[发明专利]一种利用LNG冷能的带有温差发电换热器的朗肯循环发电系统

说明书

本发明属于液化天然气冷能发电领域，公开了一种利用LNG冷能的带有温差发电换热器的朗肯循环发电系统。该系统包括工质泵、蒸发器、膨胀机、冷凝器、第一海水泵、第二海水泵、LNG泵、温差发电换热器、外部负载和发电机组。本发明将LNG经过有级朗肯循环冷凝器的剩余冷量也进行了利用，在使用等量的LNG时，发电量相比传统朗肯循环发电系统更高，进一步提升了LNG冷能利用率，同时温差发电片的能量转化过程无化学反应，无机械移动部件，具有无噪声，污染，使用寿命长等优点，可广泛应用于LNG冷能发电领域。

技术领域

本发明涉及一种利用LNG冷能的带有温差发电换热器的朗肯循环发电系统，属于LNG冷能发电技术领域。

背景技术

天然气(NG)主要成分为甲烷，由于其碳氢元素比例很低，因此燃烧产物温室气体较少，是一种清洁，热值高的燃料，然而由于世界各地的天然气资源分布不均匀，需要进行贸易和运输来满足使用需求。天然气贸易主要包括路上管道运输和海上液化运输两种，其中以液化天然气(LNG)的方式进行的贸易量占比接近一半，而且还在逐年上升。在LNG产业链中，需要消耗大量电能将NG液化，然后在配送至用户之前需要进行再气化，在再气化过程中，LNG能够释放出约830kJ/kg的冷能，相当于240kW·h/t的电能，在传统气化工艺中，LNG携带的冷量往往直接被海水或空气带走，造成了能源的极度浪费，考虑到天然气液化时消耗的大量电能，合理利用LNG冷能具有重要意义。

对于LNG冷能利用，由于将其转化为高品位的电能具有持续、稳定、易储存等优点，因此LNG冷能发电时目前比较普及的一种方式。目前LNG冷能发电主要通过热力学循环来进行，如布雷顿循环，朗肯循环等，由于朗肯循环结构简单，在实际中更容易实现，因此有机朗肯循环利用LNG冷能是目前一种更为成熟和普及的技术，一些以有机朗肯循环为主体的发电系统被广泛应用在LNG接收站。

存在问题：有机朗肯循环对LNG冷能的利用并不完全，LNG在储罐中温度大约为-162℃，在一部分冷量通过有机朗肯循环发电后，温度仍然在-40℃左右，甚至更低，然而用户使用前NG需要被加热至接近常温，目前工艺中通常用海水将其加热，这意味着仍然有较大部分冷能被浪费掉了。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足之处，本发明提出一种利用LNG冷能的带有温差发电换热器的朗肯循环发电系统。该系统保持原有机朗肯循环不变，用温差发电换热器代替了后续的海水与LNG换热器，将LNG经朗肯循环冷凝器后剩余的冷量也加以利用。所用的温差发电换热器通过在传统管壳式换热器管内外壁之间填充温差发电片，将海水与LNG传递的部分热能转化为电能。本发明将LNG经过有级朗肯循环冷凝器的剩余冷量也进行了利用，在使用等量的LNG时，发电量相比传统朗肯循环发电系统更高，同时温差发电片的能量转化过程无化学反应，无机械移动部件，具有无噪声，污染，使用寿命长等优点。

本发明的技术方案：

一种利用LNG冷能的带有温差发电换热器的朗肯循环发电系统，包括工质泵1、蒸发器2、膨胀机3、冷凝器4、第一海水泵5、第二海水泵6、LNG泵7、温差发电换热器8、外部负载9和发电机组10；

工质泵1出口与蒸发器2冷端入口相连，蒸发器2冷端出口与膨胀机3相连，膨胀机3出口与冷凝器4热端入口相连，冷凝器4热端出口与工质泵1入口相连；第一海水泵5入口与外部海水管道相连，第一海水泵5出口与蒸发器2热端入口相连，第二海水泵6入口与外部海水相连，第二海水泵6出口与温差发电换热器8热端入口相连；LNG泵7入口与LNG储罐相连，LNG泵7出口与冷凝器4冷端入口相连，冷凝器4出口与温差发电换热器8冷端入口相连，温差发电换热器8冷端出口与NG配送管网相连，温差发电换热器8与外部负载9通过导线连接，膨胀机3的轴与发电机组10连接。

带有温差发电换热器的朗肯循环发电系统的运行方法如下：