[发明专利]利用液化天然气冷的二氧化碳零排放热力循环及流程

权利要求书

1、一种利用液化天然气冷实现二氧化碳零排放的热力循环系统，由以CO₂为循环工质的Brayton循环和超临界Rankine循环组成的联合循环及液化天然气气化系统，主要设备包括：

空分装置：通过预热器连接燃烧室，将空气中分离得到的氧气作为燃烧室中燃烧反应的氧化剂；

液化天然气气化器：用以将天然气加热气化，连接供冷外网和预热器；

低压压气机：分别连接液化天然气气化器和预热器，将CO₂气体升压至其对应的冷凝压力；

高压压气机：分别连接低压压气机和回热器，将CO₂气体升压至Brayton循环的最高压力；

燃烧室：连接燃气透平和回热器，使天然气和氧气发生燃烧反应，得到高温气体；

燃气透平：连接发电系统，使高温燃气膨胀做功；

回热器：对CO₂气体、高压压气机出口气体及超临界CO₂膨胀透平排气进行加热并冷却燃气透平排气；

预热器：利用低压压气机出口的CO₂气体对送入燃烧室的氧气和天然气进行预热；

分水器：连接于回热器和液化天然气气化器，将回热过程中产生的冷凝水排出系统。

2、如权利要求1所述的利用液化天然气冷实现二氧化碳零排放的热力循环系统，其特征在于，还包括以下设备：

液化天然气增压泵：对低压液化天然气进行压缩升压；

液态CO₂增压泵：对低压液态CO₂进行压缩升压；

CO₂膨胀透平：超临界压力CO₂气体在其中膨胀作功，压力降至稍高于燃烧室的燃烧反应压力；

外网供冷器：利用液化天然气气化后得到的具有较低温度的天然气作为向外网供冷的冷源，实现制冷输出。

3、一种利用权利要求1所述的热力循环系统的流程，其主要为：

液化天然气在液化天然气气化器中加热气化，得到的天然气具有较低温度，利用其通过外网供冷器对外网用户实现制冷输出后，一部分作为燃料送入燃气轮机燃烧室，其余大部分向外界用户输送；

经液化天然气气化器冷却到低温的CO₂气体进入低压压气机增压至所对应的冷凝压力；然后，一部分送往Rankine循环；另一部分送往Brayton循环；

在Rankine循环中，来自低压压气机的CO₂气体先经预热器对送往燃烧室的氧气和天然气进行预热后，送入液化天然气气化器冷凝，再经增压泵升至超临界压力；所得的液态CO₂部分被排出系统另行回收利用外，另部分作为循环工质经回热器被燃气透平排气加热后送入膨胀透平作功，透平排气经回热器预热升温后送入燃烧室；

在Brayton循环中，来自低压压气机的CO₂气体经高压压气机升至Brayton循环的最高压力，然后经回热器预热后送入燃烧室，与天然气及氧气发生燃烧反应，得到的高温气体进入燃气透平膨胀作功；透平排气在回热器中被冷却后，经分水器将冷凝产生的液态水排出，CO₂气体则送入液化天然气气化器重新开始循环。

4、如权利要求3所述的流程，其特征在于：当液化天然气为低压力时先经过液化天然气增压泵压缩，然后在液化天然气气化器中加热气化。

5、如权利要求3所述的流程，其特征在于：利用液化天然气气化过程产生的低温使得气态CO₂液化，然后再通过液态CO₂增压泵升至超临界压力。

6、如权利要求3所述的流程，其特征在于：空气通过空分装置分离得到氧气作为氧化剂送入燃烧室，同时得到液态N₂和Ar。

7、如权利要求3所述的流程，其特征在于：

以洁净天然气为燃料；

采用由超临界Rankine循环和内燃、回热Brayton循环组成的联合循环；

利用液化天然气冷对低压压气机入口工质直接进行冷却；

以二氧化碳作为循环工质；

8、如权利要求3所述的流程，其特征在于：利用燃气透平排烟在回热器中先后对膨胀透平的进、出口工质进行预热，其中膨胀透平出口工质经预热后送入燃烧室。