[发明专利]一种利用太阳能热泵气化LNG的系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于利用太阳能气化LNG技术领域，特别涉及一种利用太阳能热泵气化LNG(液化天然气)的系统及方法。

背景技术

天然气在-162℃和常压下可被液化成无色无味的液体，称为液化天然气(LNG)。由于天然气液化后体积能缩小600倍，便于经济地储存和运输，因此，全球很多国家地区以LNG的形式进行天然气贸易，同时，许多国家利用LNG对本国国内远离气田且无长输管线的地区供气。LNG作为燃料或工业原料时，使用前必须由气化器提供一定热量使其气化成常温气体状态。热量可以从环境空气和水中获得，也可以通过燃料燃烧、热水或蒸汽中得到。

常用的气化器有空温式气化器、开架式气化器、浸没燃烧式气化器和水浴式气化器。

空温式气化器利用大气环境下的空气气化LNG，当气温较低时，气化器表面容易出现堆霜结冰现象，严重影响气化器的气化能力，所以一般采用两组空温式气化器，一组除霜除冰时，另一组运行气化LNG，这不仅加大了设备投资，而且占地面积大。同时，空温式气化器气化LNG过程中，空气中的水分遇到冷表面会结露冷凝，经测算，在15℃、相对湿度60％的环境里，气化产生1Nm³天然气将产生0.1L冷凝水，通常这些冷凝水直接排放，造成了很大的浪费，还对周围生态环境造成了影响。

开架式气化器利用江、河、湖、海里的水气化LNG，气化后的水再排回江、河、湖、海，这些自然界的水在气化LNG过程中，由于低温会导致水中微生物的死亡，并且经过开架式气化器后的水排回到江、河、湖、海会影响水域生态环境。

浸没燃烧式燃烧器利用燃气燃烧直接向水中排出烟气，加热水，热水沿着气化器的管路向上流动加热管内的LNG，具有很高的热效率，但燃烧需要消耗一定量的天然气，也需要利用水资源作为换热媒介。

水浴式气化器利用热水加热气化器管内的LNG使其气化，由于热水强制流动，且内外温差大，水浴式气化器具有尺寸小的特点，但需要消耗大量电能或化石燃料制备热水，同样还需要消耗水源。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种利用太阳能热泵气化LNG的系统及方法。

一种优选的利用太阳能热泵气化LNG的系统，该系统包括直膨式太阳能热泵、空温式气化器7、水浴式气化器8、冷凝水集水槽9、冷凝水蓄水池11、LNG储罐14、供气管网28、输水泵12和循环泵13；

所述直膨式太阳能热泵包括两组，每组中压缩机2、集热蒸发器1和膨胀阀4通过管路依次连接；空气冷凝器3通过管路连接在第一组的压缩机2和膨胀阀4之间，形成第一条闭合的制冷剂循环通道；水冷凝器5通过管路连接在第二组的压缩机2和膨胀阀4之间，形成第二条闭合的制冷剂循环通道；

所述集热蒸发器1包括基板29、制冷剂盘管30、LNG盘管31和粘结固定板32，所述基板29和粘结固定板32采用铝板，基板29的外表面涂有太阳能选择性吸收涂层；所述制冷剂盘管30为蛇形紫铜盘管，所述LNG盘管31为蛇形镍合金钢盘管，LNG盘管31套入制冷剂盘管30内形成同心套管，并通过粘胶将套管固定在基板29和粘结固定板32之间；

第一组直膨式太阳能热泵中的集热蒸发器1，其制冷剂盘管30为第一条制冷剂循环通道的一段，其LNG盘管31的入口与第一LNG旁通管16的出口连接，出口与第一LNG输出管17的入口连接；第二组直膨式太阳能热泵中的集热蒸发器1，其制冷剂盘管30为第二条制冷剂循环通道的一段，其LNG盘管31的入口与第二LNG旁通管16＇的出口连接，出口与第二LNG输出管17＇的入口连接；

所述LNG储罐14的LNG出口分别连接至第一LNG旁通管16的入口、第二LNG旁通管16＇的入口、空温式气化器7的LNG入口和水浴式气化器8的LNG入口；第一LNG输出管17的出口连接至空温式气化器7的LNG入口，空温式气化器7的LNG出口分为两路，一路连接至供气管网28，另一路连接至水浴式气化器8的LNG入口；第二LNG输出管17＇的出口连接至水浴式气化器8的LNG入口，水浴式气化器8的LNG出口连接至供气管网28；

所述空温式气化器7下方设有冷凝水集水槽9，冷凝水集水槽9通过冷凝水输水渠10与冷凝水蓄水池11连接，所述冷凝水蓄水池11依次通过冷凝水管21和输水泵12与水冷凝器5的入水口连接，水冷凝器5的出水口通过循环泵13与水浴式气化器8的入水口连接，水浴式气化器8的出水口连接至水冷凝器5的入水口，形成一条闭合的水循环通道；

所述空气冷凝器3和空温式气化器7共用一个风机6。