利用lng冷能發(fā)電的工藝及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將LNG的冷能回收利用進行發(fā)電的工藝及裝置，具體涉及一種利用三級冷量回收循環(huán)回收LNG冷能發(fā)電的工藝及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]LNG攜帶大量的低溫冷能，隨著我國大量進口 LNG，其經(jīng)濟價值已不能被忽視。冷能可采用直接或間接的方法加以利用。LNG直接利用方法包括有冷能發(fā)電、海水淡化、液化分離空氣(液氧、液氮)、輕烴分離、冷凍倉庫、液化碳酸、制干冰、空調(diào)等；間接利用有冷凍食品，低溫粉碎廢棄物處理，凍結(jié)保存，低溫醫(yī)療，食品保存等?，F(xiàn)有的冷能發(fā)電工藝效率較低，本發(fā)明提出一種新的工藝，逐級利用LNG冷能以提高其利用效率。
[0003]CN102996378A公開了一種以烴類混合物為工質(zhì)回收液化天然氣冷能發(fā)電的方法。該方法包括以下步驟:使混合工質(zhì)與經(jīng)過升壓的液化天然氣進入換熱器進行換熱；經(jīng)過換熱的混合工質(zhì)進行升壓，然后回到換熱器進行再次換熱，再次換熱之后的混合工質(zhì)進入透平膨脹機膨脹做功并帶動發(fā)電機發(fā)電;經(jīng)過透平膨脹機的混合工質(zhì)回到換熱器進行下一個循環(huán);將經(jīng)過換熱的液化天然氣輸出，以向外輸送或供氣。該發(fā)明以LNG為低溫?zé)嵩?，以周圍環(huán)境、工業(yè)余熱等作為高溫?zé)嵩矗ㄟ^回收LNG的冷能等能量產(chǎn)生機械能并帶動發(fā)電機產(chǎn)生電力。該專利申請公開的技術(shù)方案采用的循環(huán)工質(zhì)為混合烴類，通過調(diào)整混合工質(zhì)的組成適應(yīng)不同的液化天然氣組分、壓力等條件，實際操作可以發(fā)現(xiàn)混合烴各組分的配比較為困難，直接影響到開車周期；而且混合工質(zhì)在使用過程中一些組分會損失，從而導(dǎo)致混合工質(zhì)性質(zhì)發(fā)生改變。
[0004]CN103075250A公開了一種梯級利用液化天然氣冷能發(fā)電的方法，該方法包括天然氣介質(zhì)朗肯循環(huán)和冷媒介質(zhì)朗肯循環(huán)兩個部分，是利用汽化的天然氣和另一種冷媒作為發(fā)電工質(zhì)，通過控制天然氣介質(zhì)和冷媒介質(zhì)的壓力來實現(xiàn)與LNG的多重梯級換熱，一方面解決朗肯循環(huán)發(fā)電時冷媒回收LNG冷能的過程中有效能損失過大的問題，另一方面通過系統(tǒng)集成將朗肯循環(huán)中增壓后的液化冷媒攜帶的冷能再次利用，提高冷能的利用效率;同時，該發(fā)明以熱媒水為介質(zhì)利用接收站附近的燃?xì)?蒸汽聯(lián)合電廠發(fā)電后排向大氣的煙氣余熱作為冷能發(fā)電的低溫?zé)嵩?，不僅可以提高朗肯循環(huán)的發(fā)電效率，而且余熱利用不會對燃?xì)怆姀S的發(fā)電效率產(chǎn)生不利影響，并且可以減少煙氣余熱對環(huán)境造成的熱污染。該系統(tǒng)可以理解為五個冷能回收循環(huán)，雖然冷能回收效率較高，但是流程過于復(fù)雜，適用于對冷能利用效率要求較高的場合。
[0005]CN103362579A公開了一種回收液化天然氣冷能的兩級膨脹發(fā)電裝置及方法，LNG經(jīng)過LNG栗提升壓力后進入多股流低溫?fù)Q熱器的第一流道汽化并升溫;高壓工質(zhì)氣體進入第一級透平膨脹機膨脹后輸出電力，工質(zhì)氣體分成兩部分，第一部分進入板翅式多股流低溫?fù)Q熱器的第二流道吸收LNG冷能冷凝為液體，再用栗加壓;第二部分經(jīng)第二換熱器后進入第二級透平膨脹機膨脹，并進入板翅式多股流低溫?fù)Q熱器的第三流道冷凝為液體，用栗加壓后進入第四流道，之后與第一部分工質(zhì)匯合，匯合后與冷媒換熱，再與環(huán)境換熱及/或吸收工業(yè)余熱后回到第一級透平膨脹機入口，完成循環(huán)。第一級透平膨脹機和第二級透平膨脹機輸出的功均用來產(chǎn)生電力。本發(fā)明以乙烯或乙烷為工質(zhì)，通過回收LNG冷能及余熱進行發(fā)電，可以廣泛應(yīng)用于利用液化天然氣冷能發(fā)電中。該系統(tǒng)僅僅采用一種工質(zhì)且只有一級循環(huán)，存在的問題是冷能回收換熱器溫差相對較大，有效能損失相對會大一些。
[0006]CN104373165A公開了一種利用液化天然氣冷能發(fā)電的系統(tǒng)，包括第一 LNG栗、第二LNG栗、第三LNG栗、低壓天然氣冷凝器、中壓天然氣冷凝器、低壓冷媒冷凝器、第一液體冷媒栗、第二液體冷媒栗、第三液體冷媒栗、冷媒氣化器、高壓天然氣加熱器、高壓天然氣過熱器、冷媒膨脹機、天然氣膨脹機、次中壓冷媒冷凝器和中壓冷媒冷凝器，整個發(fā)電過程包括天然氣介質(zhì)朗肯循環(huán)和混合冷媒介質(zhì)朗肯循環(huán)兩個部分，減少了 LNG冷能回收過程中有效能損失，提高了 LNG冷能的發(fā)電效率。該專利申請公布的流程與CN103075250A公布的流程基本一致，雖然可以回收LNG從-160°C?0°C整個溫度區(qū)別的冷量，但流程過于復(fù)雜，動設(shè)備較多，適用于對冷能利用效率要求較高的場合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種利用LNG冷能發(fā)電的工藝，用于回收LNG汽化向下游管網(wǎng)供應(yīng)天然氣的過程中釋放出的大量冷能，利用三個獨立的循環(huán)將冷能回收用于發(fā)電，避免了冷能的損失。
[0008]與上屬于現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明采用三個冷能回收循環(huán)，采用三種冷媒將冷能回收，整個過程的換熱溫差較小，從而有效降低換熱過程的有效能損失，提高冷能利用效率。[0009 ]本發(fā)明的利用LNG冷能發(fā)電的工藝包括:
[0010](A)經(jīng)LNG增壓栗增壓后的LNG(約-160°C?_140°C)，通過LNG蒸發(fā)器復(fù)熱并汽化，然后依次經(jīng)過第一 LNG升溫?fù)Q熱器和第二 LNG升溫?fù)Q熱器回收冷量，最后經(jīng)一臺或多臺天然氣換熱器加熱至適宜送入下游管網(wǎng)的溫度(例如較環(huán)境溫度低至少5°C)，進入管網(wǎng)；這一過程中釋放的冷能通過三個獨立的循環(huán)，循環(huán)一、循環(huán)二和循環(huán)三，回收利用進行發(fā)電。
[0011](B)循環(huán)一:在甲烷膨脹發(fā)電機組膨脹發(fā)電后的6.0-10.(^&作，優(yōu)選7.0-8.5匕&找，更優(yōu)選約7.7barg，-55?_68°C，優(yōu)選-60?_65°C，更優(yōu)選約-61.4°C的甲燒通過LNG蒸發(fā)器，與增壓后的LNG進行換熱取走冷量，循環(huán)一中的甲烷被降溫至-128°C?_155°C，優(yōu)選-135?-150°C而液化，接著被甲燒增壓栗增壓至30_40barg，優(yōu)選32_38barg，更優(yōu)選約35barg，增壓后的甲烷首先進入第一 LNG升溫?fù)Q熱器，與循環(huán)二中的乙烯進行換熱而汽化，然后進入第二 LNG升溫?fù)Q熱器，與循環(huán)三中的丙烷換熱，最后循環(huán)一中的甲烷升溫至-18?-25°C，優(yōu)選-20?-22°C，更優(yōu)選約-21.6°C，接著進入一臺或多臺甲烷升溫加熱器加熱至保證甲烷膨脹后不至于產(chǎn)生液相的適宜溫度(例如約9-12°C，優(yōu)選約10°C)，然后通過甲烷膨脹發(fā)電機組膨脹至6.0?10.0barg，優(yōu)選7.0-8.5barg，更優(yōu)選約7.8barg，膨脹后的甲燒進入LNG蒸發(fā)器從而完成循環(huán)一，膨脹發(fā)電機組輸出功用來發(fā)電；
[0012](C)循環(huán)二:在乙稀膨脹發(fā)電機組中膨脹發(fā)電后的3?9barg，優(yōu)選4.5?6.5barg，更優(yōu)選約5.6barg，-40?_60°C，優(yōu)選-47?56°C，更優(yōu)選約_52°C的乙烯通過LNG第一升溫?fù)Q熱器，與增壓后的循環(huán)一中的液化甲烷進行換熱，循環(huán)二中的乙烯被降溫至-64.4°C?-100°C，優(yōu)選約-70?-90°C而液化，接著被乙烯增壓栗增壓至15-30barg，優(yōu)選20-25barg，23.5barg，增壓后的乙烯進入LNG第二升溫?fù)Q熱器，與循環(huán)三中的丙烷進行換熱，循環(huán)二中的乙烯被復(fù)熱至-15?-25°C，優(yōu)選-18?-23°C，更優(yōu)選約_21.6°C而汽化，接著進入一臺或多臺乙烯升溫加熱器加熱至保證乙烯膨脹后不至于產(chǎn)生液相的適宜溫度(例如10-15°C，優(yōu)選約12.2°C)，然后通過乙稀膨脹發(fā)電機組膨脹至4.5-6.5barg (表壓)，優(yōu)選5.0-6.0barg，更優(yōu)選約5.7barg，膨脹后的乙烯進入第一LNG升溫?fù)Q熱器從而完成循環(huán)二，膨脹發(fā)電機組輸出功用來發(fā)電；
[0013](0)循環(huán)三:在丙烷膨脹發(fā)電機組膨脹發(fā)電后的壓力1.2-2.(^&找(表壓)、優(yōu)選1.5?1.8barg，更優(yōu)選約1.65b