一种利用液化天然气梯级冷能进行发电的工艺及装置 |
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| 申请号 | CN201610152158.X | 申请日 | 2016-03-17 | 公开(公告)号 | CN105649698A | 公开(公告)日 | 2016-06-08 |
| 申请人 | 中国海洋石油总公司; 中海石油炼化有限责任公司; 中海油山东化学工程有限责任公司; | 发明人 | 徐国峰; 李德强; 仇德朋; 庄肃霞; 梁金鹏; 郭雷; 贺同强; 郭振国; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种利用 液化 天然气 梯级 冷能进行发电的工艺及装置，所述的发电的工艺步骤如下：将来自LNG储罐的低压 液化天然气 分成两股，一股通过LNG接收站高压输送 泵 进入浸没燃烧式 汽化 器 气化 后通过外输管网外输；来自LNG储罐的另外一股低压液化天然气经过高压输送泵加压成为高压LNG，高压LNG分别进入一级 朗肯循环 和二级朗肯循环，从而辅助一级朗肯循环和二级朗肯循环发电；之后高压LNG气化为气态天然气，并进入天然气外输管网与来自浸没燃烧式汽化器的天然气合并后外输。本发明利用横向两级朗肯循环发电系统发电，独立设置LNG外输高压泵以及空温式汽化器，可以兼顾LNG接收站调峰的需要，操作灵活方便。利用LNG冷能发电，节能效果更加突出。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种利用液化天然气梯级冷能进行发电的工艺，其特征在于，该发电的工艺步骤如下： |
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| 说明书全文 | 一种利用液化天然气梯级冷能进行发电的工艺及装置技术领域背景技术[0002] 天然气以其高效、优质、清洁等优异的性能以及广泛的用途，已成为世界各国普遍看好的一种安全、清洁的能源。天然气液化后体积减小为原来的1/600，便于长距离输送，LNG通过船运到站后，需要将液态LNG转化气态，过程中释放大约830～860MJ/t的冷量，传统方法是使LNG直接通过海水气化器（ORV）气化，大量冷能被海水白白带走而没被利用，尤其在海水水质较差或内陆地区的LNG接收站多采用浸没燃烧式汽化器（SCV）进行LNG气化，不仅造成LNG冷能的浪费，同时还将增加LNG作为燃料的使用量，造成极大的能源浪费。 [0003] 在LNG冷能的利用各种技术中，最具有实际可行性、利用彻底性同时也最可能大规模利用LNG冷能的方法就是用于发电。主要有两个方面考虑：一方面，LNG冷能用于发电系统，因其产业链很短，基本不受其它外界因素干扰，而其它的LNG冷能利用方式产业链都很长，容易受到市场、资源、环境、运输等诸多因素的影响。另一方面，利用LNG冷能发电，可回收LNG大部分温度段的冷能，而其它的冷能利用方式主要针对某区段温度梯度的LNG部分少量冷能进行回收。 发明内容[0004] 本发明的技术任务是提供一种利用液化天然气梯级冷能进行发电的工艺及装置。 [0005] 本发明的技术任务是按以下方式实现的，该发电的工艺步骤如下：a）将来自LNG储罐的低压液化天然气分成两股，一股通过LNG接收站高压输送泵加压到 5～10MPaG，进入浸没燃烧式汽化器气化到0℃后通过外输管网外输； b）来自LNG储罐的另外一股低压液化天然气经过高压输送泵加压到5～10MPaG成为高压LNG，高压LNG分别进入一级朗肯循环和二级朗肯循环，并分别将一级朗肯循环的1#工质和二级朗肯循环的2#工质冷凝；高压LNG在一级冷凝器和二级冷凝器中吸热气化为气态天然气，天然气温度为-38℃，天然气进入空温式汽化器加热到0℃，进入天然气外输管网与来自浸没燃烧式汽化器的天然气合并后外输； c）一级朗肯循环中循环1#工质通过一级工质泵加压到2～3.5MPaG后进入一级蒸发器，经过与高温水进行热交换，1#工质温度由-70～-95℃升高到10～20℃后进入到一级汽轮机，1#工质在一级汽轮机中膨胀做功，带动一级发电机发电外输；1#工质在一级汽轮机出口温度为-70～-90℃，压力为0.1～0.3MpaG；1#工质进入一级冷凝器，通过与高压LNG进行换热，在一级冷凝器出口温度降为-75～-95℃并且冷凝为液体，然后进入一级工质泵进行循环； d）二级朗肯循环中循环2#工质通过二级工质泵加压到0.5～1.0MPaG后进入二级蒸发器，经过与高温水进行热交换，2#工质温度由-41～-60℃升高到10～20℃后进入到二级汽轮机，2#工质在二级汽轮机中膨胀做功，带动二级发电机发电外输；2#工质在二级汽轮机出口温度为-30～-60℃，压力为0.1～0.3MpaG；2#工质进入二级冷凝器，通过与高压LNG进行换热，在二级冷凝器出口温度降为-41～-60℃并且冷凝为液体，然后进入二级工质泵进行循环。 [0006] 所述的二级朗肯循环中循环不需要工作，而一级朗肯循环中循环需要正常工作时，一级朗肯循环中换热后的高压LNG与另一股来自LNG接收站高压输送泵出口的LNG汇合后进入浸没燃烧式汽化器，气化并加热到0℃后进入外输管网外输。 [0007] 该利用液化天然气梯级冷能进行发电的装置包括LNG储罐，一级朗肯循环装置，二级朗肯循环装置，空温式汽化器和浸没燃烧式汽化器；LNG储罐通过管道分别与LNG接收站高压输送泵和至少一个高压LNG输送泵连通，LNG接收站高压输送泵的出口通过管道与浸没燃烧式汽化器连通，浸没燃烧式汽化器的出口通过管道与外输管网连通； 高压LNG输送泵的出口通过管道与一级朗肯循环装置中的一级冷凝器连通，一级冷凝器的出口通过管道分别与浸没燃烧式汽化器、二级朗肯循环装置中的二级冷凝器连通；二级冷凝器的出口通过管道与至少两个空温式汽化器连通，空温式汽化器的出口通过管道与浸没燃烧式汽化器的出口管道连通。 [0008] 所述的一级朗肯循环装置包括一级蒸发器、一级汽轮机、一级发电机、一级冷凝器和1#工质储罐；1#工质储罐的出口通过管道与一级工质泵连通，一级工质泵的出口通过管道与一级蒸发器连通，一级蒸发器的出口通过管道与一级汽轮机连通，一级汽轮机与一级发电机连接；一级汽轮机的出口通过管道与一级冷凝器的工质循环进口连通，一级冷凝器的工质循环出口通过管道与一级工质泵的进口连通。 [0009] 所述的二级朗肯循环装置包括二级蒸发器、二级汽轮机、二级发电机、二级冷凝器和2#工质储罐；2#工质储罐的出口通过管道与二级工质泵连通，二级工质泵的出口通过管道与二级蒸发器连通，二级蒸发器的出口通过管道与二级汽轮机连通，二级汽轮机与二级发电机连接；二级汽轮机的出口通过管道与二级冷凝器的工质循环进口连通，二级冷凝器的工质循环出口通过管道与二级工质泵的进口连通。 [0010] 所述的高压LNG输送泵设置有两个或两个以上时，两个或两个以上的高压LNG输送泵并联设置。 [0011] 所述的空温式汽化器设置有两个或两个以上时，两个或两个以上的空温式汽化器并联设置。 [0012] 本发明的一种利用液化天然气梯级冷能进行发电的工艺及装置和现有技术相比，利用横向两级朗肯循环发电系统发电，独立设置LNG外输高压泵以及空温式汽化器，可以兼顾LNG接收站调峰的需要，操作灵活方便。横向两级LNG冷能朗肯发电系统循环效率、每吨LNG发电量和冷能利用率均较高。同时LNG接收站在海水水质不能满足海水汽化器（ORV）或缺水的场合多采用浸没燃烧式汽化器（SCV）进行气化LNG，在这种情况下，利用LNG冷能发电，节能效果更加突出。附图说明 [0013] 附图1为一种利用液化天然气梯级冷能进行发电的工艺及装置的结构示意图。 [0014] 图中：1、一级工质泵，2、一级蒸发器，3、一级汽轮机，4、一级发电机，5、一级冷凝器，6、1#工质储罐，7、二级工质泵，8、二级蒸发器，9、二级汽轮机，10、二级发电机，11、二级冷凝器，12、2#工质储罐，13、高压LNG输送泵，14、空温式汽化器，15、LNG接收站高压输送泵，16、浸没燃烧式汽化器，17、LNG储罐。 具体实施方式[0015] 实施例1：组装该利用液化天然气梯级冷能进行发电的装置： 该发电的装置包括LNG储罐17，一级朗肯循环装置，二级朗肯循环装置，空温式汽化器 14和浸没燃烧式汽化器16； LNG储罐17通过管道分别与LNG接收站高压输送泵15和一个高压LNG输送泵13连通，LNG接收站高压输送泵15的出口通过管道与浸没燃烧式汽化器16连通，浸没燃烧式汽化器16的出口通过管道与外输管网连通； 高压LNG输送泵13的出口通过管道与一级朗肯循环装置中的一级冷凝器5连通，一级冷凝器5的出口通过管道分别与浸没燃烧式汽化器16、二级朗肯循环装置中的二级冷凝器11连通；二级冷凝器11的出口通过管道与两个并联设置的空温式汽化器14连通，空温式汽化器14的出口通过管道与浸没燃烧式汽化器16的出口管道连通；上述的两个并联设置的空温式汽化器14，一个正常运行，一个用来除霜。 [0016] 所述的一级朗肯循环装置包括一级蒸发器2、一级汽轮机3、一级发电机4、一级冷凝器5和1#工质储罐6；1#工质储罐6的出口通过管道与一级工质泵1连通，一级工质泵1的出口通过管道与一级蒸发器2连通，一级蒸发器2的出口通过管道与一级汽轮机3连通，一级汽轮机3与一级发电机4连接；一级汽轮机3的出口通过管道与一级冷凝器5的工质循环进口连通，一级冷凝器5的工质循环出口通过管道与一级工质泵1的进口连通。 [0017] 所述的二级朗肯循环装置包括二级蒸发器8、二级汽轮机9、二级发电机10、二级冷凝器11和2#工质储罐12；2#工质储罐12的出口通过管道与二级工质泵7连通，二级工质泵7的出口通过管道与二级蒸发器8连通，二级蒸发器8的出口通过管道与二级汽轮机9连通，二级汽轮机9与二级发电机10连接；二级汽轮机9的出口通过管道与二级冷凝器11的工质循环进口连通，二级冷凝器11的工质循环出口通过管道与二级工质泵7的进口连通。 [0018] 实施例2：组装该利用液化天然气梯级冷能进行发电的装置： 该发电的装置包括LNG储罐17，一级朗肯循环装置，二级朗肯循环装置，空温式汽化器 14和浸没燃烧式汽化器16； LNG储罐17通过管道分别与LNG接收站高压输送泵15和两个并联设置的高压LNG输送泵 13连通，LNG接收站高压输送泵15的出口通过管道与浸没燃烧式汽化器16连通，浸没燃烧式汽化器16的出口通过管道与外输管网连通； 高压LNG输送泵13的出口通过管道与一级朗肯循环装置中的一级冷凝器5连通，一级冷凝器5的出口通过管道分别与浸没燃烧式汽化器16、二级朗肯循环装置中的二级冷凝器11连通；二级冷凝器11的出口通过管道与三个并联设置的空温式汽化器14连通，空温式汽化器14的出口通过管道与浸没燃烧式汽化器16的出口管道连通，上述的三个并联设置的空温式汽化器14，两个正常运行，一个用来除霜。 [0019] 所述的一级朗肯循环装置包括一级蒸发器2、一级汽轮机3、一级发电机4、一级冷凝器5和1#工质储罐6；1#工质储罐6的出口通过管道与一级工质泵1连通，一级工质泵1的出口通过管道与一级蒸发器2连通，一级蒸发器2的出口通过管道与一级汽轮机3连通，一级汽轮机3与一级发电机4连接；一级汽轮机3的出口通过管道与一级冷凝器5的工质循环进口连通，一级冷凝器5的工质循环出口通过管道与一级工质泵1的进口连通。 [0020] 所述的二级朗肯循环装置包括二级蒸发器8、二级汽轮机9、二级发电机10、二级冷凝器11和2#工质储罐12；2#工质储罐12的出口通过管道与二级工质泵7连通，二级工质泵7的出口通过管道与二级蒸发器8连通，二级蒸发器8的出口通过管道与二级汽轮机9连通，二级汽轮机9与二级发电机10连接；二级汽轮机9的出口通过管道与二级冷凝器11的工质循环进口连通，二级冷凝器11的工质循环出口通过管道与二级工质泵7的进口连通。 [0021] 上述利用液化天然气梯级冷能进行发电装置的工艺步骤如下：a）将来自LNG储罐17的低压液化天然气分成两股，一股通过LNG接收站高压输送泵15加压到5～10MPaG，进入浸没燃烧式汽化器16气化到0℃后通过外输管网外输； b）来自LNG储罐17的另外一股低压液化天然气经过高压LNG输送泵13加压到5～10MPaG成为高压LNG，高压LNG分别进入一级朗肯循环和二级朗肯循环，并分别将一级朗肯循环的 1#工质和二级朗肯循环的2#工质冷凝；高压LNG在一级冷凝器和二级冷凝器中吸热气化为气态天然气，天然气温度为-38℃，天然气进入空温式汽化器14加热到0℃，进入天然气外输管网与来自浸没燃烧式汽化器16的天然气合并后外输； c）一级朗肯循环中循环1#工质通过一级工质泵1加压到2～3.5MPaG后进入一级蒸发器 2，经过与高温水进行热交换，1#工质温度由-70～-95℃升高到10～20℃后进入到一级汽轮机3，1#工质在一级汽轮机3中膨胀做功，带动一级发电机4发电外输；1#工质在一级汽轮机3出口温度为-70～-90℃，压力为0.1～0.3MpaG；1#工质进入一级冷凝器5，通过与高压LNG进行换热，在一级冷凝器5出口温度降为-75～-95℃并且冷凝为液体，然后进入一级工质泵1进行循环； d）二级朗肯循环中循环2#工质通过二级工质泵7加压到0.5～1.0MPaG后进入二级蒸发器8，经过与高温水进行热交换，2#工质温度由-41～-60℃升高到10～20℃后进入到二级汽轮机9，2#工质在二级汽轮机9中膨胀做功，带动二级发电机10发电外输；2#工质在二级汽轮机9出口温度为-30～-60℃，压力为0.1～0.3MpaG；2#工质进入二级冷凝器11，通过与高压LNG进行换热，在二级冷凝器11出口温度降为-41～-60℃并且冷凝为液体，然后进入二级工质泵7进行循环。 [0022] e）二级朗肯循环中循环不需要工作，而一级朗肯循环中循环需要正常工作时，一级朗肯循环中换热后的高压LNG与另一股来自LNG接收站高压输送泵15出口的LNG汇合后进入浸没燃烧式汽化器16，气化并加热到0℃后进入外输管网外输。 [0023] 通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的几种具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。 |
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