[发明专利]一种船用液化天然气冷能用于冷库制冷的系统与方法

说明书

技术领域

本发明属于化工与低温技术领域，尤其是涉及一种船用液化天然气冷能用于冷库制冷的系统与方法。

背景技术

液化天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)是常温天然气经过脱酸、脱水处理，再经过冷冻工艺液化而形成的一种无色、无味、无毒且透明的低温液体。LNG冷能主要是指利用LNG与周围环境(如空气、海水)的温度差以及压力差，在趋于平衡的过程中进行回收的能量。按LNG的温度处于-162℃，含有840kJ/kg的冷量计算，一吨LNG到岸可利用的冷约为250kWh，我国很多LNG接收站的年到岸LNG量为300万吨/年，以此量计算，则年可利用的气化冷为715亿kWh。

目前，国内LNG动力冷藏运输船上的运行动力由LNG经海水汽化器气化后进入后续动力设备做功而产生，LNG冷能则传递给周围环境如海水或空气而造成巨大的冷量损失，而船上的冷库采用常规制冷系统制冷。传统冷库都是采用单级压缩制冷装置维持冷库的低温，电耗很大。通过回收LNG的冷能供给冷库冷量是一种非常好的冷能利用方式。将LNG与冷媒在低温换热器中进行热交换，冷却后的冷媒经管道进入冷冻或冷藏库，通过冷却盘管释放冷量，实现对物品的冷冻冷藏。此时的冷库不使用制冷机，节约了大量的初投资和运行运费，还可以节约大约1/3的电力。

利用LNG冷能为冷库提供冷量的基本原理是通过LNG-制冷剂换热器，以LNG为低温冷源，实现气态制冷剂的液化。已有技术中，专利公开号CN201410142746.6，名称为“一种充分利用液化天然气冷能的冷库制冷系统”的专利，公开了一种以乙二醇、水为工质，通过回收LNG冷能实现冷库制冷的系统和方法，此专利内容并未涉及不同温度等级冷库的运行。专利申请号201410142527.8，名称为“一种能充分利用液化天然气冷能的蓄冷冷库系统”的专利，该系统在不影响液化天然气气化的前提下，起到液化天然气冷量削峰填谷的功能，有效改善制冷循环的能效比，充分保证了制冷性能稳定。该专利内容系统运行复杂，并不适宜船上冷库的应用。专利申请号200420114636.0，名称为“回收液化天然气冷能用于冷库的制冷装置”的专利，该装置包括储罐、液化天然气泵、制冷剂泵、换热器、加热器、蒸发器和风机。液化天然气储罐通过液化天然气泵与换热器的管程进口连接，换热器管程出口经过气体加热器与用户管网相连，换热器的壳程出口通过制冷剂泵与冷库库房内的蒸发器进口连接，蒸发器出口与换热器的壳程进口相连，轴流风机安装在蒸发器旁，在蒸发器与换热器的壳程内，充有R410A制冷剂。但此项专利技术也是仅利用LNG冷能提供了一种温度等级的冷库。专利公开号CN105716183A，名称为“一种船用LNG汽化与空调集成系统及控制方法”的专利，该发明公开了一种船用LNG汽化与空调集成系统及控制方法，该专利内容仅仅涉及LNG汽化与空调系统的集成运行，该专利虽为船用LNG冷能的利用系统，但仅为空调的冷量输出。专利申请号201620307968.3，名称为“一种船用LNG汽化与空调集成系统”的专利，该专利利用LNG在汽化时产生的冷能及燃烧时释放的热量，解决了LNG汽化问题，满足了船舶空调制冷和制热需求，该专利内容也并未涉及船上冷库冷量的应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以充分利用船用液化天然气冷能实现冷库制冷的系统和方法。通过制冷剂并联循环回路实现为船用不同温度等级冷库的制冷，提高冷能的利用效率；同时，本发明可以借助于船用LNG独有的优势，利用海水或燃气轮机排气作为NG再热的高温热源。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种船用液化天然气冷能用于冷库制冷的系统，包括液化天然气储存与压力提升部、冷却物冷藏间制冷剂循环部、冻结物冷藏间制冷剂循环部、天然气再热部，

所述液化天然气储存与压力提升部包括LNG储罐及与储罐连接的LNG加压泵；

所述冷却物冷藏间制冷剂循环部包括经管道依次相连的液化天然气-冷却物冷藏间制冷剂换热器、冷却物冷藏间制冷剂循环泵、冷却物冷藏间制冷剂蒸发器，具体为：LNG-冷却物冷藏间制冷剂换热器的出口连接冷却物冷藏间制冷剂侧循环泵的入口，所述冷却物冷藏间制冷剂侧循环泵的出口连接冷却物冷藏间制冷剂蒸发器的入口，所述冷却物冷藏间制冷剂蒸发器的出口连接LNG-冷却物冷藏间制冷剂换热器的入口；