一种利用LNG汽化释放冷能制取固体冰和提供船舶空调系统冷源的装置的制作方法

本实用新型涉及一种利用LNG汽化释放冷能制取固体冰和提供船舶空调系统冷能的装置，更具体的涉及一种对LNG汽化释放冷能进行梯级利用的装置，属于能源综合利用技术领域。

背景技术：

LNG是天然气经过净化、液化而形成的低温液体。在国际环保新规范陆续实施和油价居高不下的形势下，将液化天然气(LNG)作为船舶燃料的呼声越来越高，其技术发展也越来越受到业界的重视。以目前的柴油和LNG天然气价格，一艘LNG主机功率800千瓦的船舶按每年运行4000小时计算，每年可节省燃料成本100万元以上。此外，发动机的余热还可供船上日常生活使用，并为LNG汽化装置和船舶提供热源，大大提高了能源的利用率。因此LNG动力船必将在船舶运输领域得到普及。

针对LNG动力船中如何利用LNG汽化释放的冷能已有部分专利提出了相关技术，在专利CN103557568A《一种LNG动力船的空调系统》采用水浴式汽化器将LNG汽化成NG，水作为热源经过水浴式汽化器冷却后变为冷媒水，经过水管路流入舱室风机盘管中对舱室进行降温。但是该专利没有考虑LNG超低温与水换热可能会造成冰堵现象，还有对LNG汽化释放的高品位冷能的浪费，损失过大。在专利CN206158809U《一种LNG动力船的冷能综合利用系统》中液态LNG燃料从储罐输送至高压泵加压，之后依次对朗肯循环发电系统、海水淡化循环系统、船舶冷库循环系统提供冷量，再经过缸套水加热循环系统加热至40℃进入主柴油机利用。但是此系统每一个系统的进出口温度都有要求，技术要求比较高，目前很难推广使用。

本发明涉及一种利用LNG汽化释放冷能制取固体冰的装置和提供船舶空调系统冷源的装置及其冷能提供方法，系统简单，设备投资低，可操作性高，根据“温位对口，能量梯级利用”的原则，首先使用高品位LNG冷源制冰以供船舶在长距离运输过程中冷藏冷冻生鲜食品，随后将换热后的低品位LNG冷源作为船舶空调冷源，维持船员的热舒适性，从而综合提升了船的续航能力。此种梯级利用方式同时提高了冷能利用率。此外，在船舶空调制冷中，还可用海水预冷却60％乙二醇溶液，为空调系统提供辅助冷源。

技术实现要素：

本实用新型为了减少现有船舶对于冷能直接排放，对环境造成冷污染的不足，提供了一种切实可行的对LNG汽化释放冷能的回收利用装置。

本实用新型提供的一种利用LNG汽化释放冷能制取固体冰和提供船舶空调系统冷源的装置，其特征在于包括NG过热器(1)、LNG入口(2)、第一低沸点工质分支管路(3)、第二低沸点工质分支管路(4)、制冰水入口(5)、NG管路(6)、循环水管路(7)、排冰管路(8)、冷库(9)、低沸点工质储存罐(10)、第二级气液分离器(11)、调温器(12)、液态低沸点工质管路(13)、第一级气液分离器(14)、制冰器(15)、NG-60％乙二醇换热器(16)、加热器(17)、船用动力系统(18)、海水入口(19)、过滤器(20)、海水-60％乙二醇换热器(21)、排水管(22)、温度传感器(23)、船舶空调系统(24)、60％乙二醇溶液储罐(25)、泵(26)、制冷剂管路(27)、阀门(28)；

其中NG过热器(1)顶部连通有第一低沸点工质分支管路(3)，底部与液态低沸点工质管路(13)连接，所述NG过热器(1)顶部入口通过低沸点工质管路与制冰器(15)连接，底部出口与调温器相连，所述制冰器(15)出口还连接有低沸点工质管路，所述低沸点工质管路包括第一低沸点工质分支管路(3)和第二低沸点工质分支管路(4)，所述第二低沸点工质管路(4)与调温器(12)进口连接，所述制冰器(15)上还设置有循环水管路(7)，所述循环水管路(7)与制冰水混合进入制冰器(15)制冰，出口通过排冰管路(8)外接冷库。所述调温器(12)设置有第一级气液分离器(14)，所述第一级气液分离器(14)连接有第二级气液分离器(11)，所述第二级气液分离器(11)与制冰器(15)进口连接，所述第二级气液分离器(11)还与低沸点工质储存罐(10)进口连接。

NG过热器(1)中部出口通过NG管路(6)与NG-60％乙二醇换热器(16)连接，所述NG-60％乙二醇换热器(16)左端与60％乙二醇溶液储罐(25)顶部连接，所述60％乙二醇溶液储罐(25)底部通过泵与船舶空调系统(24)连接。所述船舶空调系统(24)与海水-60％乙二醇换热器(21)底部相连，连接管路上设有温度传感器(23)，所述海水-60％乙二醇换热器(21)顶部与NG-60％乙二醇换热器(16)右端相连，所述海水-60％乙二醇换热器(21)顶部还与过滤器(20)底部相连，底部与排水管(22)连接，所述过滤器(20)顶部连接有海水入口(19)，所述海水入口(19)管路上设置有阀门(28)。

所述NG-60％乙二醇换热器(16)还连接有加热器(17)，所述加热器(17)与船用动力系统(18)相连。

所述LNG经LNG入口(2)进入NG过热器(1)一次换热完成制冰过程，所述LNG换热后经NG管路(6)进入NG-60％乙二醇换热器(16)二次换热后与加热器(17)连接，加热后送入船用动力系统(18)。

本实用新型提供的一种利用LNG汽化释放冷能制取固体冰和提供船舶空调系统冷源的装置，其特征在于包括以下工作过程：

所述制冰系统中，将装置的初始状态设置为管路内充满惰性气体，低沸点工质管路内真空并且水系统中充满空气，打开LNG进口管路(2)，LNG经LNG入口(2)进入NG过热器(1)换热，气态低沸点工质变为液态低沸点工质，经液态低沸点工质管路(13)与第二低沸点工质分支管路(4)中的低沸点工质混合后进入调温器(12)，并达到制冰器(15)所需温度，调温器(12)中排出的气液两相低沸点工质经过第一级气液分离装置(14)后，一部分进入调温器进行循环，另一部分进入第二级气液分离装置(11)，第二级气液分离装置(11)排出的液态低沸点工质进入制冰器(15)。所述制冰器(15)中，制冰水与制冰器(15)的循环水混合进入制冰器(15)与液态低沸点工质换热冷凝结冰。制取的冰通过排冰管路(8)进入冷库(9)用于冰冻和运输鱼类。

所述船舶空调系统中，LNG汽化后的NG蒸汽与60％乙二醇溶液在NG-60％乙二醇换热器(16)中换热后进入60％乙二醇溶液储罐(25)，所述60％乙二醇溶液储罐(25)中的60％乙二醇溶液经泵(26)加压进入船舶空调系统(24)冷却空气，后经制冷剂管路(27)流入海水-60％乙二醇换热器(21)，所述制冷剂管路(27)上设有温度传感器(23)，所述温度传感器(23)探测60％乙二醇溶液温度，若60％乙二醇溶液温度过高，则阀门(28)打开，海水从海水入口(19)进入过滤器(20)过滤后送入海水-60％乙二醇换热器(21)中换热预冷却60％乙二醇溶液，预冷却后的60％乙二醇溶液送入NG-60％乙二醇换热器(16)；若60％乙二醇溶液温度不高，则阀门(28)关闭。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。

图中：1、NG过热器，2、LNG入口，3、第一低沸点工质分支管路，4、第二低沸点工质分支管路，5、制冰水入口，6、NG管路，7、循环水管路，8、排冰管路，9、冷库，10、低沸点工质储存罐，11、第二级气液分离器，12、调温器，13、液态低沸点工质管路，14、第一级气液分离器，15、制冰器，16、NG-60％乙二醇换热器，17、加热器，18、船用动力系统，19、海水入口，20、过滤器，21、海水-60％乙二醇换热器，22、排水管，23、温度传感器，24、船舶空调系统，25、60％乙二醇溶液储罐，26、泵，27、制冷剂管路，28、阀门。

具体实施方式

图示是一种利用LNG汽化释放冷能制取固体冰和提供船舶空调系统冷能装置的示意图，该系统的具体实施方式如下：

当船舶启动时，LNG经LNG入口(2)进入NG过热器(1)换热，换热汽化后经NG管路(6)进入NG-60％乙二醇换热器(16)换热后经过加热器(17)加热，加热后送入船用动力系统(18)。

所述制冰系统中，将装置的初始状态设置为管路内充满惰性气体，低沸点工质管路内真空并且水系统中充满空气，打开LNG进口管路(2)，LNG经LNG入口(2)进入NG过热器(1)换热，气态低沸点工质变为液态低沸点工质，经液态低沸点工质管路(13)与第二低沸点工质分支管路(4)中的低沸点工质混合后进入调温器(12)，并达到制冰器(15)所需温度，调温器(12)中排出的气液两相低沸点工质经过第一级气液分离装置(14)后，一部分进入调温器进行循环，另一部分进入第二级气液分离装置(11)，第二级气液分离装置(11)排出的液态低沸点工质进入制冰器(15)。所述制冰器(15)中，制冰水与制冰器(15)的循环水混合进入制冰器(15)与液态低沸点工质换热冷凝结冰。制取的冰通过排冰管路(8)进入冷库(9)用于冰冻和运输鱼类。

所述船舶空调系统中，LNG汽化后的NG蒸汽与60％乙二醇溶液在NG-60％乙二醇换热器(16)中换热后进入60％乙二醇溶液储罐(25)，所述60％乙二醇溶液储罐(25)中的60％乙二醇溶液经泵(26)加压进入船舶空调系统(24)冷却空气，后经制冷剂管路(27)流入海水-60％乙二醇换热器(21)，所述制冷剂管路(27)上设有温度传感器(23)，所述温度传感器(23)探测60％乙二醇溶液温度，若60％乙二醇溶液温度过高，则阀门(28)打开，海水从海水入口(19)进入过滤器(20)过滤后送入海水-60％乙二醇换热器(21)中换热预冷却60％乙二醇溶液，预冷却后的60％乙二醇溶液送入NG-60％乙二醇换热器(16)；若60％乙二醇溶液温度不高，则阀门(28)关闭。