[发明专利]一种梯级利用液化天然气冷能发电的方法

摘要

本发明公开了一种梯级利用液化天然气冷能发电的方法，该方法包括天然气介质朗肯循环和冷媒介质朗肯循环两个部分，是利用汽化的天然气和另一种冷媒作为发电工质，通过控制天然气介质和冷媒介质的压力来实现与LNG的多重梯级换热，一方面解决朗肯循环发电时冷媒回收LNG冷能的过程中有效能损失过大的问题（本发明方法比常规利用LNG冷能发电的朗肯循环效率提高60～80%），另一方面通过系统集成将朗肯循环中增压后的液化冷媒携带的冷能再次利用，提高冷能的利用效率；同时，本发明以热媒水为介质利用接收站附近的燃气-蒸汽联合电厂发电后排向大气的烟气余热作为冷能发电的低温热源，不仅可以提高朗肯循环的发电效率，而且余热利用不会对燃气电厂的发电效率产生不利影响，并且可以减少烟气余热对环境造成的热污染。

主权项

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。