[发明专利]一种LNG冷能利用系统及方法

说明书

本发明提供了一种LNG冷能利用系统及方法，该系统包括N级开式朗肯循环单元，其中，第K级开式朗肯循环单元包括K级混合器和K级加压泵，1＜K＜N；所述K级混合器的输入端与K‑1级加压泵的输出端连接，所述K级混合器的输出端与所述K级加压泵的输入端连接，所述混合器用于将LNG与天然气进行接触换热，以使所述天然气冷却为LNG；所述K级加压泵的输出端分别与所述K级混合器的输入端以及K+1级混合器的输入端连接。通过采用LNG的气态形式天然气作为朗肯循环的循环介质，使LNG和天然气在混合器中进行接触换热，能有效提高冷能利用效率和发电效率，并与采用冷媒介质的系统相比，减少了循环介质的泄露。

技术领域

本发明涉及能量利用领域，具体涉及一种LNG冷能利用系统及方法。

背景技术

LNG(液化天然气)是常压下-162℃的低温液体混合物，LNG接收站是为了接受海运的LNG而建设在海边的LNG汽化工厂。LNG接收站用于将通过远洋运输船输送来的LNG进行卸船和储存，然后将液态的LNG进行汽化，将汽化得到的天然气通过管道输出以供用户使用。每吨LNG汽化成天然气时可产生约240kWh的冷能，合理利用这部分冷能能够产生可观的经济效益，例如，将冷能用于发电、低温冷库和冰蓄冷等领域。

目前利用LNG冷能发电的工艺有直接膨胀法、朗肯循环法、布雷顿循环法以及上述多种工艺组合的联合方法。例如，一种采用朗肯循环回收LNG冷能的系统。其中，朗肯循环包括冷凝器、压缩机、蒸发器、膨胀透平机和发电机。在该朗肯循环中，冷凝器通过管路依次与压缩机、蒸发器和膨胀透平机连接并回到冷凝器构成封闭的循环回路，在该循环回路中充有冷媒工质，膨胀透平机通过机械轴与发电机连接，蒸发器通过另一管路与低温供冷管路连接。其中，工质通常选择采用单一的烃类或氟利昂为冷媒介质来回收冷能。

但是，由于现有技术采用冷媒介质与LNG进行换热，而冷媒介质的液化曲线与LNG的汽化曲线相差较多，导致冷能回收过程中有效能损失较大，使得发电效率较低，LNG的冷能不能得到充分利用。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供一种LNG冷能利用系统及方法。

本发明的一方面提供一种LNG冷能利用系统，包括N级开式朗肯循环单元，其中，第K级开式朗肯循环单元包括K级混合器和K级加压泵，1＜K＜N；所述K级混合器的输入端与K-1级加压泵的输出端连接，所述K级混合器的输出端与所述K级加压泵的输入端连接，所述混合器用于将LNG与天然气进行接触换热，以使所述天然气冷却为LNG；所述K级加压泵的输出端分别与所述K级混合器的输入端以及K+1级混合器的输入端连接。

其中，第一级开式朗肯循环单元包括一级混合器和一级加压泵；所述一级混合器的输入端与LNG低压泵的输出端连接，所述一级混合器的输出端与所述一级加压泵的输入端连接，所述LNG低压泵的输入端与LNG进气管线连接；所述一级加压泵的输出端分别与所述一级混合器的输入端以及二级混合器的输入端连接。

其中，第N级开式朗肯循环单元包括N级混合器和N级加压泵；所述N级混合器的输入端与N-1级加压泵的输出端连接，所述N级混合器的输出端与所述N级加压泵的输入端连接；所述N级加压泵的输出端分别与所述N级混合器的输入端以及末级朗肯循环单元连接，所述末级朗肯循环单元用于对LNG进行加热汽化，以使汽化得到的天然气输出至天然气输出管线。

其中，所述第K级开式朗肯循环单元还包括K级换热器和K级膨胀机，所述K级加压泵的输出端依次与所述K级换热器、所述K级膨胀机以及所述K级混合器的输入端连接。

其中，所述末级朗肯循环单元包括LNG汽化器、循环介质高压泵、循环介质换热器和循环介质膨胀机；所述LNG汽化器的第一输入端与所述N级加压泵的输出端连接，所述LNG汽化器的第一输出端与所述天然气输出管线连接；所述LNG汽化器的第二输出端依次与所述循环介质高压泵、所述循环介质换热器、所述循环介质膨胀机以及所述LNG汽化器的第二输入端连接。