利用lng冷能發(fā)電的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種將LNG的冷能回收利用進行發(fā)電的裝置，具體涉及一種利用三級冷量回收循環(huán)回收LNG冷能發(fā)電的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]LNG攜帶大量的低溫冷能，隨著我國大量進口 LNG，其經(jīng)濟價值已不能被忽視。冷能可采用直接或間接的方法加以利用。LNG直接利用方法包括有冷能發(fā)電、海水淡化、液化分離空氣(液氧、液氮)、輕烴分離、冷凍倉庫、液化碳酸、制干冰、空調(diào)等；間接利用有冷凍食品，低溫粉碎廢棄物處理，凍結(jié)保存，低溫醫(yī)療，食品保存等。現(xiàn)有的冷能發(fā)電工藝效率較低，本實用新型提出一種新的裝置，逐級利用LNG冷能以提高其利用效率。
[0003]CN102996378A公開了一種以烴類混合物為工質(zhì)回收液化天然氣冷能發(fā)電的方法。該方法包括以下步驟:使混合工質(zhì)與經(jīng)過升壓的液化天然氣進入換熱器進行換熱；經(jīng)過換熱的混合工質(zhì)進行升壓，然后回到換熱器進行再次換熱，再次換熱之后的混合工質(zhì)進入透平膨脹機膨脹做功并帶動發(fā)電機發(fā)電;經(jīng)過透平膨脹機的混合工質(zhì)回到換熱器進行下一個循環(huán);將經(jīng)過換熱的液化天然氣輸出，以向外輸送或供氣。該發(fā)明以LNG為低溫?zé)嵩?，以周圍環(huán)境、工業(yè)余熱等作為高溫?zé)嵩?，通過回收LNG的冷能等能量產(chǎn)生機械能并帶動發(fā)電機產(chǎn)生電力。該專利申請公開的技術(shù)方案采用的循環(huán)工質(zhì)為混合烴類，通過調(diào)整混合工質(zhì)的組成適應(yīng)不同的液化天然氣組分、壓力等條件，實際操作可以發(fā)現(xiàn)混合烴各組分的配比較為困難，直接影響到開車周期；而且混合工質(zhì)在使用過程中一些組分會損失，從而導(dǎo)致混合工質(zhì)性質(zhì)發(fā)生改變。
[0004]CN103075250A公開了一種梯級利用液化天然氣冷能發(fā)電的方法，該方法包括天然氣介質(zhì)朗肯循環(huán)和冷媒介質(zhì)朗肯循環(huán)兩個部分，是利用汽化的天然氣和另一種冷媒作為發(fā)電工質(zhì)，通過控制天然氣介質(zhì)和冷媒介質(zhì)的壓力來實現(xiàn)與LNG的多重梯級換熱，一方面解決朗肯循環(huán)發(fā)電時冷媒回收LNG冷能的過程中有效能損失過大的問題，另一方面通過系統(tǒng)集成將朗肯循環(huán)中增壓后的液化冷媒攜帶的冷能再次利用，提高冷能的利用效率;同時，該發(fā)明以熱媒水為介質(zhì)利用接收站附近的燃氣-蒸汽聯(lián)合電廠發(fā)電后排向大氣的煙氣余熱作為冷能發(fā)電的低溫?zé)嵩?，不僅可以提高朗肯循環(huán)的發(fā)電效率，而且余熱利用不會對燃氣電廠的發(fā)電效率產(chǎn)生不利影響，并且可以減少煙氣余熱對環(huán)境造成的熱污染。該系統(tǒng)可以理解為五個冷能回收循環(huán)，雖然冷能回收效率較高，但是流程過于復(fù)雜，適用于對冷能利用效率要求較高的場合。
[0005]CN103362579A公開了一種回收液化天然氣冷能的兩級膨脹發(fā)電裝置及方法，LNG經(jīng)過LNG栗提升壓力后進入多股流低溫換熱器的第一流道汽化并升溫;高壓工質(zhì)氣體進入第一級透平膨脹機膨脹后輸出電力，工質(zhì)氣體分成兩部分，第一部分進入板翅式多股流低溫換熱器的第二流道吸收LNG冷能冷凝為液體，再用栗加壓;第二部分經(jīng)第二換熱器后進入第二級透平膨脹機膨脹，并進入板翅式多股流低溫換熱器的第三流道冷凝為液體，用栗加壓后進入第四流道，之后與第一部分工質(zhì)匯合，匯合后與冷媒換熱，再與環(huán)境換熱及/或吸收工業(yè)余熱后回到第一級透平膨脹機入口，完成循環(huán)。第一級透平膨脹機和第二級透平膨脹機輸出的功均用來產(chǎn)生電力。本發(fā)明以乙烯或乙烷為工質(zhì)，通過回收LNG冷能及余熱進行發(fā)電，可以廣泛應(yīng)用于利用液化天然氣冷能發(fā)電中。該系統(tǒng)僅僅采用一種工質(zhì)且只有一級循環(huán)，存在的問題是冷能回收換熱器溫差相對較大，有效能損失相對會大一些。
[0006]CN104373165A公開了一種利用液化天然氣冷能發(fā)電的系統(tǒng)，包括第一 LNG栗、第二LNG栗、第三LNG栗、低壓天然氣冷凝器、中壓天然氣冷凝器、低壓冷媒冷凝器、第一液體冷媒栗、第二液體冷媒栗、第三液體冷媒栗、冷媒氣化器、高壓天然氣加熱器、高壓天然氣過熱器、冷媒膨脹機、天然氣膨脹機、次中壓冷媒冷凝器和中壓冷媒冷凝器，整個發(fā)電過程包括天然氣介質(zhì)朗肯循環(huán)和混合冷媒介質(zhì)朗肯循環(huán)兩個部分，減少了 LNG冷能回收過程中有效能損失，提高了 LNG冷能的發(fā)電效率。該專利申請公布的流程與CN103075250A公布的流程基本一致，雖然可以回收LNG從-160°C?(TC整個溫度區(qū)別的冷量，但流程過于復(fù)雜，動設(shè)備較多，適用于對冷能利用效率要求較高的場合。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]本實用新型提供了一種利用LNG冷能發(fā)電的裝置，用于回收LNG汽化向下游管網(wǎng)供應(yīng)天然氣的過程中釋放出的大量冷能，利用三個獨立的循環(huán)將冷能回收用于發(fā)電，避免了冷能的損失。
[0008]該裝置包括一臺LNG蒸發(fā)器，一臺LNG第一升溫換熱器，一臺LNG第二升溫換熱器，一臺或多臺天然氣加熱器(天然氣換熱器)，一臺或多臺甲烷升溫加熱器，一臺或多臺乙烯升溫加熱器，一臺或多臺丙烷升溫加熱器，一臺甲烷膨脹發(fā)電機組，一臺乙烯膨脹發(fā)電機組，一臺丙烷膨脹發(fā)電機組，一臺甲烷增壓栗(液化甲烷栗)，一臺乙烯增壓栗(液化乙烯栗)，一臺丙烷增壓栗(液化丙烷栗)；
[0009]來自LNG儲庫的LNG管道經(jīng)LNG增壓栗連接至LNG蒸發(fā)器，出LNG蒸發(fā)器后先后連接第一 LNG升溫換熱器、第二 LNG升溫換熱器、天然氣加熱器，然后連接下游管網(wǎng)輸送至天然氣用戶；
[0010]甲烷循環(huán)管道經(jīng)過LNG蒸發(fā)器之后，先后連接甲烷增壓栗、第一LNG升溫換熱器、第二 LNG升溫換熱器、甲烷升溫加熱器、甲烷膨脹發(fā)電機組，然后返回LNG蒸發(fā)器；
[0011]乙烯循環(huán)管道經(jīng)過第一LNG升溫換熱器之后，先后連接乙烯增壓栗、第二 LNG升溫換熱器、乙烯升溫加熱器、乙烯膨脹發(fā)電機組，然后返回到第一 LNG升溫換熱器；
[0012]丙烷循環(huán)管道經(jīng)過第二 LNG升溫換熱器之后，先后連接丙烷增壓栗、丙烷升溫加熱器、丙烷膨脹發(fā)電機組，然后返回到第二 LNG升溫換熱器，
[0013]其中，LNG管道內(nèi)的LNG與甲烷循環(huán)管道內(nèi)的甲烷能夠在LNG蒸發(fā)器中實現(xiàn)換熱；
[0014]LNG管道內(nèi)的LNG、與甲烷循環(huán)管道內(nèi)的甲烷、乙烯循環(huán)管道內(nèi)的乙烯能夠在第一LNG升溫換熱器中換熱，
[0015]LNG管道內(nèi)的LNG與甲烷循環(huán)管道內(nèi)的甲烷、乙烯循環(huán)管道內(nèi)的乙烯、丙烷循環(huán)管道內(nèi)的丙烷能夠在第二 LNG升溫換熱器中實現(xiàn)換熱。
[0016]使用上述裝置的本實用新型的利用LNG冷能發(fā)電的工藝包括:
[0017](A)經(jīng)LNG增壓栗增壓后的LNG(約-160°C?_140°C)，通過LNG蒸發(fā)器復(fù)熱并汽化，然后依次經(jīng)過第一 LNG升溫換熱器和第二 LNG升溫換熱器回收冷量，最后經(jīng)一臺或多臺天然氣換熱器加熱至適宜送入下游管網(wǎng)的溫度(例如較環(huán)境溫度低至少5°C)，進入管網(wǎng)；這一過程中釋放的冷能通過三個獨立的循環(huán)，循環(huán)一、循環(huán)二和循環(huán)三，回收利用進行發(fā)電。
[0018](B)循環(huán)一:在甲烷膨脹發(fā)電機組膨脹發(fā)電后的6.0-10.0barg，優(yōu)選7.0-8.5barg，更優(yōu)選約7.7barg，-55?-68 °C，優(yōu)選-60?-65 °C，更優(yōu)選約_61.4 °C的甲烷通過LNG蒸發(fā)器，與增壓后的LNG進行換熱取走冷量，循環(huán)一中的甲烷被降溫至-128°C?_155°C，優(yōu)選-135?-150 0C而液化，接著被甲烷增壓栗增壓至30-40barg，優(yōu)選32_38barg，更優(yōu)選約35barg，增壓后的甲烷首先進入第一 LNG升溫換熱器，與循環(huán)二中的乙烯進行換熱而汽化，然后進入第二 LNG升溫換熱器，與循環(huán)三中的丙烷換熱，最后循環(huán)一中的甲烷升溫至-18?-25°C，優(yōu)選-20?-22°C，更優(yōu)選約-21.6°C，接著進入一臺或多臺甲烷升溫加熱器加熱至適宜溫度(保證甲烷膨脹后不至于產(chǎn)生液相，如9-12°C，優(yōu)選約10°C)，然后通過甲烷膨脹發(fā)電機組膨脹至6.0?10.0barg，優(yōu)選7.0-8.5barg，更優(yōu)選約7.8barg，膨脹后的甲燒進入LNG蒸發(fā)器從而完成循環(huán)一，膨脹發(fā)電機組輸出功用來發(fā)電；
[0019](C)循環(huán)二:在乙稀膨脹發(fā)電機組中膨脹發(fā)電后的3?9barg，優(yōu)選4.5?6.5barg，更優(yōu)選約5.6barg，-40?-60°C，優(yōu)選-47?56°C，更優(yōu)選約_52°C的乙烯通過LNG第一升溫換熱器，與增壓后的循環(huán)一中的液化甲烷進行換熱，循環(huán)二中的乙烯被降溫至-64.4°C?-100°C，優(yōu)選約-70?-90°C而液化，接著被乙烯增壓栗增壓至15-30barg，優(yōu)選20-25barg，23.5barg，增壓后的乙烯進入LNG第二升溫換熱器，與循環(huán)三中的丙烷進行換熱，循環(huán)二中的乙烯被復(fù)熱至-15?-25°C，優(yōu)選-18?-23°C，更優(yōu)選約-21.6°C而汽化，接著進入一臺或多臺乙烯升溫加熱器加熱至適宜溫度(保證乙烯膨脹后不至于產(chǎn)生液相，如10-15°C，優(yōu)選約12.2°C)，然后通過乙烯膨脹發(fā)電機組膨脹至4.5-6.5barg (表壓)，優(yōu)選5.0-6.0barg，更優(yōu)選約5.7barg，膨脹后的乙烯進入第一 LNG升溫換熱器從而完成循環(huán)二，膨脹發(fā)電機組輸出功用來發(fā)電；
[0020](D)循環(huán)三:在丙烷膨脹發(fā)電機組膨脹發(fā)電后的壓力l.2-2.0barg(表壓)、優(yōu)選l.5?1.8barg，更優(yōu)選約1.65barg，溫度_15?_23°C，優(yōu)選-16?-19°C，更優(yōu)選約-17.5°C的丙烷通過LNG第二升溫換熱器，與循環(huán)二中的乙烯進行換熱，丙烷溫度被降至-19.8°C?-350C，優(yōu)選-22?-300C以下而液化，然后進入丙燒增壓栗增壓至4.5-10barg，優(yōu)選5.5_8barg，更優(yōu)選約6.lbarg，增壓后的丙烷進入一臺或多臺丙烷升溫加熱器加熱至適宜溫度(保證丙烷膨脹后不至于產(chǎn)生液相，如17-23°C，優(yōu)選約20°C)，然后通過丙烷膨脹發(fā)電機組膨脹至1.2_2.(^作(表壓)、優(yōu)選1.5?1.8&3作，更優(yōu)選約1.75&3作，膨脹后的丙燒進入第二1^升溫換熱器從而完成循環(huán)三，膨脹發(fā)電機組輸出功用來發(fā)電。
[0021]本實用新型的優(yōu)點:
[0022]1、逐級利用LNG冷能，發(fā)電效率高；
[0023]2、裝置各冷能回收循環(huán)工藝流程簡單，且相對獨立，裝置易于開停車；
[0024]3、符合節(jié)能環(huán)保的要求，在發(fā)電的同時避免了電廠發(fā)電帶來的污染問題。
【附圖說明】
[0025]圖1是本實用新型的工藝裝配圖。
[0026]其中，E-ULN