本发明属于化工与低温技术领域，尤其是涉及一种船用液化天然气冷能用于冷库制冷的系统与方法。
背景技术：
液化天然气(liquefiednaturalgas，lng)是常温天然气经过脱酸、脱水处理，再经过冷冻工艺液化而形成的一种无色、无味、无毒且透明的低温液体。lng冷能主要是指利用lng与周围环境(如空气、海水)的温度差以及压力差，在趋于平衡的过程中进行回收的能量。按lng的温度处于-162℃，含有840kj/kg的冷量计算，一吨lng到岸可利用的冷
目前，国内lng动力冷藏运输船上的运行动力由lng经海水汽化器气化后进入后续动力设备做功而产生，lng冷能则传递给周围环境如海水或空气而造成巨大的冷量损失，而船上的冷库采用常规制冷系统制冷。传统冷库都是采用单级压缩制冷装置维持冷库的低温，电耗很大。通过回收lng的冷能供给冷库冷量是一种非常好的冷能利用方式。将lng与冷媒在低温换热器中进行热交换，冷却后的冷媒经管道进入冷冻或冷藏库，通过冷却盘管释放冷量，实现对物品的冷冻冷藏。此时的冷库不使用制冷机，节约了大量的初投资和运行运费，还可以节约大约1/3的电力。
利用lng冷能为冷库提供冷量的基本原理是通过lng-制冷剂换热器，以lng为低温冷源，实现气态制冷剂的液化。已有技术中，专利公开号cn201410142746.6，名称为“一种充分利用液化天然气冷能的冷库制冷系统”的专利，公开了一种以乙二醇、水为工质，通过回收lng冷能实现冷库制冷的系统和方法，此专利内容并未涉及不同温度等级冷库的运行。专利申请号201410142527.8，名称为“一种能充分利用液化天然气冷能的蓄冷冷库系统”的专利，该系统在不影响液化天然气气化的前提下，起到液化天然气冷量削峰填谷的功能，有效改善制冷循环的能效比，充分保证了制冷性能稳定。该专利内容系统运行复杂，并不适宜船上冷库的应用。专利申请号200420114636.0，名称为“回收液化天然气冷能用于冷库的制冷装置”的专利，该装置包括储罐、液化天然气泵、制冷剂泵、换热器、加热器、蒸发器和风机。液化天然气储罐通过液化天然气泵与换热器的管程进口连接，换热器管程出口经过气体加热器与用户管网相连，换热器的壳程出口通过制冷剂泵与冷库库房内的蒸发器进口连接，蒸发器出口与换热器的壳程进口相连，轴流风机安装在蒸发器旁，在蒸发器与换热器的壳程内，充有r410a制冷剂。但此项专利技术也是仅利用lng冷能提供了一种温度等级的冷库。专利公开号cn105716183a，名称为“一种船用lng汽化与空调集成系统及控制方法”的专利，该发明公开了一种船用lng汽化与空调集成系统及控制方法，该专利内容仅仅涉及lng汽化与空调系统的集成运行，该专利虽为船用lng冷能的利用系统，但仅为空调的冷量输出。专利申请号201620307968.3，名称为“一种船用lng汽化与空调集成系统”的专利，该专利利用lng在汽化时产生的冷能及燃烧时释放的热量，解决了lng汽化问题，满足了船舶空调制冷和制热需求，该专利内容也并未涉及船上冷库冷量的应用。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以充分利用船用液化天然气冷能实现冷库制冷的系统和方法。通过制冷剂并联循环回路实现为船用不同温度等级冷库的制冷，提高冷能的利用效率；同时，本发明可以借助于船用lng独有的优势，利用海水或燃气轮机排气作为ng再热的高温热源。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种船用液化天然气冷能用于冷库制冷的系统，包括液化天然气储存与压力提升部、冷却物冷藏间制冷剂循环部、冻结物冷藏间制冷剂循环部、天然气再热部，
所述液化天然气储存与压力提升部包括lng储罐及与储罐连接的lng加压泵；
所述冷却物冷藏间制冷剂循环部包括经管道依次相连的液化天然气-冷却物冷藏间制冷剂换热器、冷却物冷藏间制冷剂循环泵、冷却物冷藏间制冷剂蒸发器，具体为：lng-冷却物冷藏间制冷剂换热器的出口连接冷却物冷藏间制冷剂侧循环泵的入口，所述冷却物冷藏间制冷剂侧循环泵的出口连接冷却物冷藏间制冷剂蒸发器的入口，所述冷却物冷藏间制冷剂蒸发器的出口连接lng-冷却物冷藏间制冷剂换热器的入口；
所述冻结物冷藏间制冷剂循环部包括经管道依次相连的液化天然气-冻结物冷藏间制冷剂换热器、冻结物冷藏间制冷剂循环泵、冻结物冷藏间制冷剂蒸发器，具体为：lng-冻结物冷藏间制冷剂换热器的出口连接冻结物冷藏间制冷剂侧循环泵的入口，所述冻结物冷藏间制冷剂侧循环泵的出口连接所述冻结物冷藏间制冷剂蒸发器的入口，所述冻结物冷藏间制冷剂蒸发器的出口连接lng-冻结物冷藏间制冷剂换热器的入口；
所述天然气再热部为ng再热器。
所述的液化天然气-冷却物冷藏间制冷剂换热器与冷却物冷藏间制冷剂侧循环泵相连通。
所述的液化天然气-冻结物冷藏间制冷剂换热器与冻结物冷藏间制冷剂侧循环泵相连通。
所述lng加压泵的出口分为两路，第一路连接lng-冷却物冷藏间制冷剂换热器低温流体侧的入口，第二路连接lng-冻结物冷藏间制冷剂换热器低温流体侧的入口，所述lng-冷却物冷藏间制冷剂换热器低温流体侧的出口与lng-冻结物冷藏间制冷剂换热器低温流体侧的出口汇合，所述两路低温流体汇流连接至ng再热器的入口，所述ng再热器的出口连接后续用气的动力设备。
液化天然气-冷却物冷藏间制冷剂换热器、液化天然气-冻结物冷藏间制冷剂换热器低温冷量均来自于lng冷能。ng再热器的高温热源来自于海水、空气或燃气轮机的废热。lng同时分别为两个并联的独立制冷剂循环提供冷量，维持冷却物冷藏间与冻结物冷藏间内的冷量要求。
船用液化天然气冷能用于冷库制冷方法，采用以下步骤：
a、来自于储罐的液化天然气经lng增压泵增压后，分为两路，分别进入液化天然气-冷却物冷藏间制冷剂换热器和液化天然气-冻结物冷藏间制冷剂换热器，实现完全气化并升温后再汇合为一路后，以气体状态进入ng再热器；
b、冷却物冷藏间制冷剂循环：采用r404a作为冷却物冷藏间制冷系统制冷剂，出液化天然气-冷却物冷藏间制冷剂换热器的微正压液态制冷剂进入冷却物冷藏间制冷剂侧循环泵增压后，进入冷却物冷藏间制冷剂蒸发器，向冷却物冷藏间提供冷量后，气化并升温，以2～9℃的低温气体状态进入液化天然气-冷却物冷藏间制冷剂换热器，与液态天然气换热后冷凝成液体，并再次进入冷却物冷藏间制冷剂侧循环泵提升循环压力；
c、冻结物冷藏间制冷剂循环：采用r404a作为冻结物冷藏间制冷系统制冷剂，出液化天然气-冻结物冷藏间制冷剂换热器的微正压液态制冷剂进入冻结物冷藏间制冷剂侧循环泵增压后，进入冻结物冷藏间制冷剂蒸发器，向冻结物冷藏间提供冷量后，气化并升温，以-25～-15℃的低温气体状态进入液化天然气-冻结物冷藏间制冷剂换热器，与液态天然气换热后冷凝成液体，并再次进入冻结物冷藏间制冷剂侧循环泵提升循环压力。
步骤a中，液化天然气经微正压储存，储存压力为0.11～0.12mpa，液化天然气出lng增压泵的压力由lng-ng管路的流动阻力和船舶动力设备燃料入口的压力要求所决定。
步骤b中，冷却物冷藏间液态制冷剂出冷却物冷藏间制冷剂侧循环泵后的压力由冷却物冷藏间制冷剂循环系统制冷剂的蒸发压力与管路循环阻力所决定。
步骤c中，冻结物冷藏间液态制冷剂出冻结物冷藏间制冷剂侧循环泵后的压力由冻结物冷藏间制冷剂循环系统制冷剂的蒸发压力与管路循环阻力所决定。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的方法是通过并联的两个独立的制冷剂循环，利用lng在气化过程中释放的冷能，分别为冷藏物冷藏间和冻结物冷藏间提供所需冷量，此时的冷库不使用制冷机，节约了大量的初投资和运行运费。
(2)冷藏物冷藏间和冻结物冷藏间通过自身的制冷剂循环实现与lng的换热，从中获取冷量，冷藏物冷藏间与冻结物冷藏可共同运行也可独立运行。
附图说明
图1为本发明的工作流程图。
图中：1-lng储罐；2-lng泵；3-液化天然气-冷却物冷藏间制冷剂换热器；4-ng再热器；5-冷却物冷藏间制冷剂循环泵；6-冷却物冷藏间制冷剂蒸发器；7-冷却物冷藏间风机；8-液化天然气-冻结物冷藏间制冷剂换热器；9-冻结物冷藏间制冷剂循环泵；10-冻结物冷藏间制冷剂蒸发器；11-冻结物冷藏间风机；a-液化天然气储存与压力提升部；b-冷却物冷藏间制冷剂循环部；c-冻结物冷藏间制冷剂循环部；d-ng再热部；i-第一物流；ii-第二物流、iii-第三物流；iv-第四物流；v-第五物流；vi-第六物流；vii-第七物流；viii-第八物流；ix-第九物流；x-第十物流；xi-第十一物流；xii-第十二物流；xiii-第十三物流；xiv-第十四物流。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例
一种船用液化天然气冷能用于冷库制冷的系统，包括液化天然气储存与压力提升部a、冷却物冷藏间制冷剂循环部b、冻结物冷藏间制冷剂循环部c、天然气再热部d。
液化天然气储存与压力提升部a包括lng储罐1及与储罐连接的lng加压泵2；冷却物冷藏间制冷剂循环部b包括经管道依次相连的液化天然气-冷却物冷藏间制冷剂换热器3、冷却物冷藏间制冷剂循环泵5、冷却物冷藏间制冷剂蒸发器6，液化天然气-冷却物冷藏间制冷剂换热器3的出口连接冷却物冷藏间制冷剂循环泵5的入口，冷却物冷藏间制冷剂循环泵5的出口连接冷却物冷藏间制冷剂蒸发器6的入口，冷却物冷藏间制冷剂蒸发器6的出口连接液化天然气-冷却物冷藏间制冷剂换热器3的入口，另外冷却物冷藏间制冷剂蒸发器6还连接有冷却物冷藏间风机7；冻结物冷藏间制冷剂循环部c包括经管道依次相连的液化天然气-冻结物冷藏间制冷剂换热器8、冻结物冷藏间制冷剂循环泵9、冻结物冷藏间制冷剂蒸发器10，液化天然气-冻结物冷藏间制冷剂换热器8的出口连接冻冻结物冷藏间制冷剂循环泵9的入口，冻结物冷藏间制冷剂循环泵9的出口连接冻结物冷藏间制冷剂蒸发器10的入口，冻结物冷藏间制冷剂蒸发器10的出口连接液化天然气-冻结物冷藏间制冷剂换热器8的入口，另外冻结物冷藏间制冷剂蒸发器10还连接有冻结物冷藏间风机11；天然气再热部为ng再热器4。
利用船用液化天然气冷能实现冷库制冷的方法，其工艺流程如图1所示，包括液化天然气储存、压力提升、冷却物冷藏间制冷剂循环、冻结物冷藏间制冷剂循环和天然气再热四个部分。
船用液化天然气(lng)的摩尔组成为：甲烷97％，乙烷2％，丙烷1％；lng总流量为178kg/h，冷却物冷藏间制冷剂循环选择的冷媒是r404a，流量为400.3kg/h；冻结物冷藏间制冷剂循环选择的冷媒是r404a，流量为359kg/h。
来自船载lng储罐1的液化天然气(第一物流i)经lng泵2升压后的出口压力为0.12mpa、-159.2℃的lng(第二物流ii)分为两路，其中一路(第三物流iii)首先与制冷剂在lng-冷却物冷藏间制冷剂换热器3中进行换热，lng被加热气化至-2℃(第四物流iv)，lng的另一路(第五物流v)与制冷剂在lng-冻结物冷藏间制冷剂换热器8中进行换热，lng被加热气化至-26.77℃(第六物流vi)，第四物流iv与第六物流vi汇合，温度为-14.26℃(第七物流vii)，进入ng再热器4加热至满足后续动力设备的入口温度要求(第八物流viii)。
0.81mpa，9℃的气态冷却物冷藏间制冷剂(第十一物流xi)在lng-冷却物冷藏间制冷剂换热器3中与-159.2℃，0.12mpa的lng(第三物流iii)换热，实现冷凝，温度为-5℃、0.76mpa(第九物流ix)，经冷却物冷藏间制冷剂循环泵5加压后(第十物流x)进入冷却物冷藏间制冷剂蒸发器6吸热蒸发为9℃，0.81mpa的气态制冷剂(第十一物流xi)，为冷却物冷藏间提供20kw的冷量。
0.33mpa，-18℃的气态冻结物冷藏间制冷剂(第十四物流xiv)在lng-冻结物冷藏间制冷剂换热器8中与-159.2℃，0.12mpa的lng(第五物流v)换热，实现冷凝，温度为-32℃、0.28mpa(第十二物流xii)，经冻结物冷藏间制冷剂循环泵9升压后(第十三物流xiii)进入冻结物冷藏间制冷剂蒸发器10吸热蒸发为-18℃，0.33mpa的气态制冷剂(第十四物流xiv)，为冻结物冷藏间提供20kw的冷量。
上述实施案例为发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施案例的限制。当冷却物冷藏间和冻结物冷藏的制冷量要求发生变化，可以通过调整lng第三物流iii和第五物流v的质量流量来调整lng冷量的输出能力。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。