一种综合利用lng能量的系统和方法_2

文档序号:9643441阅读:来源:国知局
冷单元利用LNG的低温冷能,利用后的天然气温度在_40°C左右,剩余的这部分余低温冷能难以被低温的主要用冷单元利用,但可以通过具有燃气动力装置的分布式能源站进行回收利用,用来提高燃气动力装置的出力或是生产空调冷水。LNG冷能回收利用单元主要分为两部分:1.通过LNG与低温冷媒换热,回收LNG的低温冷能供给主要用冷单元(低温冷负荷),利用后LNG气化成约_40°C的天然气,剩余的这部分余低温冷能很难被低温冷负荷利用;2.通过NG与燃气动力装置的进气换热回收LNG的余低温冷能用以冷却进入燃气动力装置的空气(余低温冷负荷),提高发电出力。LNG热能的利用主要通过分布式能源站中的燃气动力装置发电和余热利用来实现。
[0020]将冷能利用与燃气动力装置发电出力相结合,通过调节主要用冷单元的低温冷负荷来调节燃气动力装置的进气温度,从而实现通过LNG冷能在低温冷负荷和余低温冷负荷之间相互匹配来达到调节燃气动力装置出力的目的。
[0021]主要用冷单元通过低温冷媒换热回收LNG的低温冷能,但为保障主要用冷单元的供冷稳定,需要备用一套电压缩制冷装置,在LNG正常气化、连续供应的情况下,主要用冷单元所需的冷能全部由LNG供给,只有在LNG不能正常供应时开启备用的电压缩制冷装置。
[0022]通过主要用冷单元的自身调节系统来稳定冷负荷,也可通过LNG冷能回收单元中低温冷负荷和余低温冷负荷之间的匹配来稳定LNG气化量。由于燃气动力装置发电要求燃气供应平稳,而主要用冷单元所需的LNG低温冷能可能会因冷负荷的变化发生波动,如冷库的冷负荷会随着库存货物量的变化而波动,干冰的制备量会因市场需求而调节制备量。因此为了保证LNG气化连续,主要用冷单元需要建设配套冷负荷调节系统来平衡波动,如冷库可以通过配合制冰来稳定冷负荷。
[0023]在LNG冷、热能量综合利用的基础上,系统充分考虑了各种备用措施,保证不同工况下系统安全、稳定运行。在主要用冷单元故障或停运时,采用空气加热器或燃气动力装置的烟气余热来保证LNG气化;在LNG冷能回收单元故障或燃气动力装置停运时,采用备用电制冷供给主要用冷单元。
[0024]通过调节主要用冷单元的低温冷负荷来调节燃气动力装置的进气温度,从而实现通过LNG冷能在低温冷负荷和余低温冷负荷之间相互匹配来达到调节燃气动力装置出力的目的。由于LNG冷能回收单元分为低温冷能供给主要用冷单元和余低温冷能对燃气动力装置进气冷却两部分,可以通过调节主要用冷单元中与LNG换热的冷媒流量,调节LNG供给低温冷负荷的冷能大小,从而调节低温冷负荷供冷后的天然气的出口温度,也即供给余低温负荷的天然气温度,从而实现对燃气动力装置的进气温度调节。这种方法不仅可以调节燃气动力装置进气温度,也是解决因主要用冷单元冷负荷波动而引起LNG气化波动问题的一种方法。
【附图说明】
[0025]图1是本发明实施例中综合利用LNG能量的系统的原理示意图。
[0026]图2是本发明实施例中综合利用LNG能量的系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明,以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
[0028]实施例。
[0029]参见图1至图2,本实施例中综合利用LNG能量的系统包括一号阀门1、二号阀门
2、三号阀门3、四号阀门4、五号阀门5、六号阀门6、七号阀门7、八号阀门8、九号阀门9、十号阀门10、十一号阀门11、一号流量计12、二号流量计13、三号流量计14、一号测温计15、二号测温计16、给水栗17、冷媒栗18、引风机19、鼓风机20、LNG储罐21、一级换热器22、二级换热器23、凝汽器24、余热锅炉25、LNG栗26、电压缩制冷装置27、冷库28、制冰站29、冷媒储罐30、蒸汽轮机31、燃气轮机32、空气压缩机33、燃烧室34、交流发电机35、空气加热器36、燃料输送管37、烟气输入管38、烟气输出管39、排烟管40、空气输送管41、一号旁路42、蒸汽循环管43、冷水加热管44、冷媒循环管45、制冰站连接管46和二号旁路47。
[0030]LNG储罐21、一号阀门1、LNG栗26、一号流量计12、一级换热器22、二级换热器23、空气加热器36、二号测温计16和燃烧室34依次连接在燃料输送管37上,鼓风机20、四号阀门4、二级换热器23、二号流量计13和空气压缩机33依次连接在空气输送管41上,空气压缩机33通过管路和燃烧室34连接,该燃烧室34通过管路和燃气轮机32连接,燃气轮机32通过烟气输入管38和余热锅炉25连接,余热锅炉25、引风机19、十号阀门10和二级换热器23依次连接在烟气输出管39上,排烟管40的一端连接在位于引风机19和十号阀门10之间的烟气输出管39上,^^一号阀门11安装在排烟管40上,余热锅炉25、蒸汽轮机31、凝汽器24和给水栗17依次连接在蒸汽循环管43上,蒸汽轮机31、交流发电机35、燃气轮机32和空气压缩机33依次连接,二号阀门2、一级换热器22、七号阀门7、冷媒储罐30、冷媒栗18、八号阀门8、三号流量计14和冷库28依次连接在冷媒循环管45上,一号测温计15安装在冷库28上。
[0031]制冰站连接管46的一端连接在冷媒栗18和八号阀门8之间的冷媒循环管45上,该制冰站连接管46的另一端连接在冷库28和二号阀门2之间的冷媒循环管45上,九号阀门9和制冰站29均连接在制冰站连接管46上。二号旁路47的一端连接在一级换热器22和七号阀门7之间的冷媒循环管45上,该二号旁路47的另一端连接在冷库28和二号阀门2之间的冷媒循环管45上,三号阀门3和电压缩制冷装置27均连接在二号旁路47上。
[0032]—号旁路42的一端连接在鼓风机20和四号阀门4之间的空气输送管41上,该一号旁路42的另一端连接在二级换热器23和二号流量计13之间的空气输送管41上,五号阀门5安装在一号旁路42上。冷水加热管44和余热锅炉25连接,六号阀门6安装在冷水加热管44上。
[0033]本实施例中使用综合利用LNG能量的系统进行综合利用LNG能量的方法的步骤为:通过燃料输送管37输送出的LNG通过一级换热器22、二级换热器23分别与冷媒循环管45中的冷媒、燃气轮机32中的进气进行换热,之后经过空气加热器36和二号测温计16,构成了 LNG冷能回收单元;准备进入燃气轮机32的空气通过管路依次经过鼓风机20、四号阀门4、二级换热器23、二号流量计13进入空气压缩机33,且在燃烧室34内与天然气混合后进行燃烧,燃烧之后的烟气依次经过燃气轮机32、余热锅炉25、引风机19、十号阀门10以及二级换热器23排入大气和/或依次经过燃气轮机32、余热锅炉25、引风机19、十一号阀门11排入大气,同时余热锅炉25出来的蒸汽依次经过蒸汽轮机31、凝汽器24和给水栗17,之后再次进入余热锅炉25构成蒸汽循环,冷水经六号阀门6和余热锅炉25后加热为热水,以上构成具有进气冷却和余热利用的燃机发电单元;制冷后的冷媒沿管路先依次经过二号阀门2、一级换热器22回收LNG冷能和/或经过三号阀门3、电压缩制冷装置27,再依次经过七号阀门7、冷媒储罐30、冷媒栗18,然后经过八号阀门8、三号流量计14进入冷库28和/或经过九号阀门9进入制冰站29制冷,制冷后进入下一个循环,以上构成具有制冰调节和备用电制冷的冷库单元。
[0034]冷能回收利用过程灵活地相互协调,以满足不同的用能目的,LNG气化冷能回收利用过程分为两部分:A.通过一级换热器22回收低温冷能供给冷负荷,B.通过二级换热器23回收余低温冷能用以冷却进入燃气轮机32的空气;当冷库28的冷负荷发生波动时,通过制冰站29的调节,使一级换热器22的LNG气化量保持稳定;当需要增大燃机出力时,通过减小一级换热器22的冷媒流量,减小其冷负荷,降低进入二级换热器23中的天然气温度,从而降低燃气轮机32进气的冷却温度,提高燃气轮机32的出力。当然,冷库28的冷负荷发生波动时,如果在波动范围较小时,也可以不通过制冰调节,结果会造成燃气轮机32的进气温度发生变化,燃气轮机32的出力在较小范围内波动,具体应对冷库28负荷波动的方式需要根据实际情况进行选择。
[0035]在主要用冷单元故障或环境温度较低时,采用空气加热器36或烟气余热加热来保证LNG气化;当一级换热器22发生故障停用或燃气轮机32工作在小于额定工况时,冷库28需要启用备用的电压缩制冷装置27。
[0036]热能利用过程主要包括:天然气燃烧
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