一种LNG冷能发电与海水淡化系统及其综合利用方法
专利汇可以提供一种LNG冷能发电与海水淡化系统及其综合利用方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种LNG冷能发电与 海 水 淡化 系统，包括发电系统和 海水 淡化 系统，发电系统包括LNG 循环 泵 ，海水泵；一级发电单元，包括一级工质 蒸发 器 、加热器、一级 汽轮机 、一级LNG 蒸发器 、一级工质泵；二级发电单元，包括二级工质蒸发器、加热器、二级汽轮机、二级分流器、二级LNG蒸发器、二级混合器、二级工质泵；三级发电单元，包括三级工质蒸发器、三级汽轮机、三级分流器、三级LNG蒸发器、三级混合器、三级工质泵、热换器、三级LNG蒸发器； 海水淡化 系统包括热换器、四级LNG蒸发器、加热器、结晶器、洗涤器和融化器；还涉及上述系统的综合利用方法。本发明的优点在于：本发明能够保证发电工质与海水淡化所需冷能的 温度 的匹配。，下面是一种LNG冷能发电与海水淡化系统及其综合利用方法专利的具体信息内容。
1.一种LNG冷能发电与海水淡化系统，其特征在于：包括发电系统与海水淡化系统；
所述发电系统包括一LNG增压泵、一海水泵，还包括呈纵向阵列依次分布的一级发电单元，所述一级发电单元包括依次通过管道依次连接的一级汽轮机、一级LNG蒸发器、一级工质泵、一级工质蒸发器、加热器及在该闭环回路中循环的一级发电工质，其中，一级工质蒸发器的两端均具有一对一级热源输入端、一级热源输出端，其一端的一级热源输入端与一级工质泵相连，另一端的一级热源输出端与加热器的一个热源输入端相连，加热器对应的热源输出端与一级汽轮机相连，所述一级LNG蒸发器的两端均具有一对一级热源输入端、一级热源输出端，其一端的一级热源输入端与一级汽轮机相连，另一端的一级热源输入端与LNG循环泵相连，其中一个一级热源输出端与一级工质泵相连；
二级发电单元，所述二级发电单元包括依次通过管道连接形成闭环回路的二级工质蒸发器、加热器、二级汽轮机、二级分流器、二级LNG蒸发器、二级混合器、二级工质泵及在该闭环回路中循环的二级发电工质，其中，二级工质蒸发器的两端均具有一对二级热源输入端、二级热源输出端，其一端的二级热源输入端与二级工质泵相连，另一端的二级热源输出端与加热器的另一个热源输入端相连，加热器对应的热源输出端与二级汽轮机相连，二级分流器具有一个输入端、两个输出端，其输入端与二级汽轮机相连，其中一个输出端与一级工质蒸发器中与加热器相连一端的一级热源输入端相连，所述二级LNG蒸发器的两端均具有一对二级热源输入端、二级热源输出端，二级混合器具有两个输入端、一个输出端，二级LNG蒸发器一端的二级热源输入端与二级分流器的另一个输出端相连，另一端的二级热源输出端与二级混合器其中的一个输入端相连，二级热源输入端与一级LNG蒸发器中与一级汽轮机相连一端的一级热源输出端相连，二级混合器中的另一个输入端与一级工质蒸发器中与一级工质泵相连一端的一级热源输出端相连，二级混合器的输出端与二级工质泵相连；
三级发电单元，所述三级发电单元包括依次通过管道连接形成闭环回路的三级工质蒸发器、三级汽轮机、三级分流器、三级LNG蒸发器、三级混合器、三级工质泵、换热器及在该闭环回路中循环的三级发电工质，其中，三级混合器具有一个输出端、两个输入端，其输出端与三级工质泵相连，其中一个输入端与二级工质蒸发器中与二级工质泵相连一端的二级热源输出端相连，三级工质蒸发器的两端均具有一个三级热源输入端和一个三级热源输出端，其一端的一个三级热源输入端与海水工质泵相连，同侧的一个三级热源输出端与三级汽轮机相连，换热器的两端分别具有两个三级热源输入端、两个三级热源输出端，换热器其中一个热源输出端与三级工质蒸发器一端的一个三级热源输入端相连，对应的另一端的一个热源输入端与三级工质泵相连，所述三级分流器具有一个输入端、两个输出端，其输入端与三级汽轮机相连，其中一个输出端与二级工质蒸发器中与加热器相连一端的二级热源输入端相连，所述三级LNG蒸发器的一端具有一个三级热源输入端、一个三级热源输出端，三级热源输入端与三级分流器的另一个输出端相连，三级LNG蒸发器的另一端具有一个三级热源输出端、一个三级热源输入端，且该端的三级热源输入端与二级LNG蒸发器中与二级分流器相连一端的二级热源输出端相连，三级热源输出端与三级混合器的另一个输入端相连；
所述海水淡化系统包括混合器、分离器、加热器、热换器、海水淡化工质泵，海水泵,四级LNG蒸发器、结晶器、洗涤器和融化器，所述热换器串联设置在三级工质泵和三级工质蒸发器之间，换热器还具有一个输入端和输出端，所述结晶器一侧壁和底部中心分别具有输入端，结晶器上端中心与另一侧壁上具有输出端，四级LNG蒸发器的输出端与结晶器侧壁的输入端相连，且该相连的管道上还串联设置有混合器和海水淡化工质泵；结晶器顶部的输出端与四级LNG蒸发器的输入端相连，且该相连的管道上串联设置有分流器；结晶器侧壁的输出端与洗涤器底部相连,所述四级LNG蒸发器具有输入端和输出端，所述分流器的其中一个输出端与四级LNG蒸发器的其中一个输入端相连，四级LNG蒸发器对应的输出端与混合器的一个输入端相连；所述加热器具有3个输出端和3个输入端，所述分流器的其中一个输出端与加热器剩下的一个输入端相连，加热器对应的输出端与混合器的一个输入端相连，所述三级LNG蒸发器串联设置在三级分流器与三级混合器之间，同时也串联设置在二级LNG蒸发器与四级LNG蒸发器之间；
在结晶器与洗涤器之间还串联设置有抽盐水泵，融化器与洗涤器之间串联设置有抽水泵，洗涤器还具有一冰晶输出端和浓盐水输出端，所述冰晶输出端与融化器相连设置，融化器底部还具有两输出端，一输出端与结晶器底部中心的输入端相连，另一输出端与抽海水泵相连。
2.根据权利要求1所述的LNG冷能发电与海水淡化系统，其特征在于：所述一级发电工质为R1150。
3.根据权利要求1所述的LNG冷能发电与海水淡化系统，其特征在于：所述二级发电工质为R23。
4.根据权利要求1所述的LNG冷能发电与海水淡化系统，其特征在于：所述三级发电工质为R290。
5.根据权利要求1所述的LNG冷能发电与海水淡化系统，其特征在于：所述海水淡化工质为异丁烷。
6.一种实现权利要求1所述的LNG冷能发电与海水淡化系统的综合利用方法，其特征在于：所述综合利用方法首先是利用发电系统将高品位LNG冷能转换为电能，然后利用冷媒同时吸收发电系统完成后LNG与第三级发电工质中的冷能，再将冷媒送入海水淡化系统的结晶器与海水直接换热，并完成海水淡化过程。
7.根据权利要求6所述的LNG冷能发电与海水淡化系统的综合利用方法，其特征在于：
所述综合利用方法的步骤具体为：
a）各级发电工质吸收液化天然气冷能液化：将接近常压的液化天然气加压至8MPa，成高压LNG，高压LNG在LNG蒸发器中与各级气态发电工质换热，各级发电工质吸收LNG的冷能后全部液化；
b）朗肯循环发电：在一级发电单元中，在一级LNG蒸发器中液化后的发电工质经过工质泵增压至0.29MPa，先进入一级工质蒸发器中升温，然后进入加热器中在次升温，再进入透平膨胀机中膨胀做功，并带动发电机组发电；膨胀后的发电工质蒸汽重新回到一级LNG蒸发器中与LNG换热，完成一个循环；
在二级发电单元中，液化后的发电工质经过工质泵增压至0.57MPa，进入级二级工质蒸发器中升温，然后进入加热器中再次升温，再进入透平膨胀机中膨胀做功，并带动发电机组发电；膨胀后的发电工质蒸汽分成两股，分别进入二级LNG蒸发器与一级工质蒸发器中吸收LNG与第一级工质的冷能，变为液态后经过二级混合器重新混合成一股物流，重新进入工质泵增压完成一个循环；
在三级发电单元中，液化后的发电工质经过工质泵增压至0.73MPa，进入换热器与海水淡化工质换热，发电工质释放出冷能后，再利用热源海水在三级工质蒸发器中升温，然后进入透平膨胀机中膨胀做功，并带动发电机组发电；膨胀后的气态发电工质分成两股，分别进入二级工质蒸发器与三级LNG蒸发器中吸收第二工质与LNG的冷能，变为液态后经过三级混合器重新混合成一股物流，重新进入工质泵增压完成一个循环；
c) 第一二级发电工质，第三级发电工质与完成发电工艺后的LNG同时供冷海水淡化系统：在加热器中吸收了第一二级发电工质冷能的海水淡化工质，在换热器中吸收了第三级发电工质冷能的海水淡化工质与在四级LNG蒸发器中吸收了发电工艺后LNG冷能的海水淡化工质混合形成一股物流，在经海水淡化工质泵增压后进入结晶器，工质将冷能传递给海水后，从结晶器流出，被分成三股物流，一股进入换热器吸收第三级发电工质冷能，另一股进入四级LNG蒸发器中吸收发电工艺后LNG冷能，最后一股进入加热器吸收第一二级发电工质冷能，完成一个循环；
d）海水淡化过程：海水淡化工质吸收了LNG、第三级发电工质与第一二级发电工质中的冷能后，使自身温度降低，随后在结晶器中与预冷过的海水混合，此时海水放热结冰，变成冰盐水，海水淡化工质吸热气化变为蒸汽，完成这一过程后，海水与海水淡化工质自动分离，气化后的海水淡化工质被分成三股，分别进入四级LNG蒸发器、换热器与加热器中吸收LNG冷能完成一个循环；冰盐水则经过泵送入洗涤塔分离成冰晶和浓盐水，冰晶最后再进入融化器吸热融合，最终变成淡水。
一种LNG冷能发电与海水淡化系统及其综合利用方法
技术领域
背景技术
发明内容
一级发电单元，所述一级发电单元包括依次通过管道依次连接的一级汽轮机、一级LNG蒸发器、一级工质泵、一级工质蒸发器、加热器及在该闭环回路中循环的一级发电工质，其中，一级工质蒸发器的两端均具有一对一级热源输入端、一级热源输出端，其一端的一级热源输入端与一级工质泵相连，另一端的一级热源输出端与加热器的一个热源输入端相连，加热器对应的热源输出端与一级汽轮机相连，所述一级LNG蒸发器的两端均具有一对一级热源输入端、一级热源输出端，其一端的一级热源输入端与一级汽轮机相连，另一端的一级热源输入端与LNG循环泵相连，其中一个一级热源输出端与一级工质泵相连；
二级发电单元，所述二级发电单元包括依次通过管道连接形成闭环回路的二级工质蒸发器、加热器、二级汽轮机、二级分流器、二级LNG蒸发器、二级混合器、二级工质泵及在该闭环回路中循环的二级发电工质，其中，二级工质蒸发器的两端均具有一对二级热源输入端、二级热源输出端，其一端的二级热源输入端与二级工质泵相连，另一端的二级热源输出端与加热器的另一个热源输入端相连，加热器对应的热源输出端与二级汽轮机相连，二级分流器具有一个输入端、两个输出端，其输入端与二级汽轮机相连，其中一个输出端与一级工质蒸发器中与加热器相连一端的一级热源输入端相连，所述二级LNG蒸发器的两端均具有一对二级热源输入端、二级热源输出端，二级混合器具有两个输入端、一个输出端，二级LNG蒸发器一端的二级热源输入端与二级分流器的另一个输出端相连，另一端的二级热源输出端与二级混合器其中的一个输入端相连，二级热源输入端与一级LNG蒸发器中与一级汽轮机相连一端的一级热源输出端相连，二级混合器中的另一个输入端与一级工质蒸发器中与一级工质泵相连一端的一级热源输出端相连，二级混合器的输出端与二级工质泵相连；
三级发电单元，所述三级发电单元包括依次通过管道连接形成闭环回路的三级工质蒸发器、三级汽轮机、三级分流器、三级LNG蒸发器、三级混合器、三级工质泵、换热器及在该闭环回路中循环的三级发电工质，其中，三级混合器具有一个输出端、两个输入端，其输出端与三级工质泵相连，其中一个输入端与二级工质蒸发器中与二级工质泵相连一端的二级热源输出端相连，三级工质蒸发器的两端均具有一个三级热源输入端和一个三级热源输出端，其一端的一个三级热源输入端与海水工质泵相连，同侧的一个三级热源输出端与三级汽轮机相连，换热器的两端分别具有两个三级热源输入端、两个三级热源输出端，换热器其中一个热源输出端与三级工质蒸发器一端的一个三级热源输入端相连，对应的另一端的一个热源输入端与三级工质泵相连，所述三级分流器具有一个输入端、两个输出端，其输入端与三级汽轮机相连，其中一个输出端与二级工质蒸发器中与加热器相连一端的二级热源输入端相连，所述三级LNG蒸发器的一端具有一个三级热源输入端、一个三级热源输出端，三级热源输入端与三级分流器的另一个输出端相连，三级LNG蒸发器的另一端具有一个三级热源输出端、一个三级热源输入端，且该端的三级热源输入端与二级LNG蒸发器中与二级分流器相连一端的二级热源输出端相连，三级热源输出端与三级混合器的另一个输入端相连；
所述海水淡化系统包括混合器、分离器、加热器、热换器、海水淡化工质泵，海水泵,四级LNG蒸发器、结晶器、洗涤器和融化器，所述热换器串联设置在三级工质泵和三级工质蒸发器之间，换热器还具有一个输入端和输出端，所述结晶器一侧壁和底部中心分别具有输入端，结晶器上端中心与另一侧壁上分别具有输出端，四级LNG蒸发器的输出端与结晶器侧壁的输入端相连，且该相连的管道上还串联设置有混合器和海水淡化工质泵；结晶器顶部的输出端与四级LNG蒸发器的输入端相连，且该相连的管道上串联设置有分流器；结晶器侧壁的输出端与洗涤器底部相连,所述四级LNG蒸发器具有输入端和输出端，所述分流器的其中一个输出端与四级LNG蒸发器的其中一个输入端相连，四级LNG蒸发器对应的输出端与混合器的一个输入端相连；所述加热器具有3个输出端和3个输入端，所述分流器的其中一个输出端与加热器剩下的一个输入端相连，加热器对应的输出端与混合器的一个输入端相连，所述三级LNG蒸发器串联设置在三级分流器与三级混合器之间，同时也串联设置在二级LNG蒸发器与四级LNG蒸发器之间；
在结晶器与洗涤器之间还串联设置有抽盐水泵，融化器与洗涤器之间串联设置有抽水泵，洗涤器还具有一冰晶输出端和浓盐水输出端，所述冰晶输出端与融化器相连设置，融化器底部还具有两输出端，一输出端与结晶器底部中心的输入端相连，另一输出端与抽海水泵相连。
b）朗肯循环发电：在一级发电单元中，在一级LNG蒸发器中液化后的发电工质经过工质泵增压至0.29MPa，先进入一级工质蒸发器中升温，然后进入加热器中在次升温，再进入透平膨胀机中膨胀做功，并带动发电机组发电；膨胀后的发电工质蒸汽重新回到一级LNG蒸发器中与LNG换热，完成一个循环；
在二级发电单元中，液化后的发电工质经过工质泵增压至0.57MPa，进入级二级工质蒸发器中升温，然后进入加热器中再次升温，再进入透平膨胀机中膨胀做功，并带动发电机组发电；膨胀后的发电工质蒸汽分成两股，分别进入二级LNG蒸发器与一级工质蒸发器中吸收LNG与第一级工质的冷能，变为液态后经过二级混合器重新混合成一股物流，重新进入工质泵增压完成一个循环；
在三级发电单元中，液化后的发电工质经过工质泵增压至0.73MPa，进入换热器与海水淡化工质换热，发电工质释放出冷能后，再利用热源海水在三级工质蒸发器中升温，然后进入透平膨胀机中膨胀做功，并带动发电机组发电；膨胀后的气态发电工质分成两股，分别进入二级工质蒸发器与三级LNG蒸发器中吸收第二工质与LNG的冷能，变为液态后经过三级混合器重新混合成一股物流，重新进入工质泵增压完成一个循环；
c) 第一二级发电工质，第三级发电工质与完成发电工艺后的LNG同时供冷海水淡化系统：在加热器中吸收了第一二级发电工质冷能的海水淡化工质，在换热器中吸收了第三级发电工质冷能的海水淡化工质与在四级LNG蒸发器中吸收了发电工艺后LNG冷能的海水淡化工质混合形成一股物流，在经海水淡化工质泵增压后进入结晶器，工质将冷能传递给海水后，从结晶器流出，被分成三股物流，一股进入换热器吸收第三级发电工质冷能，另一股进入四级LNG蒸发器中吸收发电工艺后LNG冷能，最后一股进入加热器吸收第一二级发电工质冷能，完成一个循环；
d）海水淡化过程：海水淡化工质吸收了LNG、第三级发电工质与第一二级发电工质中的冷能后，使自身温度降低，随后在结晶器中与预冷过的海水混合，此时海水放热结冰，变成冰盐水，海水淡化工质吸热气化变为蒸汽，完成这一过程后，海水与海水淡化工质自动分离，气化后的海水淡化工质被分成三股，分别进入四级LNG蒸发器、换热器与加热器中吸收LNG冷能完成一个循环；冰盐水则经过泵送入洗涤塔分离成冰晶和浓盐水，冰晶最后再进入融化器吸热融合，最终变成淡水。
具体实施方式
5℃，第三级发电工质在换热器1出口温度为-10℃，一级发电工质为R1150，二级发电工质为R23，三级发电工质为R290，海水淡化工质为异丁烷。
利用LNG循环泵1将175t/h，0.1MPa，-162℃的LNG增压至8MPa，高压LNG温度上升至-158℃，然后依次进入一级LNG蒸发器2、二级LNG蒸发器3和三级LNG蒸发器4与各级发电工质换热；
第一级发电工质为R1150，在一级LNG蒸发器2中84.21t/h，-86.33℃，0.11MPa的R1150与LNG换热，R1150吸收LNG的冷能后全部液化，成为-104.6℃的液体；从一级LNG蒸发器2流出的LNG温度上升至-91.33℃，然后进入二级LNG蒸发器3与25.66t/h，-78.46℃，0.11MPa的R23换热，R23吸收LNG的冷能后全部液化，成为-82.53℃的液体；从二级LNG蒸发器3流出的LNG温度上升至-83.46℃，然后进入三级LNG蒸发器4与102t/h，-40.55℃，0.11MPa的R290换热，R290吸收LNG的冷能后全部液化，成为-42.55℃的液体。
18，加热器19中吸收LNG，第三级循环工质与第一二级循环工质中的冷能完成一个循环；冰盐水则经过抽盐水泵26送入洗涤塔27分离成冰晶和浓盐水，冰晶最后再进入融化器28吸热融合，最终变成淡水。
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