力是根據(jù)全年最低海水溫度時(shí)混合工質(zhì)蒸發(fā)器5輸出的混合工質(zhì)溫度所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓來確定的，約束為：
P混合工質(zhì)恒定壓力＝P混合工質(zhì)飽和蒸汽壓@（T全年最低海水進(jìn)口－2℃）
其中T全年最低海水進(jìn)口為全年最低的混合工質(zhì)蒸發(fā)器5進(jìn)口處海水溫度，P混合工質(zhì)飽和蒸汽壓為當(dāng)混合工質(zhì)蒸發(fā)器5進(jìn)口處海水溫度為全年最低時(shí)，混合工質(zhì)蒸發(fā)器5輸出的混合工質(zhì)的飽和蒸汽壓；故混合工質(zhì)恒壓為1.5MPa；轉(zhuǎn)至c；
c、設(shè)定液化天然氣蒸發(fā)器1和換熱器3的最小接近溫度差為5℃，當(dāng)系統(tǒng)中混合工質(zhì)溫度發(fā)生變化時(shí)，可以通過使用HYSYS軟件的ADJUST計(jì)算模塊不斷調(diào)整混合工質(zhì)的流量使其匹配設(shè)定的最小接近溫度，從而獲得混合工質(zhì)的流量和溫度；轉(zhuǎn)至d；
d、設(shè)單工質(zhì)增壓泵7輸出的單工質(zhì)恒定壓力值為P單工質(zhì)恒定壓力，單工質(zhì)恒定壓力是根據(jù)全年最低海水溫度時(shí)單工質(zhì)蒸發(fā)器8輸出的單工質(zhì)溫度所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓來確定的，約束為：
P單工質(zhì)恒定壓力＝P單工質(zhì)飽和蒸汽壓@（T全年最低海水進(jìn)口－2℃）
其中T全年最低海水進(jìn)口為全年最低的單工質(zhì)蒸發(fā)器8進(jìn)口處海水溫度，P單工質(zhì)飽和蒸汽壓為當(dāng)單工質(zhì)蒸發(fā)器8進(jìn)口處海水溫度為全年最低時(shí)，單工質(zhì)蒸發(fā)器8輸出的單工質(zhì)的飽和蒸汽壓，故單工質(zhì)恒壓為0.49MPa；轉(zhuǎn)至e；
e、當(dāng)系統(tǒng)中單工質(zhì)溫度發(fā)生變化時(shí)，可以通過使用HYSYS軟件的ADJUST計(jì)算模塊不斷調(diào)整單工質(zhì)的流量使其匹配設(shè)定的最小接近溫度，從而獲得單工質(zhì)的流量和溫度。
綜上可知，LNG與低壓混合工質(zhì)在液化天然氣蒸發(fā)器1中進(jìn)行熱交換時(shí)，混合工質(zhì)將LNG-160℃～-56℃的冷能帶走，高壓天然氣與制冷劑在天然氣加熱器14中進(jìn)行熱交換，制冷劑將天然氣-56℃～-10℃的冷能帶走，液化天然氣的-56℃～-10℃的冷能通過制冰子系統(tǒng)中制冷劑Ri1帶走進(jìn)入制冰機(jī)組用于制冰，同時(shí)混合工質(zhì)朗肯循環(huán)中的混合工質(zhì)也為制冷劑Ri2提供冷量，制冷劑Ri2進(jìn)入制冰機(jī)組用于制冰，這樣就減少了海水的使用量。第一天然氣過熱器10輸出的過熱天然氣經(jīng)天然氣膨脹機(jī)11膨脹做功后壓力降至天然氣管網(wǎng)所需的壓力，由于膨脹做功后天然氣還會(huì)降溫，膨脹做功后的天然氣經(jīng)第二天然氣過熱器12換熱升溫，最終達(dá)到天然氣管網(wǎng)所需的溫度。
在循環(huán)過程中，制冷劑Ri1、Ri2作為工質(zhì)分別與高壓氣相天然氣301、高壓液相混合工質(zhì)103進(jìn)行熱交換，使得制冷劑Ro1、Ro2帶走大量的冷能為制冰機(jī)組13提供冷量，制冰機(jī)組13采用制冷劑Ro1、Ro2直接冷卻制冰。設(shè)定制冰機(jī)組13的制冰量為M，其單位為t/d，則制冰機(jī)組13制冰量的計(jì)算公式如下：
其中，Q為制冰機(jī)組13中換熱器的熱交換量，其單位為KW，T為制冰用水的溫度，其單位為℃。
除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式，等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。