[发明专利]一种LNG冷能CO2

说明书

本发明提供了一种LNG冷能CO₂工质循环发电系统及发电方法，所述系统包括LNG储罐、LNG气液管道、LNG加热器，所述LNG储罐的出口通过LNG气液管道与LNG加热器相连，所述LNG加热器的输出端连通于天然气的传送端，所述系统还包括冷能CO₂工质循环发电装置，所述冷能CO₂工质循环发电装置内设有冷凝器，所述LNG气液管道与冷凝器进行耦合实现LNG与CO₂工质间的热交换。本发明所述的LNG冷能CO₂工质循环发电系统利用LNG冷能及外界低品质热源，实现CO₂工质的凝结液化及受热气化以进行朗肯循环发电，同时利用低品质的LNG冷能进行发电，不仅提高了LNG冷能利用率，也可低品质热源进行再利用。

技术领域

本发明涉及液化天然气(LNG)领域，具体涉及一种LNG冷能利用发电系统及发电方法。

背景技术

天然气作为三大主要化石能源之一，以其高效和清洁的特性越来越广泛的应用于民用和工业中。我国是一个能源需求大国，随着社会和经济的发展，当石油和煤无法满足人们日益增长的能源需求时，天然气在能源结构中占据越来越重要的位置。但限于运输，一般采用液化天然气(LNG)的形式来进行远洋交易。LNG是天然气经净化、液化而成的-162℃低温液体，其生产过程中耗费的电能高达为850kWh /t。而在终端用户使用前LNG必须经气化，鉴于其储存温度和大气环境间的巨大温差，大量的冷能会在LNG的气化过程中被释放，根据理论估算，释放的冷能约为850kJ/kg，如果回收这部分的冷能用来发电，可获得240kWh/t的电力输出，因此LNG冷能发电具有巨大的价值。

现有技术利用LNG冷能发电以直接膨胀法或二次媒介朗肯循环法为主。如申请号为201711312743.2的中国专利，提供了一种综合利用LNG冷能发电及供冷的系统，包括LNG增压气化直接膨胀发电系统、混合工质朗肯循环发电系统，液氨冷库供冷系统，乙二醇蓄冰池空调供冷循环系统；利用LNG气化过程中释放的冷能，采用LNG 增压气化直接膨胀发电和混合工质朗肯循环发电生产高品位的电能。又如申请号201710849459.2的中国专利，实现了对LNG冷能的逐级利用，其中增设的膜分离装置可对两个冷凝器中混合工质的配比做出调控，能够进一步提升换热过程的温度匹配程度，减少LNG冷能回收过程的不可逆损失。

但上述现有技术和方法都存在发电效率低、系统和设备结构复杂的确定，而且膨胀法仅适用于存在高压LNG的工况，对于低压LNG 系统无法使用。

对于使用LNG作为燃料的燃气电厂来说，将LNG冷能利用和 CO₂的减排、液化进行集成具有巨大的吸引力。一方面，以LNG作为冷源不仅可以很容易达到CO₂液化所需的低温，同时也将CO₂液化的压力由传统工艺的2.0～3.0MPa降低到了0.9MPa以下，从而使得压缩机和制冷设备的能耗大幅降低40％左右。而且CO₂是非常优异的朗肯发电循环工质，CO₂在温度31.09、压力7.39MPa以上就会进入超临界状态，因此，在朗肯循环中很容易可以实现CO₂超临界状态进入涡轮机(透平机)进行高效发电。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的主要目的旨在利用LNG冷能及外界低品质热源，实现CO₂工质的凝结液化及气化，从而达到高效朗肯循环发电。本发明的另一目的在于，在此基础上，进一步利用低品质的LNG冷能进行发电。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：