[发明专利]一种LNG冷能发电与海水淡化系统及其综合利用方法

说明书

本发明涉及一种LNG冷能发电与海水淡化系统，包括发电系统和海水淡化系统，发电系统包括LNG循环泵，海水泵；一级发电单元，包括一级工质蒸发器、加热器、一级汽轮机、一级LNG蒸发器、一级工质泵；二级发电单元，包括二级工质蒸发器、加热器、二级汽轮机、二级分流器、二级LNG蒸发器、二级混合器、二级工质泵；三级发电单元，包括三级工质蒸发器、三级汽轮机、三级分流器、三级LNG蒸发器、三级混合器、三级工质泵、热换器、三级LNG蒸发器；海水淡化系统包括热换器、四级LNG蒸发器、加热器、结晶器、洗涤器和融化器；还涉及上述系统的综合利用方法。本发明的优点在于：本发明能够保证发电工质与海水淡化所需冷能的温度的匹配。

技术领域

本发明涉及一种LNG冷能发电与海水淡化系统，还涉及上述发电与海水淡化系统的综合利用方法。

背景技术

在提倡节能环保的今天,天然气以自身的清洁性得到广泛使用。由于目前天然气使用前主要是以LNG的形式通过运输船来运输,且在提供给用户使用前会在接收站被气化成气态，而气化的过程中将会释放大量的冷能，如果这部分冷能不加以利用，会造成能量的极大浪费。因此回收并利用这一部分冷能变得非常有意义。

随着全球经济的高速发展以及人口的快速增长,世界各国对水的需求也日益增加,淡水资源缺乏已成为全球性的问题。目前海水淡化技术已成为世界上大部分国家和地区应对淡水资源缺乏的重要手段。低温法海水淡化技术工艺简单，是一种可靠的淡化技术。针对目前我国沿海地区淡水资源缺乏的境况，利用 LNG 冷能实现海水冷冻淡化，不仅可节省传统冷冻法中由于机械制冷所消耗的大量电能，提高海水冷冻淡化技术的竞争力，而且对于提高我国 LNG 能源产业的经济效益及对环境保护等方面具有重大的现实意义。

目前国内外已经公布或已采用的利用LNG冷能的海水淡化方案有：沈清清（沈清清,林文胜,顾安忠,黄建民.利用LNG冷能的间接冷冻法海水淡化流程及其初步分析[J].低温与超导,2009,(04):10-13.）介绍了一种利用LNG冷能进行海水淡化的间接冷冻法，此方案有系统消耗能量较低，对材料的腐蚀较轻，不存在结垢问题的优点。但也存在如系统体积较大，需要较大换热器面积，换热效率比较低等不足。

黄美斌（黄美斌,林文胜,顾安忠,黄建民. LNG冷能用于冷媒直接接触法海水淡化[J]. 化工学报,2008,(S2):204-209.）提出了一种利用LNG冷能的直接冷冻法的具体方案，此方案讨论了海水淡化系统的流程、中间冷媒的选择、主要参数的确定等问题。但此方案是将-150℃的LNG直接与-5℃的异丁烷换热，换热器中的㶲损较大，因此整个系统中的冷能利用率较低。

田堃（田堃,徐文东,梁嘉韵,李俊丽,熊凡凡. LNG冷能用于海水淡化技术研究与工程化设计[J]. 煤气与热力,2015,(03):20-25.）将冷媒直接接触冷冻法与R410A作为冷媒的冷媒间接接触冷冻法相比较，发现在LNG释放的冷量和和海水吸收的冷量相同的情况下，直接法淡化海水的方案优于间接法海水淡化方案。

以上研究均是将LNG的冷能全部运用在海水淡化方案中，没有考虑不同温位冷能的利用，只是简单的回收了部分冷能，造成了大量冷能的浪费。针对不同温位ＬＮＧ冷能，需要综合采取不同的回收方法进行ＬＮＧ冷能梯利用。

经检索，已有专利采用了ＬＮＧ冷能梯利用，如专利CN102967099B和CN104803432A，但CN102967099B是将发电工质中的冷能与LNG的冷能放在多个相对独立的的循环中利用，整个系统所需的设备较多，增加了系统的复杂程度；CN104803432A提出了一种利用LNG冷能的5级系统，由于此系统较复杂，因此对于对空间要求很高的FSRU不适用；且在CN104803432A中，LNG冷能发电与海水淡化系统的关系只是简单的串联连接，是因为其发第一级发电工质的所释放的冷能很难与海水淡化所需冷能的温度匹配。

因此，研发一种能够减少整个系统所需的设备及其系统的复杂程度，且能够顺利保证发电工质与海水淡化所需冷能的温度的匹配的LNG冷能用于发电与海水淡化系统及其综合利用方法是非常有必要的。