一种基于储罐BOG的联供系统的制作方法

本技术涉及能源利用，更为具体来说，本技术为一种基于储罐bog的联供系统。

背景技术：

1、液化天然气(lng)储罐处于静置状态或是处于卸船、装车造成罐内lng的扰动状态，储存在罐内的lng都会因吸热产生蒸发气(bog)。现有lng接收站bog的处理流程有两种，一种是bog被直接压缩输送；另一种是bog被再冷凝后回流到储罐内。采用bog直接压缩方式，即从lng储罐排出的bog被送往压缩机房进行加压后送入天然气管道供下游城市燃气用户使用。这种情况下，bog的冷能不被回收，同时，对大量的bog进行加压也要消耗大量的能源。

2、燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的电化学装置。不同于一般电池，只要保证燃料的连续供应，燃料电池就会持续发电。燃料电池不需要像燃气内燃机、燃气轮机那样通过燃料燃烧驱动动力装置发电，而是靠电化学反应发电，这使得整个工作过程十分安静、无污染，发电效率比传统的发电方式高2～3倍，实现真正的零排放。固体氧化物燃料电池(sofc)是目前世界上效率最高的发电技术，运行温度可达800℃～1000℃，不排放nox、sox及固体颗粒物，这将有助于加快实现能源战略转型。

3、因此，如何结合燃料电池对bog进行合理利用，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种基于储罐bog的联供系统，能够回收bog的冷能进行发电并将bog作为燃料电池的燃料，形成基于bog冷能发电与燃料电池联供系统，提高燃料电池的综合效率和联供系统的适应性。

2、为实现上述的技术目的，本实用新型实施例公开了一种基于储罐bog的联供系统，包括储罐、第一换热器、第二换热器、缓冲罐和燃料电池，所述储罐内储存有lng，储罐内lng蒸发形成的bog通过安装在储罐顶部的加压泵经第一换热器的一次侧进入缓冲罐内，缓冲罐内的bog作为燃料电池的燃料，所述燃料电池产生的电能通过第一导电排输送至供电母线，燃料电池的冷却水进口和出口连接于所述第二换热器的二次侧通过水泵形成第一热交换循环回路，第二换热器的一次侧与第一换热器的二次侧连接形成第二热交换循环回路，所述第一换热器的二次侧出口和第二换热器的一次侧进口之间的管路上安装有工质泵，第一换热器的二次侧进口和第二换热器的一次侧出口之间的管路上安装有膨胀机，所述膨胀机的输出轴连接有发电机，所述发电机产生的电能通过第二导电排输送至供电母线，所述供电母线上连接有第一变压器，供电母线的一端通过第二变压器连接有公用电网母线，供电母线的另一端通过第三变压器连接有用户内网母线。

3、进一步的，本实用新型一种基于储罐bog的联供系统，其中还包括吸收式冷水机组，所述吸收式冷水机组的进水口与燃料电池冷却水的出水口连通，吸收式冷水机组的出水口与第二换热器的二次侧进口连通，吸收式冷水机组上还设有冷水循环接口。

4、进一步的，本实用新型一种基于储罐bog的联供系统，其中还包括浸没式燃烧气化器，所述浸没式燃烧气化器的一次侧进水口与燃料电池的冷却水出口连通，浸没式燃烧气化器的一次侧出水口与第二换热器的二次侧进口连通，浸没式燃烧气化器的二次侧进气口通入lng，浸没式燃烧气化器的二次侧出气口与城市燃气管路连通，浸没式燃烧气化器上还设有热水循环接口。

5、进一步的，本实用新型一种基于储罐bog的联供系统，其中所述水泵安装于第二换热器的二次侧出口和燃料电池的冷却水进口之间的管路上，所述第二换热器的二次侧进口和燃料电池的冷却水出口之间的管路上按照水流方向依次安装有第一开关阀和第二开关阀。

6、进一步的，本实用新型一种基于储罐bog的联供系统，其中所述燃料电池的冷却水出口和吸收式冷水机组的进水口之间的管路上安装有第三开关阀，所述吸收式冷水机组的出水口和第二换热器的二次侧进水口之间的管路上安装有第四开关阀，所述第四开关阀的一端与吸收式冷水机组的出水口连通，第四开关阀的另一端与第一开关阀和第二开关阀之间的管路连通。

7、进一步的，本实用新型一种基于储罐bog的联供系统，其中所述浸没式燃烧气化器的一次侧进水口和燃料电池的冷却水出口之间的管路上安装有第五开关阀，所述浸没式燃烧气化器的一次侧出水口和第二换热器的二次侧进口之间的管路上安装有第六开关阀，所述第六开关阀的出水口与第二开关阀和第二换热器的二次侧进口之间的管路连通。

8、进一步的，本实用新型一种基于储罐bog的联供系统，其中所述缓冲罐与城市燃气管路之间的管路上安装有供气泵，所述供气泵的出口和浸没式燃烧气化器的二次侧出气口共同与城市燃气管路连通。

9、进一步的，本实用新型一种基于储罐bog的联供系统，其中所述缓冲罐与浸没式燃烧气化器之间连接有补气管路，所述补气管路上安装有补气开关阀。

10、本实用新型一种基于储罐bog的联供系统与现有技术相比，具有以下优点：该系统包括储罐、第一换热器、第二换热器、缓冲罐和燃料电池等核心部件，通过一系列热交换和能量转换过程，实现了bog冷能的回收与利用，提高了燃料电池的综合效率和联供系统的适应性。储罐为系统的起点，内部储存有lng。在储罐中，部分lng会蒸发形成bog。这些bog通过安装在储罐顶部的加压泵加压后，经过第一换热器的一次侧，进一步进入缓冲罐内。在此过程中，bog的冷能得到了有效利用，为系统提供了冷能。同时，经过加压后的bog作为燃料被送入燃料电池，实现了其作为能源的再利用。燃料电池通过化学反应将bog中的化学能转化为电能。产生的电能直接输送至供电母线。此外，燃料电池在工作过程中会产生的热量通过冷却水进行散发。冷却水的进口和出口连接于第二换热器的二次侧，形成了第一热交换循环回路。通过这一回路，燃料电池产生的热量利用bog的冷能得以传递和散发，保证了燃料电池的稳定运行。第二换热器的一次侧与第一换热器的二次侧连接，形成了第二热交换循环回路。在这一回路中，工质泵负责驱动循环工质在回路中流动，而膨胀机则利用工质的压力能和热能进行发电。膨胀机的输出轴连接有发电机，发电机将膨胀机输出的机械能转化为电能，再次输送至供电母线，供电母线上连接有第一变压器，供电母线的一端通过第二变压器连接有公用电网母线，供电母线的另一端通过第三变压器连接有用户内网母线。本实用新型的创新之处在于将bog的冷能回收与发电、燃料电池能源利用相结合，形成了一种高效的联供系统。通过这一系统，不仅通过一系列热交换和能量转换过程，实现了bog的有效利用和能源的高效回收，提高了燃料电池的综合效率，还增强了联供系统的适应性和可靠性。此外，该系统还具有结构简单、操作方便、维护成本低等优点。

技术特征：

1.一种基于储罐bog的联供系统，其特征在于：包括储罐、第一换热器、第二换热器、缓冲罐和燃料电池，所述储罐内储存有lng，储罐内lng蒸发形成的bog通过安装在储罐顶部的加压泵经第一换热器的一次侧进入缓冲罐内，缓冲罐内的bog作为燃料电池的燃料，所述燃料电池产生的电能通过第一导电排输送至供电母线，燃料电池的冷却水进口和出口连接于所述第二换热器的二次侧通过水泵形成第一热交换循环回路，第二换热器的一次侧与第一换热器的二次侧连接形成第二热交换循环回路，所述第一换热器的二次侧出口和第二换热器的一次侧进口之间的管路上安装有工质泵，第一换热器的二次侧进口和第二换热器的一次侧出口之间的管路上安装有膨胀机，所述膨胀机的输出轴连接有发电机，所述发电机产生的电能通过第二导电排输送至供电母线，所述供电母线上连接有第一变压器，供电母线的一端通过第二变压器连接有公用电网母线，供电母线的另一端通过第三变压器连接有用户内网母线。

2.根据权利要求1所述的一种基于储罐bog的联供系统，其特征在于：还包括吸收式冷水机组，所述吸收式冷水机组的进水口与燃料电池冷却水的出水口连通，吸收式冷水机组的出水口与第二换热器的二次侧进口连通，吸收式冷水机组上还设有冷水循环接口。

3.根据权利要求2所述的一种基于储罐bog的联供系统，其特征在于：还包括浸没式燃烧气化器，所述浸没式燃烧气化器的一次侧进水口与燃料电池的冷却水出口连通，浸没式燃烧气化器的一次侧出水口与第二换热器的二次侧进口连通，浸没式燃烧气化器的二次侧进气口通入lng，浸没式燃烧气化器的二次侧出气口与城市燃气管路连通，浸没式燃烧气化器上还设有热水循环接口。

4.根据权利要求3所述的一种基于储罐bog的联供系统，其特征在于：所述水泵安装于第二换热器的二次侧出口和燃料电池的冷却水进口之间的管路上，所述第二换热器的二次侧进口和燃料电池的冷却水出口之间的管路上按照水流方向依次安装有第一开关阀和第二开关阀。

5.根据权利要求4所述的一种基于储罐bog的联供系统，其特征在于：所述燃料电池的冷却水出口和吸收式冷水机组的进水口之间的管路上安装有第三开关阀，所述吸收式冷水机组的出水口和第二换热器的二次侧进水口之间的管路上安装有第四开关阀，所述第四开关阀的一端与吸收式冷水机组的出水口连通，第四开关阀的另一端与第一开关阀和第二开关阀之间的管路连通。

6.根据权利要求5所述的一种基于储罐bog的联供系统，其特征在于：所述浸没式燃烧气化器的一次侧进水口和燃料电池的冷却水出口之间的管路上安装有第五开关阀，所述浸没式燃烧气化器的一次侧出水口和第二换热器的二次侧进口之间的管路上安装有第六开关阀，所述第六开关阀的出水口与第二开关阀和第二换热器的二次侧进口之间的管路连通。

7.根据权利要求6所述的一种基于储罐bog的联供系统，其特征在于：所述缓冲罐与城市燃气管路之间的管路上安装有供气泵，所述供气泵的出口和浸没式燃烧气化器的二次侧出气口共同与城市燃气管路连通。

8.根据权利要求7所述的一种基于储罐bog的联供系统，其特征在于：所述缓冲罐与浸没式燃烧气化器之间连接有补气管路，所述补气管路上安装有补气开关阀。

技术总结
本技术公开了一种基于储罐BOG的联供系统，将储罐内LNG蒸发形成的BOG通过加压泵经第一换热器的一次侧进入缓冲罐内作为燃料电池的燃料，燃料电池产生的电能输送至供电母线，燃料电池的冷却水进口和出口连接于第二换热器的二次侧形成第一热交换循环回路，第二换热器的一次侧与第一换热器的二次侧连接形成第二热交换循环回路，第二热交换循环回路上安装有工质泵和膨胀机，膨胀机的输出轴连接有发电机，发电机产生的电能输送至供电母线，供电母线上连接有第一变压器，供电母线的一端连接有公用电网母线，另一端连接有用户内网母线。本技术能够形成基于BOG冷能发电与燃料电池联供系统，提高燃料电池的综合效率和联供系统的适应性。

技术研发人员：赖建波,白俊,常旭宁,张奕,候谨城,王佩广,郭保玲
受保护的技术使用者：北京市燃气集团有限责任公司
技术研发日：20240424
技术公布日：2024/11/28