[发明专利]一种梯级利用液化天然气冷能发电的方法

权利要求书

1.一种梯级利用液化天然气冷能发电的方法，其特征在于包括天然气介质朗肯循环和冷媒介质朗肯循环两个部分；

所述的天然气介质朗肯循环包括以下步骤：

（1）天然气介质吸收冷能液化

将常压液化天然气加压至7-10MPa，成为高压LNG，温度为-156～-145℃；高压LNG与从天然气透平膨胀机中排出的低压天然气在低压天然气冷凝器中换热，使得低压天然气液化成为低压LNG，低压LNG再经LNG泵加压后与从低压天然气冷凝器中流出的高压LNG等压混合；混合后得到的高压LNG在中压天然气冷凝器中与从天然气透平膨胀机中抽出的中压天然气换热，此股中压天然气吸收冷能后液化成为中压LNG，该中压LNG再经泵增压后与从中压天然气冷凝器中流出的高压LNG等压混合，形成高压LNG混合物流；

（2）天然气介质膨胀做功

步骤（1）中获得的高压LNG混合物流在冷媒介质朗肯循环中释放冷能而全部汽化变成高压天然气流，压力为6-9MPa，再在高压天然气加热器中利用低温热源将其加热至5-10℃，然后通过分流器从高压天然气流中将用于循环发电的高压天然气介质分出，余下的由LNG汽化而来的高压天然气进入天然气管网；再在高压天然气过热器中利用低温热源将分出来的循环高压天然气介质加热至40-60℃后进入天然气透平膨胀机中做功，并带动发电机组发电；膨胀后低压天然气介质压力降低至0.5-1.5MPa，同时从天然气透平膨胀机中抽出的中压天然气，其压力为2.0-4.0MPa；用于循环发电的天然气介质为LNG汽化量的50-70%，其中从天然气透平膨胀机中抽出的中压天然气介质占发电天然气介质总量的50-70%；

所述的冷媒介质朗肯循环包括以下步骤：

（1）冷媒介质吸收冷能液化

将天然气介质朗肯循环中获得的高压LNG混合物流在低压冷媒冷凝器中与从冷媒透平膨胀机出口排出的低压冷媒蒸汽换热，低压冷媒蒸汽吸收冷能后全部液化，再经冷媒泵增压成为高压液体冷媒，然后与高压天然气混合物流一起进入次中压冷媒冷凝器中与从冷媒透平膨胀机中抽出的次中压冷媒蒸汽换热，次中压冷媒蒸汽吸收冷能液化后再经冷媒泵增压后，再与从低压冷媒冷凝器中流出的高压液体冷媒等压混合成为新的高压液体冷媒流；新的高压液体冷媒流与从次中压冷媒冷凝器流出的高压天然气混合物流一起进入中压冷媒冷凝器与从冷媒透平膨胀机中抽出的中压冷媒蒸汽换热并使其液化，高压天然气混合物流温度升高至-10℃后进入天然气加热器，而液化后的中压冷媒经冷媒泵增压后与流出中压冷媒冷凝器的高压冷媒物流等压混合，形成高压液体冷媒混合物流；

（2）冷媒介质膨胀做功

冷媒汽化器利用低温热源将步骤（1）中获得的高压液体冷媒混合物流加热至40-60℃，然后进入冷媒透平膨胀机中做功，并带动发电机组发电；循环冷媒量为需汽化的LNG摩尔流量的40-60%，膨胀后低压冷媒的泡点温度为-60～-40℃，同时从冷媒透平膨胀机中抽出一股次中压冷媒和一股中压冷媒，次中压冷媒的泡点温度为-30～-15℃，中压冷媒的泡点温度为-10～0℃；膨胀后的低压冷媒和抽出的次中压和中压冷媒返回步骤（1）中与高压LNG混合物流换热。

2.根据权利要求1所述的梯级利用液化天然气冷能发电的方法，其特征在于：两种循环中所涉及的低温热源，以及冷媒介质朗肯循环步骤（1）中-10℃的高压天然气混合物流进入天然气加热器后的热源都是采用60～80℃的热媒水，该热媒水是回收建于LNG接收站附近的燃气电厂烟气的余热后形成的。

3.根据权利要求1所述的梯级利用液化天然气冷能发电的方法，其特征在于：天然气介质朗肯循环的步骤（1）中，所述的与LNG换热的天然气介质压力分为低压和中压两股，低压天然气介质压力约为0.5～1.5MPa，其对应的泡点温度约为-140～-115℃；中压天然气介质的压力约为2.0～4.0MPa，其对应的泡点温度约为-110～-85℃。

4.根据权利要求1所述的梯级利用液化天然气冷能发电的方法，其特征在于：冷媒介质朗肯循环中，所述的冷媒介质为乙烷、丙烷、氨、二氧化碳、二氟二氯甲烷、三氟一氯甲烷、二氟一氯甲烷或四氟乙烷。

5.根据权利要求1所述的梯级利用液化天然气冷能发电的方法，其特征在于：冷媒介质朗肯循环的步骤（1）中，所述的与高压液化天然气混合物流换热的冷媒介质压力分为低压、次中压和中压三股，低压冷媒介质的泡点温度约为-60℃～-40℃；次中压冷媒介质的泡点温度约为-30℃～-10℃，中压冷媒介质的泡点温度约为-10℃～0℃。