[实用新型]基于液化天然气冷能回收的三级有机朗肯循环发电系统

说明书

本实用新型公开一种基于液化天然气冷能回收的三级有机朗肯循环发电系统，该系统包括分别用于实现有机朗肯循环发电的一级冷能发电子系统、二级冷能发电子系统和三级冷能发电子系统，一级冷能发电子系统、二级冷能发电子系统与三级冷能发电子系统逐级横向并联，以实现LNG冷能的梯级耦合回收与利用。在该系统中，第一级有机朗肯循环为第二级有机朗肯循环和第三级有机朗肯循环提供部分冷量，第二级有机朗肯循环为第三级有机朗肯循环提供部分冷量，从而有效降低了换热过程中循环工质的温度差和损失，使得LNG冷能利用率得到了大幅度的提高，系统发电效率得到了大幅度的提升。

技术领域

本实用新型属于LNG冷能回收及利用技术领域，更具体地，涉及一种基于液化天然气冷能回收的三级有机朗肯循环发电系统。

背景技术

液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG)是一种高效且清洁的能源，是指通过特定的工艺流程将天然气在常压下深冷至-162℃，使天然气由气态转变为液态(体积缩小约600倍)，储存在特定的低温容器中便于运输和使用的低温液体。每生产一吨LNG，所产生的动力消耗大概在850kWh。在大型LNG接收站，LNG在气化过程中释放的冷能大概在830-860kJ/kg，假使这部分冷能完全转变为电力，则一吨LNG气化所释放的冷能相当于240kWh。

目前，大型LNG接收站一般利用海水作为热源将LNG直接气化，这种方式无法对LNG冷能进行回收，从而导致能源浪费和环境污染。若可以最大程度地利用LNG气化过程中释放的冷能，不仅可以为碳达峰做出贡献，带来一定的经济效益，更能够优化LNG气化站和调峰站采用的加压气化技术。现有LNG冷能利用方式主要包括冷能发电、空气分离、轻烃分离、干冰制造、冷库制冷和海水淡化等，其中，冷能发电因具有产业链短和风险低等优点而受到广泛的关注。

现有的LNG冷能发电方案主要采用单级有机朗肯循环发电法(单级ORC法)和多级有机朗肯循环发电法(多级ORC法)。其中，单级ORC法虽然工艺流程简单，但是冷能利用率低，导致LNG冷能得不到充分利用。与单级ORC法相比，多级ORC法的LNG冷能利用率相对较高，在该方法中，每一级有机朗肯循环分别对不同温度段的LNG冷能进行回收，是最有可能大规模回收LNG冷能的一种发电方式。然而，现有的多级ORC法均存在以下问题：

第一级有机朗肯循环和第二级有机朗肯循环中的做功后的循环工质在作为热介质与LNG换热后，直接进入工质蒸发器内作为冷介质与海水或者其他热介质进行换热，以准备下一次做功。这种换热方式导致系统损失较大，系统的冷能利用率有待进一步提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有基于液化天然气冷能回收的多级有机朗肯循环发电系统的损失大和冷能利用率低的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种基于液化天然气冷能回收的三级有机朗肯循环发电系统，该系统包括分别用于实现有机朗肯循环发电的一级冷能发电子系统、二级冷能发电子系统和三级冷能发电子系统；

待冷能回收的液化天然气被加压后依次流经所述一级冷能发电子系统、所述二级冷能发电子系统和所述三级冷能发电子系统；

所述一级冷能发电子系统的做功后的循环工质先作为热介质与液化天然气换热，再作为冷介质依次与所述二级冷能发电子系统的循环工质和所述三级冷能发电子系统的循环工质换热，然后返回所述一级冷能发电子系统并作为冷介质与预定热介质换热，以准备下一次做功；

所述二级冷能发电子系统的做功后的循环工质先作为热介质同时与液化天然气和所述一级冷能发电子系统的循环工质进行换热，再作为冷介质与所述三级冷能发电子系统的循环工质换热，然后返回所述二级冷能发电子系并作为冷介质与预定热介质换热，以准备下一次做功；

所述三级冷能发电子系统的做功后的循环工质先作为热介质同时与液化天然气、所述一级冷能发电子系统的循环工质和所述二级冷能发电子系统的循环工质进行换热，再作为冷介质与预定热介质换热，以准备下一次做功；