[发明专利]一种小型LNG分布式能源系统及工艺方法

说明书

本发明公开了一种小型LNG分布式能源系统及工艺方法，系统包括本装置设置有LNG储存及燃料供应系统、空气供给系统、燃料电池电堆、热回收系统。本发明将液化天然气技术和燃料电池技术跨领域结合，解决了孤岛的能源储备问题、天然气、电力、热水、蒸汽外输供应问题，应用前景广阔。与传统分布式能源工艺技术相比，本发明小型化、设备简单、能效高、清洁环保、安全可靠、削峰填谷和经济效益好，需求发生变化时本发明设备可方便迁移至其他地区继续服务。

技术领域

本发明涉及分布式能源技术领域，尤其是涉及一种采用LNG作为能源、天然气燃料电池作为核心的小型分布式能源系统及工艺方法。

背景技术

液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG)，主要成分是甲烷，被公认是地球上最干净的化石能源。无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/625，液化天然气的质量仅为同体积水的45％左右。

液化天然气的主要成分是甲烷，甲烷的常压沸点是-161℃。其制造过程是先将气田生产的天然气经过净化(脱水、脱烃、脱酸性气体)后，采用节流、膨胀和外加冷源制冷的工艺使甲烷变成液体，在使用时需要外部加热重新气化。液化天然气具有不含杂质、成份纯净的优势，是一种理想的燃料电池燃料来源。

燃料电池主要利用天然气、一氧化碳、氢气等和氧进行化学反应来产生电力，被公认为继火力发电、水力发电和核能发电技术之后的第四代化学能发电技术，应用范围涵盖分布式发电系统、UPS、运输工具、机器人、工具机械、可携式电子等。但普通的管道天然气由于具有成分复杂、或含有硫、高碳组分、加臭剂等杂质造成天然气燃料电池堆不能稳定工作，而且能通管道天然气的地方一般有稳定的电网可供使用，但更多的分布式能源需求是在城市突发应急用电、边远的油气矿场、隐蔽的军事基地，往往是管道天然气和电网都无法到达的地方，因此研发基于LNG的燃料电池型的分布式能源系统是推进天然气燃料电池应用的良好路径。

本发明将液化天然气技术和燃料电池技术跨领域结合，解决了孤岛的天然气、电力、热水、蒸汽供应问题，应用前景广阔。与传统分布式能源工艺技术相比，本发明小型化、设备简单、能效高、清洁环保、安全可靠、削峰填谷和经济效益好，需求发生变化时本发明设备可方便迁移至其他地区继续服务。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种小型LNG分布式能源系统及工艺方法。

本发明所采用的技术方案是：一种小型LNG分布式能源系统，包括LNG储存及燃料供应系统、空气供给系统、燃料电池电堆和热回收系统，其中：

所述LNG储存及燃料供应系统包括LNG储罐、LNG增压泵、LNG气化器、BOG压缩机和天然气加热器，所述LNG储罐的液相出口依次与LNG增压泵、LNG气化器、天然气加热器、燃料电池电堆相连接，LNG储罐的气相经BOG压缩机增压后并在天然气加热器前汇入燃料气管道；

所述空气供给系统包括空气压缩机和空气预热器，原料空气由空气压缩机压缩后通过空气加热器加热到设定温度后送入燃料电池电堆参加反应；

所述燃料电池电堆包括燃料电池电堆和AC/DC转换器，燃料电池电堆通过燃料气和空气的电化学反应产生直流电，并通过AC/DC转换器转换成交流用电后对外送出；

所述热回收系统包括尾气燃烧炉、蒸汽发生器和热水换热器，燃料电池电堆产生的燃料尾气和空气尾气在尾气燃烧炉中燃烧，产生的燃烧尾气分别通过蒸汽发生器、空气预热器和热水换热器进行逐级热能回收。

本发明还提供了一种小型LNG分布式能源系统工艺方法，包括如下内容：

一、将低温LNG经过气化后输送燃料电池电堆与压缩空气产生化学反应最终生产电力、蒸汽和热水：