本实用新型属于LNG发电领域，具体涉及一种适合布置在江河湖海沿岸及深海为城市、工业区和海上大型结构物等进行供电的采用燃气-蒸汽联合循环的多功能LNG浮式发电装置。
背景技术：
当前，能源低碳高效成为推动世界经济社会可持续发展的首选，天然气作为一种重要的清洁能源，其优质高效和环保无污染的优点越来越受到用户的青睐。随着技术的进步，其开采、运输、储存等成本不断下降，因此其应用范围在不断扩展。在煤、石油、天然气三大化石能源中，天然气含氢比例最低，热能利用效率高，相同质量条件下热值最高，碳排放量仅为煤炭的一半。
美国、日本、韩国及欧洲部分发达国家已将天然气作为发电的主要能源之一。由于天然气发电站比燃煤发电站建造更为容易、成本更低以及污染排放更少等因素，美国天然气发电比重大幅增加，由1990年的11％左右提升到2010年的23.9％，形成了天然气替代煤炭的态势，煤炭发电比例由2000年的52％下降到2013年的39％。日本天然气发电量占总发电量的比例由1980年的15％上升至2013年的43％。截至2014年，日本LNG发电装机容量占总发电装机容量的65％以上。随着英国竞争性电力市场改革的开启和燃气-蒸汽联合循环发电技术的日趋成熟，天然气发电迅速发展，2014年天然气发电装机容量为3378.4万kW，占全国总装机容量的39.75％。
在我国目前燃煤发电占比达60％以上，大气污染已经是国家面临的严峻问题，伴随国务院《大气污染防治行动计划》的发布，在煤电建设领域采用“上大压小”的政策。以上海外高桥第三发电厂采用的目前最高技术的超超临界发电机组为例，由于煤电不可避免的热端损失原因，其机组净效率最高达到46.5％。但是相比于目前GE、西门子等国际顶尖燃气轮机制造商生产的F级燃气轮机采用燃气-蒸汽联合循环发电方式60％以上的效率还相差甚远。
我国天然气发电还处于起步阶段。21世纪初，伴随天然气管道等基础设施大规模建设，天然气发电产业取得一定进展。截至2015年底，我国燃气发电装机容量约为6637万kW，占全国发电总装机容量的4.45％，天然气发电量为1658亿kW·h，占全国总发电量的2.95％，远低于世界平均水平。当前制约我国天然气发电产业发展的因素除资源禀赋外，还有技术装备落后的原因。目前上海电气，东方电气，哈电气等国内在燃气轮机领域基础较强的企业纷纷与国际燃气轮机巨头合作，以技术引进的方式推出国产化的燃气-蒸汽联合循环发电机组，有力的推动了我国天然气发电的步伐。陆域天然气发电厂的建设受制于天然气管道网的铺设，而我国东部沿海主要用电经济区有广阔的海洋水域资源，并且LNG运输船可以方便的在这些水域中穿梭，目前还并未有这样的设备运用，因此利用其水域资源发展浮式发电装置具有良好的前景。
技术实现要素：
本实用新型的目的是在现有技术存在天然气发电厂的建设受制于天然气管道网的铺设且目前暂无利用其水域资源发展浮式发电装置的前提下，提供一种可用于江河湖海沿岸或深远海，可为城市、工业区和在深远海作业的大型平台或海上工厂进行供电；在码头上进行LNG发电，省去管道网铺设，造价低的采用燃气-蒸汽联合循环的多功能LNG浮式发电装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种采用燃气-蒸汽联合循环的多功能LNG浮式发电装置，其包括船型浮体，船型浮体内设有变压器室、凝水储存舱和若干个LNG储存舱；船型浮体的甲板上安装有气化加热器、第一换热器、第一中央管道、若干个燃气轮机和若干个余热锅炉，燃气轮机和余热锅炉一一对应地设置，气化加热器内设有进行相互热交换的第一换热流程和第二换热流程，第一换热器内设有进行相互热交换的第三换热流程和第四换热流程；
每个LNG储存舱内均设有深潜泵，深潜泵均通过管道汇集至第一换热流程的输入口，第一换热流程的输出口连通第一中央管道的进口，第一中央管道的出口分流至各个燃气轮机的进气口中，各燃气轮机上均同轴连接有第一发电机，各第一发电机的电力输出端均电缆连接至变压器室；
各个燃气轮机的废气排出口均一一对应地连通至余热锅炉中，每个余热锅炉中均穿设有低压蒸汽回路；凝水储存舱中设有凝水输送泵，凝水输送泵的泵出口通过管道分流至各低压蒸汽回路的进水端，低压蒸汽回路的出汽端均通过管道汇集至第四换热流程的进口中，第四换热流程的出口连通至凝水储存舱中；第三换热流程和第二换热流程构成循环回路，循环回路中设有强制循环泵，且流通有热媒。
本实用新型的船型浮体采用无动力驳船形式，其具有结构简单，制造成本低，内部空间大，便于设备管道布置等优点。其中，内部空间布置变压器室、凝水储存舱和若干个LNG储存舱；甲板布置气化加热器、第一换热器、第一中央管道、若干个燃气轮机和若干个余热锅炉；因此本实用新型集成度高，占用面积小，并且可随需要进行水面拖航至指定地点的码头边上，灵活方便。此外，本实用新型所有主体建造调试工作都可以在船厂完成，然后拖航至指定地点，其施工调试等工作不影响当地周边生活环境。
船型浮体内可设置若干个LNG储存舱，每个LNG储存舱内都设有深潜泵。在此装置运行的过程中，LNG储存舱中的LNG通过深潜泵输入到气化加热器中，气化后产生的天然气输入到各个燃气轮机中的燃烧室燃烧做功。每个燃气轮机的进气端均同轴连接第一发电机，每个燃气轮机的废气排出端将与相对应的余热锅炉连接，余热锅炉利用废气热量为低压蒸汽回路进行加热。低压蒸汽回路中的低压蒸汽通过管道输入到第一换热器中的第四换热流程，第四换热流程中的低压蒸汽与第三换热流程的热媒进行热交换，热媒在气化加热器和第一换热器两者间进行闭式循环，以使低压蒸汽回路中的热量传输到气化加热器中用于LNG的气化和加热。其中，低压蒸汽不能直接通入气化加热器中进行加热汽化LNG，低压蒸汽遇到低温LNG会结冰导致设备无法运行，因此需要设置气化加热器和第一换热器通过中间热媒进行热量的传输，其优点是体积小，效率高，生产稳定，并利用余热锅炉产生的热量通过闭式循环热媒给LNG提供气化热能。通过第四换热流程后的低压蒸汽变为液态水并输入到凝水储存舱中存储。凝水储存舱中的水通过凝水输送泵泵入各个余热锅炉进行加热，从而形成低压蒸汽回路。最后，各第一发电机产生的电力均通过电缆连接到变压器室中，变压后的电能可输出至外部。
其中，优选的，第一换热流程可为气化加热器的壳程，第二换热流程可为气化加热器的管程；热能利用率高，便于内部清洗。
作为优选，第三换热流程可为第一换热器的壳程，第四换热流程可为第一换热器的管程，热能利用率高。
本实用新型可用于江河湖海沿岸或深远海环境条件，并针对天然气应用的具有船型浮体的一种采用燃气-蒸汽联合循环的多功能LNG浮式发电装置，其产生的电力通过电缆可以接入电网为城市、工业区和在深远海作业的大型平台或海上工厂进行供电。而现有的陆域天然气发电厂的建设受制于天然气管道网的铺设，造价十分巨大。由于直接在码头上进行LNG发电，可省去天然气管道网铺设，造价低。我国东部沿海主要用电经济区有广阔的海洋水域资源，并且LNG运输船可以方便的在这些水域中穿梭，停靠在本实用新型的采用燃气-蒸汽联合循环的多功能LNG浮式发电装置一侧，并输送LNG给本实用新型的LNG浮式发电装置进行发电，因此利用其水域资源发展浮式发电装置具有良好的市场前景。
本实用新型采用的燃气-蒸汽联合循环发电机组效率高，运行稳定，其热能利用率在60％以上，而大型超临界/超超临界火力发电机组在40-50％之间；所采用的LNG能源为清洁能源，排放基本都为水和二氧化碳，几乎无氮氧化物和硫化物，更无粉尘排出，对环境保护意义深远；采用的燃气-蒸汽联合循环发电机组形式，起停迅速，极其适用于电力调峰。
具体地，船型浮体的甲板上还设有LNG接收平台，LNG接收平台用于通过软管将装置外部的LNG运输船上的LNG通过管道分流输送至各个LNG储存舱中。船型浮体可停靠于码头边上，LNG运输船停靠于船型浮体边上，即船型浮体位于LNG运输船和码头之间，充分利用广阔的海洋水域资源，不占用陆地资源，利用其水域资源发展浮式发电装置具有良好的前景。
具体地，船型浮体的甲板上还设有BOG压缩机和冷却器，各个LNG储存舱的顶部气室均通过管道连通至BOG压缩机的输入口，BOG压缩机的输出口通过冷却器连通至第一中央管道的进口。LNG储存舱中每天会产生自然蒸发的BOG，而本实用新型的船型浮体中的BOG通过管道输入至BOG压缩机中，此BOG压缩机可由电动马达驱动，压缩后的BOG进入后冷却器中进行降温，然后汇集至第一中央管道，第一中央管道用于将BOG压缩冷却后的天然气和气化后产生的天然气进行汇集并输送，进而第一中央管道分流至各个燃气轮机的进气口中，各个燃气轮机进行燃烧做功。燃气轮机对燃烧的天然气有压力和温度的要求，压缩后的BOG达到压力要求后会升温，因此需要冷却器进行降温达到燃烧的温度要求。其中，冷却器的冷凝液为水，此水可通过泵抽取船体外的淡水或海水进行单循环冷却。本实用新型还充分利用BOG进行燃烧发电，提高了能源利用率。
进一步地，船型浮体上还设有若干台蒸汽轮机，每个余热锅炉中还均穿设有高/中压蒸汽回路，各高/中压蒸汽回路的出汽端均通过管道以多对一或一对一的方式连通至各个蒸汽轮机的进汽口中，蒸汽轮机的出汽端通过冷凝设备连通至凝水储存舱，蒸汽轮机的输出轴上连接有第二发电机，第二发电机的电力输出端也均电缆连接至变压器室；变压器室中的变压器为干式变压器、油浸式变压器或气体绝缘变压器。当然也可以根据需求将变压器布置于甲板上，第一发电机和第二发电机发出的电力通过电缆传输到变压器室中进行变压。本实施例可根据发电规模的要求不同的设置，但其基本原理一致。每台燃气轮机在进气端分别同轴连接一台第一发电机，在废弃排出端均连接一台余热锅炉，多台余热锅炉产生的高/中压蒸汽输入至一台蒸汽轮机，该蒸汽轮机连接一台第二发电机，本实施例适用范围广，适用于不同的发电规模的改造，最大发电功率可达800兆瓦。本实施例的余热锅炉可选为三压余热锅炉，其还可利用燃气轮机中的废气余热产生高/中压蒸汽进行带动蒸汽轮机进行余热发电，本实施例的高/中压蒸汽回收余热能力强，进一步提高了能源利用率。
燃气轮机和余热锅炉的数量同为若干个，蒸汽轮机的数量为若干个；具体而言，一台燃气轮机+一台余热锅炉+一台蒸汽轮机，即为一拖一构型；两台燃气轮机+两台余热锅炉+一台蒸汽轮机，即为二拖一构型；三台燃气轮机+三台余热锅炉+两台蒸汽轮机，即为三拖二构型；本实施例可根据不同的发电规模以及燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机之间的功率匹配关系可以采用其他的不同构型，如五拖三、四拖四或三拖一等。
具体地，多功能LNG浮式发电装置还包括若干个除氧器，除氧器和余热锅炉一一对应，凝水输送泵的泵出口通过管道分流至各个除氧器中，每个除氧器均通过管道分流至相对应的余热锅炉中的低压蒸汽回路和高/中压蒸汽回路的进口，除氧器的蒸汽进口与低压蒸汽回路的出口管路连通。本实用新型通过蒸汽加热给水的方法除去水中的氧，避免高温下氧腐蚀装置中的各个设备。
作为优选，一拖一模式下的多功能LNG浮式发电装置还包括一个除氧器，除氧器对应设置一个余热锅炉，凝水输送泵的泵出口通过管道分流至除氧器中，除氧器均通过管道分流至余热锅炉中的低压蒸汽回路和高/中压蒸汽回路的进口，除氧器的蒸汽进口与低压蒸汽回路的出口管路连通。
具体地，凝水输送泵的泵出口与除氧器之间的管道上还接有补水管；余热锅炉的排污口通过管道连通有锅炉排污缓冲罐，锅炉排污缓冲罐的气相出口通过管道连通至各个除氧器，锅炉排污缓冲罐的排污口连通至多功能LNG浮式发电装置的外部。在整个蒸汽循环过程中会有水的损失，余热锅炉会从外界不断补充损失的水。在整个蒸汽回路中会产生部分污水，污水从余热锅炉中排入锅炉排污缓冲罐中，部分蒸汽回流到除氧器中，污水则从锅炉排污缓冲罐中排出，保证了水体的清洁和循环利用。
具体地，多功能LNG浮式发电装置还包括海水淡化系统，海水淡化系统包括海水箱，海水箱上连通有进水管，海水箱通过第一管路依次连通超滤模块、超滤产水箱、海水反渗透模块、一级反渗透水箱、二次反渗透模块、脱盐水箱、去离子模块和去离子水箱，去离子水箱通过出水管连通至补水管的的进水口；一级反渗透水箱的出水口通过第二管路连通饮用水后处理模块，饮用水后处理模块的出水口用于外供饮用水；一级反渗透水箱通过第三管路连通淡水日用系统。
本实用新型通过上述海水淡化系统生产三部分水，即外供饮用水、本实用新型的浮式发电装置的日用淡水和燃气-蒸汽联合循环发电机组的余热锅炉补水(去离子水)。来自海水箱的海水通过超滤模块后产生干净海水，达到海水反渗透模块的进水要求并通过超滤产水箱输送至海水反渗透模块，制成的初级淡水储存在一级反渗透水箱中，一部分淡水可供本实用新型的浮式发电装置的淡水日用系统，大部分淡水经饮用水后处理模块调节PH、加氯及添加矿物质达到饮用水标准后对外供水，来自一级反渗透水箱的淡水经二次反渗透模块后制成脱盐水储存在脱盐水箱，经去离子模块后制成去离子水，储存在去离子水箱中，供余热锅炉补水。本实用新型可充分利用浮式发电装置上的各个资源，净化并淡化成多种可供不同需求的水资源，并可利用本实用新型的浮式发电装置所发生的电力进行淡化，节能环保，本实用新型不仅仅用于码头发电，还可适于远洋作业时缺水干燥苛刻的环境中。
进一步地，第一换热流程为气化加热器的壳程，第二换热流程为气化加热器的管程；第三换热流程为第一换热器的壳程，第四换热流程为第一换热器的管程；第三换热流程的出口和第二换热流程的进口之间的管路中连通有第二换热器；第二换热器的管程出口通过第二中央管道分流至多个用户端，多个用户端通过管道汇流至溴化锂制冷机组的冷冻水回流口，溴化锂制冷机组的冷冻水出口通过管道连通至第二中央管道的进口，第二换热器的管程进口连通多个用户端的汇流管道的中部；溴化锂制冷机组的冷却水进出口通过管道与户外冷却塔连通成冷却回路；溴化锂制冷机组的驱动热源进口通过管道连通至蒸汽轮机的蒸汽出口，溴化锂制冷机组的驱动热源出口通过第三换热器连通至凝水储存舱。
本实用新型的上述工艺流程组成了制冷系统，本系统实现两种方式的制冷：利用LNG气化时释放大量冷能的特性，和以蒸汽热能为动力驱动溴化锂溶液浓缩汽化，利用汽化时要吸收热量的特性进行制冷。其中，制冷方式一，在第三换热流程和第二换热流程之间的回路中,LNG在气化加热器中气化时将中间热媒冷却至低温，部分低温热媒进入第一换热器中被低压蒸汽加热至一定温度，之后再进入第二换热器中与冷冻水(冷媒水)换热，换热后的热媒进入第三换热流程和第二换热流程之间的热媒回路中继续循环，冷冻水在第二换热器中被冷却后提供给各个用户使用。制冷方式二，从蒸汽轮机中抽取部分一定压力的蒸汽，引入溴化锂制冷机组作为驱动热源，从溴化锂制冷机组出来的蒸汽凝水经过第三换热器降至一定温度，再输入凝水储存舱，冷冻水(冷媒水)进入溴化锂制冷机组被冷却之后提供给各个用户。用户使用后的冷冻水再返回制冷单元被重新冷却。根据制冷量的需求可以选择以上一种或两种方式制冷，产生的冷量可分配给多个用户使用。本实用新型可充分利于两种余热资源进行制冷，节能环保，因此，本实用新型不仅仅用于码头发电，还可适于远洋作业时炎热苛刻的环境中。
进一步地，船型浮体的甲板上还安装有露天甲板排架，露天甲板排架用于设置电线或电缆架以输出变压器室变压后的电能，便于电力输出。
可选地，船型浮体的甲板上还安装有多个用于将LNG浮式发电装置系泊在码头边上的系泊绞车，船型浮体通过其甲板上的系泊绞车收紧缆绳把船体紧附在码头上，实现其稳定系泊，因此本实用新型的LNG浮式发电装置系泊于码头上，停靠稳固。
另一个可选的方案为：船型浮体的甲板上还安装有多个连接杆，每个连接杆上均设有定位套，定位套用于套接码头边上的定位桩。定位桩首先打入泥线以下一定深度，船型浮体拖入定位桩间的空间，然后船体两侧有连接杆，连接杆与定位桩连接起来，实现其稳定系泊。
进一步地，LNG储存舱为C型罐、B型罐或薄膜型舱，本实用新型的船型浮体可设置不同舱型的LNG储存舱，适用范围广。LNG储存舱也可以采用其他形式，如A型罐等。
进一步地，蒸汽轮机和第二发电机设于船型浮体的内部或甲板上，便于空间利用及实际布置优化，方便船体设备布局。
综上所述，本实用新型的工作原理：LNG通过本实用新型的LNG浮式发电装置上的LNG接收平台把LNG运输船上的LNG通过管道转运到船型浮体内的各个LNG储存舱中。在此装置运行的过程中，供给燃气轮机做功的天然气来自两条通道，一条是来自船型浮体中自然蒸发的BOG，BOG通过管道输入到BOG压缩机中，此BOG压缩机由电动马达驱动，压缩后的BOG进入冷却器中进行降温，然后进入到各个燃气轮机的燃烧室燃烧做功。另一条通道是各个LNG储存舱中的LNG通过深潜泵输入到气化加热器中，气化后产生的天然气与BOG压缩冷却后的天然气汇合，然后输入到各燃气轮机的燃烧室燃烧做功。各燃气轮机的进气端均同轴连接第一发电机，各燃气轮机的废气排出端均连接一台余热锅炉，各余热锅炉利均用废气热量为两条蒸汽回路进行加热，一条为高/中压蒸汽回路，另一条为低压蒸汽回路。从多台余热锅炉产生的高/中压蒸汽回路一同输入到一台蒸汽轮机中做功，蒸汽轮机同轴连接第二发电机，最终第二发电机产生的电力输送给变压器室。做功后的蒸汽通过冷凝设备后变成液态水并存储在凝水储存舱中。从多台余热锅炉的低压蒸汽回路中产生低压蒸汽通过管道输入到第一换热器的第四换热流程中，并与第一换热流程中的热媒进行热交换，热媒在第三换热流程和第二换热流程两者间进行闭式循环回路，以使低压蒸汽回路中的热量传输到气化加热器中用于LNG的气化和加热。通过第一换热器后的低压蒸汽变为液态水并输入到凝水储存舱中存储。凝水储存舱中的水通过深潜泵泵入各余热锅炉中的高/中压蒸汽回路和低压蒸汽回路中进行加热蒸发。由第一发电机和第二发电机产生的电力通过电缆连接到变压器室中，变压后的电能通过露天甲板排架输出电能。在整个蒸汽回路中会产生部分污水，污水从余热锅炉中排入锅炉排污缓冲罐中，部分蒸汽回流到除氧器中，污水则从锅炉排污缓冲罐中排出，保证了水体的清洁和循环利用。本实用新型通过除氧器蒸汽加热给水的方法除去水中的氧，避免高温下氧腐蚀装置中的各个设备。自此完成燃气-蒸汽联合循环的发电全过程。
另一个可选的方案：燃气轮机和余热锅炉的数量均为四个，船型浮体的甲板上还设有两台蒸汽轮机，每个余热锅炉中还均穿设有高/中压蒸汽回路，两个高/中压蒸汽回路的出汽端均通过管道汇集于一台蒸汽轮机的进汽口中，另外两个高/中压蒸汽回路的出汽端均通过管道汇集于另一台蒸汽轮机的进汽口中，两台蒸汽轮机的出汽端均通过冷凝设备连通至凝水储存舱，每台蒸汽轮机的输出轴上均连接有第二发电机，各第二发电机的电力输出端也均电缆连接至变压器室。本实用新型还可采用了四拖二的模式，进一步增大了LNG发电规模。
本实用新型的一种采用燃气-蒸汽联合循环的多功能LNG浮式发电装置的有益效果是：
1.本实用新型的船型浮体采用无动力驳船形式，其具有结构简单，制造成本低，内部空间大，便于设备管道布置等优点；
2.本实用新型集成度高，占用面积小，并且可随需要进行水面拖航至指定地点的码头边上，灵活方便；
3.本实用新型所有主体建造调试工作都可以在船厂完成，然后拖航至指定地点，其施工调试等工作不影响当地周边生活环境；
4.设置气化加热器和第一换热器通过中间热媒进行热量的传输，其优点是体积小，效率高，生产稳定，并利用余热锅炉产生的热量通过闭式循环热媒给LNG提供气化热能；
5.本实用新型可用于江河湖海沿岸或深远海环境条件，并针对天然气应用的具有船型浮体的一种采用燃气-蒸汽联合循环的多功能LNG浮式发电装置，其产生的电力通过电缆可以接入电网为城市、工业区和在深远海作业的大型平台或海上工厂进行供电；
6.由于直接在码头上进行LNG发电，可省去天然气管道网铺设，造价低；我国东部沿海主要用电经济区有广阔的海洋水域资源，并且LNG运输船可以方便的在这些水域中穿梭，停靠在本实用新型的采用燃气-蒸汽联合循环的多功能LNG浮式发电装置一侧，并输送LNG给本实用新型的LNG浮式发电装置进行发电，因此利用其水域资源发展浮式发电装置具有良好的市场前景；
7.本实用新型采用的燃气-蒸汽联合循环发电机组效率高，运行稳定，其热能利用率在60％以上，而大型超临界/超超临界火力发电机组在40-50％之间；
8.所采用的LNG能源为清洁能源，排放基本都为水和二氧化碳，几乎无氮氧化物和硫化物，更无粉尘排出，对环境保护意义深远；
9.采用的燃气-蒸汽联合循环发电机组形式，起停迅速，极其适用于电力调峰；
10.本实用新型可充分利用浮式发电装置上的各个资源，净化并淡化成多种可供不同需求的水资源，并可利用本实用新型的浮式发电装置所发生的电力进行淡化，节能环保，本实用新型不仅仅用于码头发电，还可适于远洋作业时缺水干燥苛刻的环境中；
11.本实用新型可充分利于两种余热资源进行制冷，节能环保，因此，本实用新型不仅仅用于码头发电，还可适于远洋作业时炎热苛刻的环境中。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型的一种采用燃气-蒸汽联合循环的多功能LNG浮式发电装置的工艺流程图；
图2是本实用新型的一种采用燃气-蒸汽联合循环的多功能LNG浮式发电装置的一拖一模式的局部工艺流程图；
图3是本实用新型的一种采用燃气-蒸汽联合循环的多功能LNG浮式发电装置的气化加热器和第一换热器的连接关系图；
图4是本实用新型的一种采用燃气-蒸汽联合循环的多功能LNG浮式发电装置的余热锅炉的局部放大图；
图5是本实用新型的一种采用燃气-蒸汽联合循环的多功能LNG浮式发电装置的系泊绞车在甲板上的安装布置图；
图6是本实用新型的一种采用燃气-蒸汽联合循环的多功能LNG浮式发电装置的连接杆和定位桩的连接结构图；
图7是本实用新型的一种采用燃气-蒸汽联合循环的多功能LNG浮式发电装置的海水淡化系统的工艺流程图；
图8是本实用新型的一种采用燃气-蒸汽联合循环的多功能LNG浮式发电装置的制冷系统的工艺流程图。
其中:1.船型浮体，101.变压器室，102.凝水储存舱，103.LNG储存舱；2.气化加热器，201.第一换热流程，202.第二换热流程；3.第一换热器，301.第三换热流程，302.第四换热流程；4.第一中央管道；5.燃气轮机；6.余热锅炉；7.深潜泵；8.第一发电机；9.低压蒸汽回路；10.凝水输送泵；11.强制循环泵；12.LNG接收平台；13.BOG压缩机；14.冷却器；15.蒸汽轮机；16.高/中压蒸汽回路；17.冷凝设备；18.第二发电机；19.露天甲板排架；20.系泊绞车；21.定位桩；22.连接杆，2201.定位套；23.电动马达；24.除氧器；25.锅炉排污缓冲罐；26.补水管；150.海水箱，151.超滤模块，152.超滤产水箱，153.海水反渗透模块，154.一级反渗透水箱，155.二次反渗透模块，156.脱盐水箱，157.去离子模块，158.去离子水箱，159.饮用水后处理模块；161.第二换热器，162.第二中央管道，163.溴化锂制冷机组，164.户外冷却塔，165.第三换热器。其中，图1-图3中的实线为液态流体管线，虚线为气态流体管线，点划线为电缆线。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
实施例一：
如图1-图8所示的本实用新型的一种采用燃气-蒸汽联合循环的多功能LNG浮式发电装置的实施例一，其包括船型浮体1，船型浮体1内设有变压器室101、凝水储存舱102和若干个LNG储存舱103；船型浮体1的甲板上安装有气化加热器2、第一换热器3、第一中央管道4、若干个燃气轮机5和若干个余热锅炉6，燃气轮机5和余热锅炉6一一对应地设置，气化加热器2内设有进行相互热交换的第一换热流程201和第二换热流程202，第一换热器3内设有进行相互热交换的第三换热流程301和第四换热流程302；
每个LNG储存舱103内均设有深潜泵7，深潜泵7均通过管道汇集至第一换热流程201的输入口，第一换热流程201的输出口连通第一中央管道4的进口，第一中央管道4的出口分流至各个燃气轮机5的进气口中，各燃气轮机5上均同轴连接有第一发电机8，各第一发电机8的电力输出端均电缆连接至变压器室101；
各个燃气轮机5的废气排出口均一一对应地连通至余热锅炉6中，每个余热锅炉6中均穿设有低压蒸汽回路9；凝水储存舱102中设有凝水输送泵10，凝水输送泵10的泵出口通过管道分流至各低压蒸汽回路9的进水端，低压蒸汽回路9的出汽端均通过管道汇集至第四换热流程302的进口中，第四换热流程302的出口连通至凝水储存舱102中；第三换热流程301和第二换热流程202构成循环回路，循环回路中设有强制循环泵11，且流通有热媒。
本实施例的船型浮体1采用无动力驳船形式，其具有结构简单，制造成本低，内部空间大，便于设备管道布置等优点。其中，内部空间布置变压器室101、凝水储存舱102和若干个LNG储存舱103；甲板布置气化加热器2、第一换热器3、第一中央管道4、若干个燃气轮机5和若干个余热锅炉6；因此本实施例集成度高，占用面积小，并且可随需要进行水面拖航至指定地点的码头边上，灵活方便。此外，本实施例所有主体建造调试工作都可以在船厂完成，然后拖航至指定地点，其施工调试等工作不影响当地周边生活环境。
船型浮体1内可设置若干个LNG储存舱103，每个LNG储存舱103内都设有深潜泵7。在此装置运行的过程中，LNG储存舱103中的LNG通过深潜泵7输入到气化加热器2中，气化后产生的天然气输入到各个燃气轮机5中的燃烧室燃烧做功。每个燃气轮机5的进气端均同轴连接第一发电机8，每个燃气轮机5的废气排出端将与相对应的余热锅炉6连接，余热锅炉6利用废气热量为低压蒸汽回路9进行加热。低压蒸汽回路9中的低压蒸汽通过管道输入到第一换热器3中的第四换热流程302，第四换热流程302中的低压蒸汽与第三换热流程301的热媒进行热交换，热媒在气化加热器2和第一换热器3两者间进行闭式循环，以使低压蒸汽回路9中的热量传输到气化加热器2中用于LNG的气化和加热。其中，低压蒸汽不能直接通入气化加热器2中进行加热汽化LNG，低压蒸汽遇到低温LNG会结冰导致设备无法运行，因此需要设置气化加热器2和第一换热器3通过中间热媒进行热量的传输，其优点是体积小，效率高，生产稳定，并利用余热锅炉6产生的热量通过闭式循环热媒给LNG提供气化热能。通过第四换热流程302后的低压蒸汽变为液态水并输入到凝水储存舱102中存储。凝水储存舱102中的水通过凝水输送泵10泵入各个余热锅炉6进行加热，从而形成低压蒸汽回路9。最后，各第一发电机8产生的电力均通过电缆连接到变压器室101中，变压后的电能可输出至外部。
其中，优选的，第一换热流程201可为气化加热器2的壳程，第二换热流程202可为气化加热器2的管程；热能利用率高，便于内部清洗。
作为优选，第三换热流程301可为第一换热器3的壳程，第四换热流程302可为第一换热器3的管程，热能利用率高。
本实施例可用于江河湖海沿岸或深远海环境条件，并针对天然气应用的具有船型浮体1的一种采用燃气-蒸汽联合循环的多功能LNG浮式发电装置，其产生的电力通过电缆可以接入电网为城市、工业区和在深远海作业的大型平台或海上工厂进行供电。而现有的陆域天然气发电厂的建设受制于天然气管道网的铺设，造价十分巨大。由于直接在码头上进行LNG发电，可省去天然气管道网铺设，造价低。我国东部沿海主要用电经济区有广阔的海洋水域资源，并且LNG运输船可以方便的在这些水域中穿梭，停靠在本实施例的采用燃气-蒸汽联合循环的多功能LNG浮式发电装置一侧，并输送LNG给本实施例的LNG浮式发电装置进行发电，因此利用其水域资源发展浮式发电装置具有良好的市场前景。
本实施例采用的燃气-蒸汽联合循环发电机组效率高，运行稳定，其热能利用率在60％以上，而大型超临界/超超临界火力发电机组在40-50％之间；所采用的LNG能源为清洁能源，排放基本都为水和二氧化碳，几乎无氮氧化物和硫化物，更无粉尘排出，对环境保护意义深远；采用的燃气-蒸汽联合循环发电机组形式，起停迅速，极其适用于电力调峰。
具体地，船型浮体1的甲板上还设有LNG接收平台12，LNG接收平台12用于通过软管将装置外部的LNG运输船上的LNG通过管道分流输送至各个LNG储存舱103中。船型浮体1可停靠于码头边上，LNG运输船停靠于船型浮体1边上，即船型浮体1位于LNG运输船和码头之间，充分利用广阔的海洋水域资源，不占用陆地资源，利用其水域资源发展浮式发电装置具有良好的前景。
具体地，船型浮体1的甲板上还设有BOG压缩机13和冷却器14，各个LNG储存舱103的顶部气室均通过管道连通至BOG压缩机13的输入口，BOG压缩机13的输出口通过冷却器14连通至第一中央管道4的进口。LNG储存舱103中每天会产生自然蒸发的BOG，而本实施例的船型浮体1中的BOG通过管道输入至BOG压缩机13中，此BOG压缩机13可由电动马达23驱动，压缩后的BOG进入后冷却器14中进行降温，然后汇集至第一中央管道4，第一中央管道4用于将BOG压缩冷却后的天然气和气化后产生的天然气进行汇集并输送，进而第一中央管道4分流至各个燃气轮机5的进气口中，各个燃气轮机5进行燃烧做功。燃气轮机5对燃烧的天然气有压力和温度的要求，压缩后的BOG达到压力要求后会升温，因此需要冷却器14进行降温达到燃烧的温度要求。其中，冷却器14的冷凝液为水，此水可通过泵抽取船体外的淡水或海水进行单循环冷却。本实施例还充分利用BOG进行燃烧发电，提高了能源利用率。
进一步地，船型浮体1上还设有若干台蒸汽轮机15，每个余热锅炉6中还均穿设有高/中压蒸汽回路16，各高/中压蒸汽回路16的出汽端均通过管道以多对一或一对一的方式连通至各个蒸汽轮机15的进汽口中，蒸汽轮机15的出汽端通过冷凝设备17连通至凝水储存舱102，蒸汽轮机15的输出轴上连接有第二发电机18，第二发电机18的电力输出端也均电缆连接至变压器室101；变压器室101中的变压器为干式变压器、油浸式变压器或气体绝缘变压器。当然也可以根据需求将变压器布置于甲板上，第一发电机8和第二发电机18发出的电力通过电缆传输到变压器室101中进行变压。本实施例可根据发电规模的要求不同的设置，但其基本原理一致。每台燃气轮机5在进气端分别同轴连接一台第一发电机8，在废弃排出端均连接一台余热锅炉6，多台余热锅炉6产生的高/中压蒸汽输入至一台蒸汽轮机15，该蒸汽轮机15连接一台第二发电机18，本实施例适用范围广，适用于不同的发电规模的改造，最大发电功率可达800兆瓦。本实施例的余热锅炉6可选为三压余热锅炉，其还可利用燃气轮机5中的废气余热产生高/中压蒸汽进行带动蒸汽轮机15进行余热发电，本实施例的高/中压蒸汽回收余热能力强，进一步提高了能源利用率。
燃气轮机5和余热锅炉6的数量同为若干个，蒸汽轮机15的数量为若干个；具体而言，一台燃气轮机5+一台余热锅炉6+一台蒸汽轮机15，即为一拖一构型；两台燃气轮机5+两台余热锅炉6+一台蒸汽轮机15，即为二拖一构型；三台燃气轮机5+三台余热锅炉6+两台蒸汽轮机15，即为三拖二构型；本实施例可根据不同的发电规模以及燃气轮机5、余热锅炉6和蒸汽轮机15之间的功率匹配关系可以采用其他的不同构型，如五拖三、四拖四或三拖一等。
具体地，多功能LNG浮式发电装置还包括若干个除氧器24，除氧器24和余热锅炉6一一对应，凝水输送泵10的泵出口通过管道分流至各个除氧器24中，每个除氧器24均通过管道分流至相对应的余热锅炉6中的低压蒸汽回路9和高/中压蒸汽回路16的进口，除氧器24的蒸汽进口与低压蒸汽回路9的出口管路连通。本实施例通过蒸汽加热给水的方法除去水中的氧，避免高温下氧腐蚀装置中的各个设备。
作为优选，如图2所示的一拖一模式下的多功能LNG浮式发电装置还包括一个除氧器24，除氧器24对应设置一个余热锅炉6，凝水输送泵10的泵出口通过管道分流至除氧器24中，除氧器24均通过管道分流至余热锅炉6中的低压蒸汽回路9和高/中压蒸汽回路16的进口，除氧器24的蒸汽进口与低压蒸汽回路9的出口管路连通。
具体地，凝水输送泵10的泵出口与除氧器24之间的管道上还接有补水管26；余热锅炉6的排污口通过管道连通有锅炉排污缓冲罐25，锅炉排污缓冲罐25的气相出口通过管道连通至各个除氧器24，锅炉排污缓冲罐25的排污口连通至多功能LNG浮式发电装置的外部。在整个蒸汽循环过程中会有水的损失，余热锅炉6会从外界不断补充损失的水。在整个蒸汽回路中会产生部分污水，污水从余热锅炉6中排入锅炉排污缓冲罐25中，部分蒸汽回流到除氧器24中，污水则从锅炉排污缓冲罐25中排出，保证了水体的清洁和循环利用。
具体地，如图7所示的海水淡化系统，多功能LNG浮式发电装置还包括海水淡化系统，海水淡化系统包括海水箱150，海水箱150上连通有进水管，海水箱150通过第一管路依次连通超滤模块151、超滤产水箱152、海水反渗透模块153、一级反渗透水箱154、二次反渗透模块155、脱盐水箱156、去离子模块157和去离子水箱158，去离子水箱158通过出水管连通至补水管26的的进水口；一级反渗透水箱154的出水口通过第二管路连通饮用水后处理模块159，饮用水后处理模块159的出水口用于外供饮用水；一级反渗透水箱154通过第三管路连通淡水日用系统。
本实施例通过上述海水淡化系统生产三部分水，即外供饮用水、本实施例的浮式发电装置的日用淡水和燃气-蒸汽联合循环发电机组的余热锅炉6补水(去离子水)。来自海水箱150的海水通过超滤模块151后产生干净海水，达到海水反渗透模块153的进水要求并通过超滤产水箱152输送至海水反渗透模块153，制成的初级淡水储存在一级反渗透水箱154中，一部分淡水可供本实施例的浮式发电装置的淡水日用系统，大部分淡水经饮用水后处理模块159调节PH、加氯及添加矿物质达到饮用水标准后对外供水，来自一级反渗透水箱154的淡水经二次反渗透模块155后制成脱盐水储存在脱盐水箱156，经去离子模块157后制成去离子水，储存在去离子水箱158中，供余热锅炉6补水。本实施例可充分利用浮式发电装置上的各个资源，净化并淡化成多种可供不同需求的水资源，并可利用本实施例的浮式发电装置所发生的电力进行淡化，节能环保，本实施例不仅仅用于码头发电，还可适于远洋作业时缺水干燥苛刻的环境中。
进一步地，如图8所示的制冷系统，第一换热流程201为气化加热器2的壳程，第二换热流程202为气化加热器2的管程；第三换热流程301为第一换热器3的壳程，第四换热流程302为第一换热器3的管程；第三换热流程301的出口和第二换热流程202的进口之间的管路中连通有第二换热器161；第二换热器161的管程出口通过第二中央管道162分流至多个用户端，多个用户端通过管道汇流至溴化锂制冷机组163的冷冻水回流口，溴化锂制冷机组163的冷冻水出口通过管道连通至第二中央管道162的进口，第二换热器161的管程进口连通多个用户端的汇流管道的中部；溴化锂制冷机组163的冷却水进出口通过管道与户外冷却塔164连通成冷却回路；溴化锂制冷机组163的驱动热源进口通过管道连通至蒸汽轮机15的蒸汽出口，溴化锂制冷机组163的驱动热源出口通过第三换热器165连通至凝水储存舱102。
本实施例的上述工艺流程组成了制冷系统，本系统实现两种方式的制冷：利用LNG气化时释放大量冷能的特性，和以蒸汽热能为动力驱动溴化锂溶液浓缩汽化，利用汽化时要吸收热量的特性进行制冷。其中，制冷方式一，在第三换热流程301和第二换热流程202之间的回路中,LNG在气化加热器2中气化时将中间热媒冷却至低温，部分低温热媒进入第一换热器3中被低压蒸汽加热至一定温度，之后再进入第二换热器161中与冷冻水(冷媒水)换热，换热后的热媒进入第三换热流程301和第二换热流程202之间的热媒回路中继续循环，冷冻水在第二换热器161中被冷却后提供给各个用户使用。制冷方式二，从蒸汽轮机15中抽取部分一定压力的蒸汽，引入溴化锂制冷机组163作为驱动热源，从溴化锂制冷机组163出来的蒸汽凝水经过第三换热器165降至一定温度，再输入凝水储存舱102，冷冻水(冷媒水)进入溴化锂制冷机组163被冷却之后提供给各个用户。用户使用后的冷冻水再返回制冷单元被重新冷却。根据制冷量的需求可以选择以上一种或两种方式制冷，产生的冷量可分配给多个用户使用。本实施例可充分利于两种余热资源进行制冷，节能环保，因此，本实施例不仅仅用于码头发电，还可适于远洋作业时炎热苛刻的环境中。
进一步地，船型浮体1的甲板上还安装有露天甲板排架19，露天甲板排架19用于设置电线或电缆架以输出变压器室101变压后的电能，便于电力输出。
可选地，船型浮体1的甲板上还安装有多个用于将LNG浮式发电装置系泊在码头边上的系泊绞车20，船型浮体1通过其甲板上的系泊绞车20收紧缆绳把船体紧附在码头上，实现其稳定系泊，因此本实施例的LNG浮式发电装置系泊于码头上，停靠稳固。
另一个可选的方案为：船型浮体1的甲板上还安装有多个连接杆22，每个连接杆22上均设有定位套2201，定位套2201用于套接码头边上的定位桩21。定位桩21首先打入泥线以下一定深度，船型浮体1拖入定位桩21间的空间，然后船体两侧有连接杆22，连接杆22与定位桩21连接起来，实现其稳定系泊。
进一步地，LNG储存舱103为C型罐、B型罐或薄膜型舱，本实施例的船型浮体1可设置不同舱型的LNG储存舱103，适用范围广。LNG储存舱103也可以采用其他形式，如A型罐等。
进一步地，蒸汽轮机15和第二发电机18设于船型浮体1的内部或甲板上，便于空间利用及实际布置优化，方便船体设备布局。
综上所述，本实施例的工作原理：LNG通过本实施例的LNG浮式发电装置上的LNG接收平台12把LNG运输船上的LNG通过管道转运到船型浮体1内的各个LNG储存舱103中。在此装置运行的过程中，供给燃气轮机5做功的天然气来自两条通道，一条是来自船型浮体1中自然蒸发的BOG，BOG通过管道输入到BOG压缩机13中，此BOG压缩机13由电动马达23驱动，压缩后的BOG进入冷却器14中进行降温，然后进入到各个燃气轮机5的燃烧室燃烧做功。另一条通道是各个LNG储存舱103中的LNG通过深潜泵7输入到气化加热器2中，气化后产生的天然气与BOG压缩冷却后的天然气汇合，然后输入到各燃气轮机5的燃烧室燃烧做功。各燃气轮机5的进气端均同轴连接第一发电机8，各燃气轮机5的废气排出端均连接一台余热锅炉6，各余热锅炉利均用废气热量为两条蒸汽回路进行加热，一条为高/中压蒸汽回路16，另一条为低压蒸汽回路9。从多台余热锅炉6产生的高/中压蒸汽回路16一同输入到一台蒸汽轮机15中做功，蒸汽轮机15同轴连接第二发电机18，最终第二发电机18产生的电力输送给变压器室101。做功后的蒸汽通过冷凝设备17后变成液态水并存储在凝水储存舱102中。从多台余热锅炉6的低压蒸汽回路9中产生低压蒸汽通过管道输入到第一换热器3的第四换热流程302中，并与第一换热流程201中的热媒进行热交换，热媒在第三换热流程301和第二换热流程202两者间进行闭式循环回路，以使低压蒸汽回路9中的热量传输到气化加热器2中用于LNG的气化和加热。通过第一换热器3后的低压蒸汽变为液态水并输入到凝水储存舱102中存储。凝水储存舱102中的水通过深潜泵7泵入各余热锅炉6中的高/中压蒸汽回路16和低压蒸汽回路9中进行加热蒸发。由第一发电机8和第二发电机18产生的电力通过电缆连接到变压器室101中，变压后的电能通过露天甲板排架19输出电能。在整个蒸汽回路中会产生部分污水，污水从余热锅炉6中排入锅炉排污缓冲罐25中，部分蒸汽回流到除氧器24中，污水则从锅炉排污缓冲罐25中排出，保证了水体的清洁和循环利用。本实施例通过除氧器24蒸汽加热给水的方法除去水中的氧，避免高温下氧腐蚀装置中的各个设备。自此完成燃气-蒸汽联合循环的发电全过程。
实施例二：
实施例二为优选的方案，实施例二与实施例一区别在于：燃气轮机5和余热锅炉6的数量均为四个，船型浮体1的甲板上还设有两台蒸汽轮机15，每个余热锅炉6中还均穿设有高/中压蒸汽回路16，两个高/中压蒸汽回路16的出汽端均通过管道汇集于一台蒸汽轮机15的进汽口中，另外两个高/中压蒸汽回路16的出汽端均通过管道汇集于另一台蒸汽轮机15的进汽口中，两台蒸汽轮机15的出汽端均通过冷凝设备17连通至凝水储存舱102，每台蒸汽轮机15的输出轴上均连接有第二发电机18，各第二发电机18的电力输出端也均电缆连接至变压器室101；其他结构同实施例一。本实施例采用了四拖二的模式，进一步增大了LNG发电规模。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。由本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。