CN108413246A - 利用光伏发电和热辐射强化lng空温式气化的***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用光伏发电和热辐射强化LNG空温式气化的***及方法。白天，高效光伏发电***将电流传输给电热丝，电热丝加热超导液进而以导热方式加热基础，基础将热量辐射给气化器；在夜间，蓄电池组将电流传输给电热丝，电热管将热量传导给基础，基础将热量辐射给LNG空温式气化器；高效光伏发电***中太阳能背板后布置能量转移***将太阳能电池板背板后的废热转移到钢板，钢板以热辐射的方式将热量传递给LNG空温式气化器。本***利用太阳能和太阳能电池板背部废热采用光伏发电及热辐射的方式将热量传递给气化器，提高太阳能电池板的发电效率，延长太阳能电池板寿命，并且提高LNG空温式气化器的气化效率，减轻气化器表面堆霜结冰的现象。

Description

利用光伏发电和热辐射强化LNG空温式气化的***及方法
技术领域
本发明涉及光伏发电技术、储能技术、热辐射技术及液化天然气气化技术领域，特别地涉及一种利用光伏发电和热辐射强化LNG空温式气化的***及方法。
背景技术
天然气在-162℃和常压下可被液化成液体，称为液化天然气(简称LNG)。由于天然气液化后体积能缩小600倍，便于经济地储存和运输，因此，全球很多国家地区以LNG的形式进行天然气贸易。同时，许多国家利用LNG对本国国内远离气田且无长输管线的地区供气。LNG作为燃料或工业原料时，使用前必须由气化器提供一定热量使其气化成常温气体状态。热量可以从环境空气和水中获得，也可以通过燃料燃烧、热水或蒸汽中得到。
空温式气化器利用大气环境下的空气气化LNG，当气温较低时，气化器表面容易出现堆霜结冰现象，严重影响气化器的气化能力，所以一般采用两组空温式气化器，一组除霜除冰时，另一组运行气化LNG，这不仅加大了设备投资，而且占地面积大。同时，空温式气化器气化LNG过程中，空气中的水分遇到冷表面会结露冷凝，经测算，在15℃、相对湿度60％的环境里，气化产生1Nm3天然气将产生0.1L冷凝水，通常这些冷凝水直接排放，造成了很大的浪费，还对周围生态环境造成了影响。
发明内容
本发明为了克服上述技术缺陷而提供利用光伏发电和热辐射强化LNG空温式气化的***及方法，利用太阳能电池板将太阳能转化为电能，再利用电热管发热加热带热辐射功能的LNG空温式气化器基础，与LNG空温式气化器形成辐射换热，解决或减轻传统LNG空温式气化器表面的堆霜结冰的问题，提高LNG空温式气化器的气化效率。
本发明提出如下技术方案：
一方面，本发明提出一种利用光伏发电和热辐射强化LNG空温式气化的***，包括高效光伏发电***(5)、LNG空温式气化器(4)、带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)、各种辅助及连接结构，所述辅助及连接结构包括：蓄电池组(1)，基础辅助结构(17)、设备房及电线；高效光伏发电***(5)经过温控开关(6)利用电线c(10)与所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)连接成一个回路；所述蓄电池组(1)经过所述温控开关(6)利用电线a(8)与所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)连接成一个回路；述高效光伏发电***(5)经过光伏控制器(2)利用电线b(9)与所述蓄电池组(1)连接成一个回路；其特征在于：利用所述高效光伏发电***(5)将太阳能转换为电能，并利用电热管(12)加热所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)，所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)与所述LNG空温式气化器(4)形成辐射换热。
进一步，所述高效光伏发电***(5)由太阳能电池板(20)和能量转移***组成；所述太阳能电池板(20)倾斜布置于纵截面呈“L”型的钢架上，倾斜角度为当地纬度，作为斜面与所述钢架构成纵截面为直角三角形的空间；除斜面和底面外，所述钢架其它三面设置保温板(26)；所述钢架底面设置钢板(25)；所述太阳能电池板(20)背面设置循环水管c(24)，紧贴所述钢板(25)上面设置循环水管b(23)，所述循环水管b(23)通过传热肋片(27)与所述钢板(25)连接，所述太阳能电池板(20)后侧保温板(26)处设置循环水管a(22)；所述循环水管a(22)、所述循环水管b(23)、所述循环水管c(24)通过管接头(19)和联管(18)组成循环管路，构成能量转移***；所述光伏高效发电***(5)由支撑柱(7)支撑并固定在地面上。
进一步，所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)主体结构为混凝土层(11)，所述混凝土层(11)中蛇形敷设电热管(12)；所述电热管(12)中80％空间设有超导液，两端密封，电热丝(14)贯穿所述电热管(12)，并通过所述温控开关(6)与所述太阳能电池板(20)电源线连接；所述电热管(12)下面敷设反射层(16)及保温层(15)；所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)侧面对应所述电热管(12)弯管部位设置检查孔(13)。
进一步，所述蓄电池组(1)由铅酸蓄电池组成，并设置在单独的设备房内。
进一步，所述基础辅助结构(17)由中空钢板组成，中空钢板高1米，安装于所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)任意三面，并与对应面夹角呈45度，所述中空钢板内侧涂氧化铝涂层。
进一步，所述温控开关(6)和所述光伏控制器(2)具有防爆功能，所述电线a(8)、电线b(9)、电线c(10)敷设在电缆桥架内。
进一步，所述设备房内设置有控制装置，包括所述蓄电池组(1)、所述光伏控制器(2)、火灾报警***、自动灭火***。
另一方面，本发明还提出一种利用光伏发电和热辐射强化LNG空温式气化的方法，包括：将高效光伏发电***(5)经过温控开关(6)利用电线c(10)与带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)连接成一个回路；将蓄电池组(1)经过所述温控开关(6)利用电线a(8)与所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)连接成一个回路；所述高效光伏发电***(5)经过光伏控制器(2)利用电线b(9)与所述蓄电池组(1)连接成一个回路；其特征在于：利用所述高效光伏发电***(5)将太阳能转换为电能，并利用电热管(12)加热带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)，所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)与LNG空温式气化器(4)形成辐射换热。
进一步，白天，所述高效光伏发电***(5)的太阳能电池板(20)利用太阳能发电通过所述电线c(10)将电流传输给所述电热管(12)中的电热丝(14)，所述电热丝(14)加热超导液进而以导热方式加热所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)；所述温控开关(6)设定当所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)温度高于55摄氏度时切断与所述电线c(10)的通电，并接通所述电线b(9)，所述太阳能电池板(20)给所述蓄电池组(1)充电；当所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)温度低于45摄氏度时，所述温控开关(6)断开所述电线b(9)，接通所述电线c(10)，所述太阳能电池板(20)给所述电热丝(14)供电；夜间，当所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)温度低于45摄氏度时，所述温控开关(6)接通所述电线a(8)，所述蓄电池组(1)给所述电热丝(14)供电发热；所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)向LNG空温式气化器辐射热量。
进一步，白天，所述高效光伏发电***(5)的太阳能电池板(20)发电，太阳能电池板背板(21)温度升高，所述太阳能电池板背板(21)背面循环水管c(24)内水温升高，水密度减小，水向上运动通过循环水管a(22)下降，在循环水管b(23)处通过传热肋片(27)将热量传递给钢板(25)，钢板(25)向所述LNG空温式气化器(4)辐射热量。
本发明具有以下积极效果和技术特征：
1.采用高效光伏发电***，循环水管可以将太阳能电池板背板的热量转移到钢板处，钢板将热量辐射给下部LNG空温式气化器，降低了太阳能电池板温度，提高了太阳能电池板的发电效率，延长了太阳能电池板的寿命，充分利用废热，提高了LNG空温式气化器气化效率和气化器周围空气温度，减轻了气化器表面堆霜结冰的现象。
2.利用光伏高效发电***产生的电能加热气化器基础，气化器基础与LNG空温式气化器辐射换热，提高气化器的气化效率，并提高了气化器周围空气的温度，提高了空气露点温度，缓解了气化器表面堆霜结冰的现象。
3.采用基础辅助结构能够反射基础辐射给周围环境的热量，减少热量损失，并且基础辅助结构可以阻碍侧向来风吹动靠近基础部分空气的流动，使靠近基础部分的热空气上升与气化器换热，提高气化器气化效率。
附图说明
图1是利用光伏发电和热辐射强化LNG空温式气化的***立体示意图；
图2是带热辐射功能的LNG空温式气化器基础电热管敷设及检查孔相对位置俯视图；
图3是带热辐射功能的LNG空温式气化器基础结构、及检查孔相对位置剖面图；
图4是高效光伏发电***侧视图；
图5是高效光伏发电***正视图；
图6是高效光伏发电***俯视图。
图中标号：1-蓄电池组；2-光伏控制器；3-带热辐射功能的LNG空温式气化器基础；4-LNG空温式气化器；5-光伏高效发电***；6-温控开关；7-支撑柱；8-电线a；9-电线b；10-电线c；11-混凝土层；12-电热管；13-检查孔；14-电热丝；15-保温层；16-反射层；17-基础辅助结构；18-联管；19-管接头；20-太阳能电池板；21-太阳能电池板背板；22-循环水管a；23-循环水管b；24-循环水管c；25-钢板；26-保温板；27-肋片。
具体实施方法
下面结合实施例和附图进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1到图6所示，本装置利用光伏发电和热辐射强化LNG空温式气化的***，该***包括高效光伏发电***5、LNG空温式气化器4、带热辐射功能的LNG空温式气化器基础3、各种辅助及连接结构，其中辅助及连接结构包括：蓄电池组1，基础辅助结构17、设备房及电线；高效光伏发电***5经过温控开关6利用电线c与带热辐射功能的LNG空温式气化器基础3连接成一个回路；蓄电池组1经过温控开关6利用电线a与带热辐射功能的LNG空温式气化器基础3连接成一个回路；高效光伏发电***5经过光伏控制器2利用电线b与蓄电池组1连接成一个回路。
高效光伏发电***5主要由太阳能电池板20和能量转移***组成；太阳能电池板20倾斜布置于纵截面呈“L”型的钢架上，倾斜角度为当地纬度，作为斜面与钢架构成纵截面为直角三角形的空间；除斜面和底面外，钢架其它三面设置保温板26；钢架底面设置钢板25；太阳能电池板20背面设置循环水管c，紧贴钢板25上面设置循环水管b23，循环水管b通过传热肋片27与钢板25连接，太阳能电池板20后侧保温板26处设置循环水管a；循环水管a、循环水管b、循环水管c通过管接头19和联管18组成循环管路，构成能量转移***；光伏高效发电***5由支撑柱7支撑并固定在地面上。
带热辐射功能的LNG空温式气化器基础3主体结构为混凝土层11，混凝土层11中蛇形敷设电热管12；电热管12中80％空间设有超导液，两端密封，电热丝14贯穿电热管12，并通过温控开关6与太阳能电池板20电源线连接；电热管12下面敷设反射层16及保温层15；带热辐射功能的LNG空温式气化器基础3侧面对应电热管12弯管部位设置检查孔13。
蓄电池组1由铅酸蓄电池组成，蓄电池组1设置在单独的设备房内。
基础辅助结构17由中空钢板组成，中空钢板高1米，安装于带热辐射功能的LNG空温式气化器基础3任意三面，并与对应面夹角呈45度，中空钢板内侧涂氧化铝涂层。
温控开关6和光伏控制器2具有防爆功能，电线a(8)、电线b、电线c敷设在电缆桥架内。
设备房设置蓄电池组1、光伏控制器2、火灾报警***、自动灭火***等控制装置。
以下结合图1到图6说明利用光伏发电和热辐射强化LNG空温式气化的***的工作方法：白天，太阳能电池板20利用太阳能发电通过电线c将电流传输给电热管12中的电热丝14，电热丝14加热超导液进而以导热方式加热带热辐射功能的LNG空温式气化器基础3；温控开关6设定当带热辐射功能的LNG空温式气化器基础3温度高于55摄氏度时切断与电线c的通电，并接通电线b，太阳能电池板20给蓄电池组1充电；当带热辐射功能的LNG空温式气化器基础3温度低于45摄氏度时，温控开关6断开电线b，接通电线c，太阳能电池板20给电热丝14供电；夜间，当带热辐射功能的LNG空温式气化器基础3温度低于45摄氏度时，温控开关6接通电线a，蓄电池组1给电热丝14供电发热；带热辐射功能的LNG空温式气化器基础3类似于地板辐射采暖向LNG空温式气化器辐射热量。
白天，太阳能电池板20发电，太阳能电池板背板21温度升高，太阳能电池板背板21背面循环水管c内水温升高，水密度减小，水向上运动通过循环水管a下降，在循环水管b处通过传热肋片27将热量传递给钢板25，钢板25类似于吊顶辐射采暖向LNG空温式气化器辐射热量。
基础辅助结构17三面安装中空钢板，剩余一面为***检修空间。
通过带热辐射功能的LNG空温式气化器基础3侧面设置的检查孔13定期清理或更换超导液及电热丝14。
本发明用于LNG接收终端、LNG卫星站和LNG气化站等场所的空温式LNG气化器中。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种利用光伏发电和热辐射强化LNG空温式气化的***，包括高效光伏发电***(5)、LNG空温式气化器(4)、带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)、各种辅助及连接结构，所述辅助及连接结构包括：蓄电池组(1)，基础辅助结构(17)、设备房及电线；所述高效光伏发电***(5)经过温控开关(6)利用电线c(10)与所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)连接成一个回路；所述蓄电池组(1)经过所述温控开关(6)利用电线a(8)与所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)连接成一个回路；所述高效光伏发电***(5)经过光伏控制器(2)利用电线b(9)与所述蓄电池组(1)连接成一个回路；其特征在于：利用所述高效光伏发电***(5)将太阳能转换为电能，并利用电热管(12)加热所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)，所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)与所述LNG空温式气化器(4)形成辐射换热。
2.根据权利要求1所述的一种利用光伏发电和热辐射强化LNG空温式气化的***，其特征在于：所述高效光伏发电***(5)由太阳能电池板(20)和能量转移***组成；所述太阳能电池板(20)倾斜布置于纵截面呈“L”型的钢架上，倾斜角度为当地纬度，作为斜面与所述钢架构成纵截面为直角三角形的空间；除斜面和底面外，所述钢架其它三面设置保温板(26)；所述钢架底面设置钢板(25)；所述太阳能电池板(20)背面设置循环水管c(24)，紧贴所述钢板(25)上面设置循环水管b(23)，所述循环水管b(23)通过传热肋片(27)与所述钢板(25)连接，所述太阳能电池板(20)后侧保温板(26)处设置循环水管a(22)；所述循环水管a(22)、所述循环水管b(23)、所述循环水管c(24)通过管接头(19)和联管(18)组成循环管路，构成能量转移***；所述光伏高效发电***(5)由支撑柱(7)支撑并固定在地面上。
3.根据权利要求2所述的一种利用光伏发电和热辐射强化LNG空温式气化的***，其特征在于：所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)主体结构为混凝土层(11)，所述混凝土层(11)中蛇形敷设所述电热管(12)；所述电热管(12)中80％空间设有超导液，两端密封，电热丝(14)贯穿所述电热管(12)，并通过所述温控开关(6)与所述太阳能电池板(20)电源线连接；所述电热管(12)下面敷设反射层(16)及保温层(15)；所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)侧面对应所述电热管(12)弯管部位设置检查孔(13)。
4.根据权利要求1所述所述的一种利用光伏发电和热辐射强化LNG空温式气化的***，其特征在于：所述蓄电池组(1)由铅酸蓄电池组成，并设置在单独的设备房内。
5.根据权利要求1所述的一种利用光伏发电和热辐射强化LNG空温式气化的***，其特征在于：所述基础辅助结构(17)由中空钢板组成，中空钢板高1米，安装于所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)任意三面，并与对应面夹角呈45度，所述中空钢板内侧涂氧化铝涂层。
6.根据权利要求1所述的一种利用光伏发电和热辐射强化LNG空温式气化的***，其特征在于：所述温控开关(6)和所述光伏控制器(2)具有防爆功能，所述电线a(8)、电线b(9)、电线c(10)敷设在电缆桥架内。
7.根据权利要求1所述的一种利用光伏发电和热辐射强化LNG空温式气化的***，其特征在于：所述设备房内设置有控制装置，包括所述蓄电池组(1)、所述光伏控制器(2)、火灾报警***、自动灭火***。
8.一种利用光伏发电和热辐射强化LNG空温式气化的方法，包括：将高效光伏发电***(5)经过温控开关(6)利用电线c(10)与带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)连接成一个回路；将蓄电池组(1)经过所述温控开关(6)利用电线a(8)与所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)连接成一个回路；所述高效光伏发电***(5)经过光伏控制器(2)利用电线b(9)与所述蓄电池组(1)连接成一个回路；其特征在于：利用所述高效光伏发电***(5)将太阳能转换为电能，并利用电热管(12)加热带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)，所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)与LNG空温式气化器(4)形成辐射换热。
9.如权利要求8所述的一种利用光伏发电和热辐射强化LNG空温式气化的方法，其特征在于：白天，所述高效光伏发电***(5)的太阳能电池板(20)利用太阳能发电通过所述电线c(10)将电流传输给所述电热管(12)中的电热丝(14)，所述电热丝(14)加热超导液进而以导热方式加热所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)；所述温控开关(6)设定当所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)温度高于55摄氏度时切断与所述电线c(10)的通电，并接通所述电线b(9)，所述太阳能电池板(20)给所述蓄电池组(1)充电；当所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)温度低于45摄氏度时，所述温控开关(6)断开所述电线b(9)，接通所述电线c(10)，所述太阳能电池板(20)给所述电热丝(14)供电；夜间，当所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)温度低于45摄氏度时，所述温控开关(6)接通所述电线a(8)，所述蓄电池组(1)给所述电热丝(14)供电发热；所述带热辐射功能的LNG空温式气化器基础(3)向LNG空温式气化器辐射热量。
10.如权利要求8所述的一种利用光伏发电和热辐射强化LNG空温式气化的方法，其特征在于：白天，所述高效光伏发电***(5)的太阳能电池板(20)发电，太阳能电池板背板(21)温度升高，所述太阳能电池板背板(21)背面循环水管c(24)内水温升高，水密度减小，水向上运动通过循环水管a(22)下降，在循环水管b(23)处通过传热肋片(27)将热量传递给钢板(25)，钢板(25)向所述LNG空温式气化器(4)辐射热量。
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