[发明专利]一种利用LNG冷能的BOG燃气轮机双级有机朗肯联合循环发电系统

说明书

一种利用LNG冷能的BOG燃气轮机双级有机朗肯联合循环发电系统，包括BOG燃气轮机系统、有机朗肯循环和天然气直接膨胀系统；将BOG用于冷却第一级有机朗肯循环工质，然后作为燃气轮机系统的燃料，燃气轮机出口烟气作为第二级有机朗肯循环的热源，实现对BOG的高效回收利用；采用LNG作为双级有机朗肯循环的冷源，再将吸热气化后的天然气用于直接膨胀发电，实现对LNG冷能的梯级利用；本发明可以实现BOG和LNG冷能的高效互补利用，显著提高了系统的热效率和发电效率；具有结构合理、成本低廉、节能高效、实用性强的优点。

技术领域

本发明涉及一种LNG冷能和BOG耦合利用技术，具体涉及一种利用LNG冷能的BOG燃气轮机双级有机朗肯联合循环发电系统。

背景技术

液化天然气(LNG)低温储罐无法实现绝对绝热，因此不可避免会产生蒸发气体(BOG)。BOG的存在会威胁系统的生产安全，必须对其进行妥善处理。然而，现有的BOG处理系统存在结构复杂、能耗高、冷能浪费严重等问题。

LNG需要气化至常温后供给用户使用。在气化过程中LNG会释放大量冷能，如果能够对这部分冷能加以利用，会产生巨大的经济效益。以低沸点烃类及其混合物为工质的有机朗肯循环在中低温热发电领域具有良好的应用前景。将LNG作为有机朗肯循环的冷源能够进一步提高其发电效率，但对LNG冷能的利用率较低。天然气直接膨胀发电技术具有工艺简单、成本低等优点，但仅能利用LNG的压力能，同样存在冷能利用率低的缺点。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种利用LNG冷能的BOG燃气轮机双级有机朗肯联合循环发电系统，将 BOG燃气轮机系统、双级有机朗肯循环和天然气直接膨胀系统相结合，可以实现BOG和LNG冷能的高效互补利用，显著提高了系统的热效率和发电效率；具有结构合理、成本低廉、节能高效、实用性强的优点。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用LNG冷能的BOG燃气轮机双级有机朗肯联合循环发电系统，包括BOG燃气轮机系统、双级有机朗肯循环和天然气直接膨胀系统；

所述的BOG燃气轮机系统包括BOG压缩机2，BOG压缩机2 的进口侧与LNG储罐的气相出口侧相连接，BOG压缩机2的出口侧接入第一换热器3的冷流进口侧，第一换热器3的冷流出口侧和空气压缩机4的出口侧分别接入燃烧器5的进口侧，燃烧器5的出口侧连入燃气轮机6的进口侧，燃气轮机6的出口侧与第二换热器7的热流进口侧连接，第二换热器7的热流出口侧气体外排；

所述的双级有机朗肯循环包括第一级有机朗肯循环和第二级有机朗肯循环；所述第一级有机朗肯循环包括第一有机朗肯透平膨胀机 12，第一有机朗肯透平膨胀机12的出口侧与第一换热器3的热流进口侧相连通，第一换热器3的热流出口侧连入第三换热器9的热流进口侧，第三换热器9的热流出口侧与第一有机工质泵10的进口侧相连，第一有机工质泵10的出口侧与第四换热器11的冷流进口侧相连通，第四换热器11的冷流出口侧连入第一有机朗肯透平膨胀机12的进口侧；所述第二级有机朗肯循环包括第二有机朗肯透平膨胀机16，第二有机朗肯透平膨胀机16的出口侧与第四换热器11的热流进口侧相连通，第四换热器11的热流出口侧连入第五换热器13的热流进口侧，第五换热器13的热流出口侧与第二有机工质泵15的进口侧相连通，第二有机工质泵15的出口侧连入第二换热器7的冷流进口侧，第二换热器7的冷流出口侧与第二有机朗肯透平膨胀机16的进口侧相连通；

所述的天然气直接膨胀系统包括LNG储罐1，LNG储罐1的液相出口侧与LNG泵8的进口侧相连，LNG泵8出口侧连入第三换热器9的冷流进口侧，第三换热器9的冷流出口侧与第五换热器13的冷流进口侧相连通，第五换热器13的冷流出口侧与透平膨胀机14的进口侧相连通。

所述LNG储罐1的气相出口侧的工质为BOG。