[发明专利]LNG船冷能循环存储及冷能综合利用系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种LNG船冷能循环存储及冷能综合利用系统及其工作方法，该系统包括烟气处理单元、LNG气化单元、空调制冷单元和低温发电单元，LNG气化后供内燃机工作，内燃机产生的高温烟气通过烟气处理与LNG冷能换热产生二氧化碳气液混合物，其中液态二氧化碳收集进液态二氧化碳储罐，气态二氧化碳用于船舶的空调制冷单元；当空调系统需要的冷量过多时，通过控制电磁膨胀阀调整液化二氧化碳汽化进入气态二氧化碳缓冲罐中，以实现空调制冷单元需要的冷量和电量过多的需求。本发明通过利用液态二氧化碳储存和释放冷能，可调整实现空调制冷单元制冷需求，通过高效利用二氧化碳的冷能，增强了LNG船能量回收利用效率，可实现内燃机的零碳排放功能。

技术领域

本发明涉及环境保护和能源高效利用领域，尤其涉及一种LNG船冷能循环存储及冷能综合利用系统及其工作方法。

背景技术

在我国传统能源仍然是最主要的能源供给来源，但是国际海事组织为加强全球海洋燃料许用含硫量的管控新标准指出，在2020年，全球范围内海洋燃料的含硫量不得高于%，传统以燃油为动力的船舶硫排放量远高于该标准，所以对船舶动力方式的转变提出了迫切要求。LNG船采用天然气燃料，有着污染小、价格低的特点，因此LNG船是未来船舶发展的大势所趋。现阶段LNG船多采用汽化器或废气锅炉进行加热，大量LNG气化所释放的冷能被浪费，且LNG船通常处于海上航行状态，受航线、季节气候以及航速 变化等影响，供应至动力系统的LNG燃料需求量通常处于变化状态，使得LNG气化时释放的冷能与用冷存在不同步、不匹配的技术难题。为实现冷、电、热的最优匹配，从而实现能量的梯级利用。因此，研发一种LNG船的冷能存储及冷/热能综合利用的系统已经迫在眉睫。

申请号为202111320188 .4的中国发明专利，公开了一种LNG船的冷能存储及冷/热能综合利用系统，包括LNG再气化子系统、空气液化子系统、冷能发电子系统和供冷子系统。该发明系统从理论上利用LNG再气化产生的冷能梯级利用和燃烧产生的废热能，同时利用液态空气进行冷能储存。然而该发明系统产冷和用冷只能分别进行，没有解决真正意义上的产冷和用冷、发电和用电不同步、不匹配的技术难题。

申请号为201910444288.4的中国发明专利，公开了一种利用LNG冷能梯级复合循环回收CO₂的零排放动力系统，通过将LNG梯级升温子系统和烟气梯级降温子系统相耦合，实现了二氧化碳的零排放功能，然而其冷能利用效率并不高。本发明将所收集的气态二氧化碳与空调制冷单元相结合，且可以满足空调制冷单元所需冷量和电量过多的需求，进一步地提升了LNG船的能量利用效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种LNG船冷能循环存储及冷能综合利用系统及其工作方法，通过利用LNG气化所释放的冷能对内燃机所释放的尾气进行处理和二氧化碳回收，将分离出的气态二氧化碳用于船舶的空调制冷单元，并通过利用分离出的液态二氧化碳储存和释放冷能来实现空调制冷单元冷量和电量需要过多的需求，能进一步提升LNG船能量综合利用效率和经济效益。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种LNG船冷能循环存储及冷能综合利用系统，包括烟气处理单元、LNG气化单元、空调制冷单元和低温发电单元，所述烟气处理单元由内燃机、烟气催化转化器、余热回收器、吸附装置、第一压缩机、第一冷凝器的进口a、第一冷凝器的出口b、第二冷凝器的进口e、第二冷凝器的出口f、气液分离器的进口i、气液分离器的出口j、二氧化碳储液罐通过管道依次联通构成；所述LNG气化单元由LNG储液罐、第一调节阀、第二冷凝器的进口h、第二冷凝器的出口g、第一冷凝器的进口d、第一冷凝器的出口c、内燃机通过管道依次联通构成；所述空调制冷单元由气液分离器的出口k、气态二氧化碳缓冲罐、制冷子单元、第二压缩机、第二冷凝器的进口e、第二冷凝器的出口f、气液分离器的进口i通过管道依次联通构成；所述低温发电单元由第三蒸发器的出口p、透平器、汽化器的进口m、汽化器的出口o、离心泵、第三蒸发器的进口q通过管道依次联通构成。