[发明专利]带碳捕集功能的LNG动力船余热和冷能综合利用系统

权利要求书

1.一种带碳捕集功能的LNG动力船余热和冷能综合利用系统，其特征在于，包括空气分离模块、烟气余热利用模块和低温碳捕集模块，

所述空气分离模块包括空气依次进行多级冷却增压和两级精馏的流路，空气经过所述两级精馏后形成的废氮及废氩用于对空气进行多级冷却增压中除末级冷却外的前级冷却并流入所述低温碳捕集模块，空气经过所述两级精馏后形成的氧气用于对空气进行多级冷却增压中的末级冷却并流入所述低温碳捕集模块；

所述烟气余热利用模块包括烟气两级膨胀流路和两级级联朗肯循环，所述两级级联朗肯循环包括第一级跨临界朗肯循环和第二级有机朗肯循环，所述烟气两级膨胀流路包括依次连接的第一级烟气膨胀机、第一级烟气换热器和第二级烟气膨胀机，高温烟气经过所述第一级烟气膨胀机膨胀做功后由所述第一级烟气换热器放热再经过所述第二级烟气膨胀机膨胀做功后流入所述低温碳捕集模块，所述第一级跨临界朗肯循环中的第一级循环工质在所述第一级烟气换热器吸热后膨胀做功；

所述低温碳捕集模块包括LNG蒸发侧、第三级有机朗肯循环和碳捕集侧，所述LNG蒸发侧包括LNG作为所述第三级有机朗肯循环的中第三级循环冷凝器的冷源进行吸热蒸发后进入发动机的流路；所述第三级有机朗肯循环的回路为第三级循环工质经增压后通过第三级循环预热器换热再由所述烟气余热利用模块排出的烟气和碳捕集侧的CO₂加热，并进行膨胀做功后通过所述第三级循环冷凝器换热再重新增压的回路；所述碳捕集侧包括由所述烟气余热利用模块排出的烟气经过第三级循环预热器换热的第三级循环工质加热然后分为两股的流路，所述空气分离模块排出的氧气经所述第三级有机朗肯循环加热后与一股流路的CO₂混合进入发送机，另一股流路的CO₂被所述空气分离模块排出的氧气、废氮及废氩共同冷却液化捕集。

2.根据权利要求1所述的带碳捕集功能的LNG动力船余热和冷能综合利用系统，其特征在于，所述空气分离模块包括依次连接的空气预冷器、第一级冷却器、第一级压缩机、第二级冷却器、第二级压缩机、第三级冷却器、第一级精馏塔和第二级精馏塔，所述第一级精馏塔的上塔连接至所述第二级冷却器的冷源输入端，所述第二级冷却器的冷源输出端连接至所述第一级冷却器的冷源输入端，所述第一级冷却器的冷源输出端接入所述空气预冷器的冷源输入端，所述第一级精馏塔的下塔连接至所述第二级精馏塔，所述第二级精馏塔的上塔连接至所述空气预冷器的冷源输入端，所述第二级精馏塔的下塔连接至所述第三级冷却器的冷源输入端。

3.根据权利要求2所述的带碳捕集功能的LNG动力船余热和冷能综合利用系统，其特征在于，所述空气分离模块包括废氮膨胀机，所述第一级冷却器的冷源输出端连接至所述废氮膨胀机的入口，所述废氮膨胀机的出口连接至所述空气预冷器的冷源输入端。

4.根据权利要求1所述的带碳捕集功能的LNG动力船余热和冷能综合利用系统，其特征在于，所述第一级跨临界朗肯循环的回路包括第一级烟气换热器、第一级循环膨胀机、第一级循环回热器、第二级循环预热器、第一级循环海水冷却器、第一级循环工质泵，所述第一级烟气换热器的冷源输出端和所述第一级循环回热器的热源输入端之间连接所述第一级循环膨胀机，所述第一级循环回热器的热源输出端与所述第二级循环预热器的第一热源输入端相连，所述第二级循环预热器的第一热源输出端依次连接所述第一级循环海水冷却器和所述第一级循环工质泵，所述第一级循环工质泵的出口连接所述第一级循环回热器的第二冷源输入端，所述第一级循环回热器的第二冷源输出端连接所述第一级烟气换热器的冷源输入端；所述第二级有机朗肯循环的回路包括第二级循环膨胀机、第二级循环回热器、第二级循环海水冷却器、第二级循环工质泵、所述第二级循环预热器和所述第一级循环回热器，所述第一级循环回热器的第一冷源输出端和所述第二级循环回热器的热源输入端之间连接所述第二级循环膨胀机，所述第二级循环回热器的热源输出端依次连接所述第二级循环海水冷却器和所述第二级循环工质泵，所述第二级循环工质泵的出口连接所述第二级循环回热器的冷源输入端，所述第二级循环回热器的冷源输出端连接所述第二级循环预热器的冷源输入端，所述第二级循环预热器的冷源输出端连接所述第一级循环回热器的第一冷源输入端，所述第二级循环预热器的第二热源输入端通入缸套冷却水。