CN109339973A - 一种液化天然气冷能利用*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种液化天然气冷能利用***，具有液化天然气单元，该液化天然气单元具有液化天然气储液罐；斯特林发电机，具有冷端换热器和热端换热器；供气单元，具有第一换热器、第二换热器、第一控制阀、第二控制阀和燃烧器；以及冷库单元，具有第一换热器、乙二醇溶液泵、第三换热器和冷库。利用冷端换热器和热端换热器两端产生的很大温差使斯特林发电机发电，从斯特林发电机冷端换热器输出的低温天然气可以为冷库制冷，从斯特林发电机热端换热器排放的燃烧尾气可对低温天然气进行升温，本发明的发电效率较传统发电方式大幅提高，充分利用了能量，削减了温室气体及有害气体的排放。

Description

一种液化天然气冷能利用***
技术领域
本发明涉及一种低温冷能综合利用***，具体涉及一种液化天然气冷能利用***。
背景技术
随着经济全球化的不断发展，全球能源储量较为紧张，传统能源短缺和生态环境污染等问题制约着我国经济可持续发展，同时我国现有发电***有发电量较小、发电效率较低且造成严重污染等问题。
天然气作为一种优质清洁能源，被广泛应用于人类生产生活等各个领域，具有高热值、污染少、储量达等特点，发展前景广阔。为了便于天然气的储存和运输，需将其处理成低温液化天然气。液化天然气在气化的过程中会释放大量冷能，传统利用海水或空气的气化方式将会造成冷量的巨大浪费，若将冷能充分应用于发电将会有效节约能源，优化当前能源结构，获得较好的经济效益，同时符合社会低碳、环保的发展方向。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种液化天然气冷能利用***，利用液化天然气的低温冷能，将换热器和斯特林发电机有效结合，同时可为冷库提供低温环境，节能环保高效，具有较高的利用价值。
本发明提供了一种液化天然气冷能利用***，具有液化天然气单元，该液化天然气单元具有储存有液化天然气的液化天然气储液罐；
斯特林发电机，具有冷端换热器和热端换热器；
供气单元，具有第一换热器、第二换热器、第一控制阀、第二控制阀和燃烧器；以及
冷库单元，具有第一换热器、乙二醇溶液泵、第三换热器和冷库，
其中，液化天然气储液罐通过管道与斯特林发电机相连通，斯特林发电机通过管道与第一换热器的第一管道相连通，第一换热器的第一管道通过管道与第二换热器相连通；
乙二醇溶液泵通过第一换热器的第二管道与第一换热器相连通，第一换热器的第二管道通过管道与第三换热器相连通，第三换热器通过管道与乙二醇溶液泵相连通，第三换热器置于冷库中；
第二换热器通过第一支路与城市天然气管网相连通，第一控制阀设置在第一支路上，第二换热器通过第二支路与燃烧器相连通，第二控制阀设置在第二支路上，燃烧器设置在热端换热器上，燃烧器通过尾气管道与第二换热器相连通。
在本发明提供的液化天然气冷能利用***中，还可以具有这样的特征：斯特林发电机使用的内部工质为氦气或氢气。
在本发明提供的液化天然气冷能利用***中，还可以具有这样的特征：液化天然气单元输出的液态天然气为斯特林发电机使用的内部工质提供冷源，进入燃烧器的天然气燃烧加热热端换热器为内部工质提供热源，冷端换热器和热端换热器之间的温差驱使斯特林发电机工作。
在本发明提供的液化天然气冷能利用***中，还可以具有这样的特征：天然气燃烧的热能使热端换热器温度升至600℃以上。
在本发明提供的液化天然气冷能利用***中，还可以具有这样的特征：液态天然气的温度为-165℃～-155℃。
在本发明提供的液化天然气冷能利用***中，还可以具有这样的特征：第一换热器输出的天然气温度为-35℃～-25℃。
在本发明提供的液化天然气冷能利用***中，还可以具有这样的特征：乙二醇溶液泵中的乙二醇溶液通过第一换热器进行热量交换后乙二醇溶液的温度由-30℃～-20℃降至-35℃～-25℃。
在本发明提供的液化天然气冷能利用***中，还可以具有这样的特征：第二换热器输出的天然气的温度为15℃～25℃。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的液化天然气冷能利用***，由于利用低温液态天然气冷却斯特林发电机的冷端换热器和利用天然气燃烧加热斯特林发电机的热端换热器，使斯特林发电机冷热两端产生很大的温差从而使斯特林发电机发电，发电效率较传统发电方式大幅提高。从斯特林发电机的冷端换热器输出的低温天然可以为冷库制冷，从斯特林发电机的热端换热器排放的燃烧尾气可对低温天然气进行升温，充分利用了能量，削减了温室气体及有害气体的排放，符合节能减排，绿色低碳的要求。
附图说明
图1是本发明实施例一中的液化天然气冷能利用***的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的液化天然气冷能利用***作具体阐述。
<实施例一>
图1是本发明实施例一中的液化天然气冷能利用***的结构示意图。
如图1所示，液化天然气冷能利用***具有液化天然气储液罐1、低温阀2、冷端换热器3、热端换热器4、斯特林发电机5、电输出端6、第一换热器7、乙二醇溶液泵8、第三换热器9、第二换热器10、第一控制阀11、冷库12、第二控制阀13、燃烧器14、第一支路L1、第二支路L2以及尾气管道L3。
其中，斯特林发电机5具有冷端换热器3、热端换热器4以及电输出端6，燃烧器14设置在热端换热器4上。
其中，第一换热器7具有第一管道和第二管道，第一管道为天然气管道，第二管道为乙二醇管道。低温天然气和乙二醇溶液在第一换热器7内进行热量交换。
其中，第一支路L1与第二支路L2在A处交叉，从A处到城市天然气管网的天然气管道为第一支路L1，第一控制阀11设置在第一支路L1上；从A处到燃烧器14的天然气输入端的天然气管道为第二支路L2，第二控制阀13设置在第二支路L2上。
其中，从热端换热器4的尾气输出端到环境的管道为尾气管道L3。
液化天然气储液罐1、低温阀2、冷端换热器3、第一换热器7的第一管道以及第二换热器10通过天然气管道依次相连通。城市家用管网通过第一支路L1与第二换热器10相连通，燃烧器14通过第二支路L2与第二换热器10相连通，燃烧器14通过尾气支路L3与大气相连通。
乙二醇溶液泵8、第一换热器7的第二管道、第三换热器9通过乙二醇管道依次相连通形成乙二醇溶液循环回路。
液化天然气储液罐1内的-165℃～-155℃的液化天然气通过液化天然气管道经低温阀2后，进入斯特林发电机5的冷端换热器3的天然气输入端(图1中未标示)。液化天然气在冷端换热器3中气化，为斯特林发电机5内的工质氦气或氢气提供冷源，使冷端换热器3和作为工质的氦气或氢气的温度下降至所需温度。
从冷端换热器3的天然气输出端(图1中未标示)出来的高压低温天然气，经天然气管道进入第一换热器7的天然气管道的输入端(图1中未标示)升温至-35℃～-25℃，并将冷量传递给乙二醇管道内的乙二醇溶液，实现对冷库12内产品的降温。
乙二醇溶液从乙二醇溶液泵8的输出端(图1中未标示)通过乙二醇管道进入第一换热器的乙二醇管道的输入端(图1中未标示)，通过第一换热器7和从冷端换热器3输出的低温天然气进行热交换，乙二醇溶液的温度从-30℃～-20℃降至-35℃～-25℃，此时从冷端换热器3输出的低温天然气升温至-35℃～-25℃。降温后的乙二醇溶液从第一换热器7的乙二醇管道的输出端(图1中未标示)通过乙二醇管道进入放置在冷库12内的第三换热器9的乙二醇输入端，通过第三换热器9和冷库12内的产品进行热量交换，为冷库提供冷源。然后乙二醇溶液从第三换热器9的乙二醇输出端(图1中未标示)通过乙二醇管道进入乙二醇溶液泵8的乙二醇输入端(图1中未标示)进入乙二醇溶液泵8，完成冷库单元的循环。
从第一换热器7的天然气管道的输出端(图1中未标示)输出的低温气态天然气通过天然气管道进入第二换热器10的天然气输入端(图1中未标示)，通过第二换热器10升温至15℃～25℃后从第二换热器10的天然气输出端(图1中未标示)输出至天然气管道后分成两部分，其中一部分通过第一支路L1进入城市天然气管网(图1中未标示)从而输送至用户；
另一部分通过第二支路L2输送至燃烧器14的天然气输入端(图1中未标示)，然后在燃烧器14内燃烧。天然气燃烧的热能使热端换热器4升温至600℃以上，为斯特林发电机5提供热源，加热斯特林发电机5内部的作为工质的高压氢气或氦气。
冷端换热器3和热端换热器4的巨大温差使斯特林发电机5工作，产生电能，产生的电能通过斯特林发电机5的电输出端6输送至用电设备(图1中未标示)。
燃烧器14燃烧后的尾气从燃烧器14的尾气输出端(图1中未标示)通过尾气管道L3进入第二换热器10。通过第二换热器10，尾气的热量传递给从第一换热器7的天然气管道的输出端(图1中未标示)输出的低温天然气并使之升温至15℃～25℃，然后通过尾气管道L3排放至大气。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的液化天然气冷能利用***，由于利用低温液态天然气冷却斯特林发电机的冷端换热器以及利用天然气燃烧加热斯特林发电机的热端换热器，使斯特林发电机的冷端换热器和热端换热器产生很大的温差从而使斯特林发电机发电，发电效率较传统发电方式大幅提高。从斯特林发电机的冷端换热器输出的低温天然可以为冷库制冷，从斯特林发电机的热端换热器排放的燃烧尾气可对低温天然气进行升温，充分利用了能量，削减了温室气体及有害气体的排放，符合节能减排，绿色低碳的要求。
另外，本实施例中的液化天然气冷能利用***利用-165℃～-155℃的低温液化天然气冷却斯特林发电机的冷端换热器，利用天然气燃烧加热斯特林发电机的热端换热器至600℃以上，使斯特林发电机的冷热两端产生很大的温差从而使斯特林发电机发电，发电效率较传统发电方式大幅提高。
另外，从斯特林发电机的冷端换热器输出的低温天然气通过第一换热器冷却乙二醇溶液可以为冷库制冷，同时使低温天然气温度升高，充分利用了液化天燃气的冷量，减少了对传统能源的消耗。
进一步地，从斯特林发电机的热端换热器排放的燃烧尾气通过第二换热器使低温天然气升温至15℃～25℃后进入城市天然气管网，这样可有效保证天然气管道不易结冰霜，便于天然气管道的维护。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种液化天然气冷能利用***，其特征在于，具有：
液化天然气单元，具有储存有液化天然气的液化天然气储液罐；
斯特林发电机，具有冷端换热器和热端换热器；
供气单元，具有第一换热器、第二换热器、第一控制阀、第二控制阀和燃烧器；以及
冷库单元，具有第一换热器、乙二醇溶液泵、第三换热器和冷库，
其中，所述液化天然气储液罐通过管道与所述斯特林发电机相连通，所述斯特林发电机通过管道与所述第一换热器的第一管道相连通，所述第一换热器的所述第一管道通过管道与所述第二换热器相连通；
所述乙二醇溶液泵通过所述第一换热器的第二管道与所述第一换热器相连通，所述第一换热器的所述第二管道通过管道与所述第三换热器相连通，所述第三换热器通过管道与所述乙二醇溶液泵相连通，所述第三换热器置于所述冷库中；
所述第二换热器通过第一支路与城市天然气管网相连通，所述第一控制阀设置在所述第一支路上，所述第二换热器通过第二支路与所述燃烧器相连通，所述第二控制阀设置在所述第二支路上，所述燃烧器设置在所述热端换热器上，所述燃烧器通过尾气管道与所述第二换热器相连通。
2.根据权利要求1所述的液化天然气冷能利用***，其特征在于：
其中，所述斯特林发电机使用的内部工质为氦气或氢气。
3.根据权利要求1所述的液化天然气冷能利用***，其特征在于：
其中，所述液化天然气单元输出的所述液态天然气为所述斯特林发电机使用的所述内部工质提供冷源，进入所述燃烧器的天然气燃烧加热所述热端换热器为所述内部工质提供热源，所述冷端换热器和所述热端换热器之间的温差驱使所述斯特林发电机工作。
4.根据权利要求3所述的液化天然气冷能利用***，其特征在于：
其中，所述天然气燃烧的热能使所述热端换热器温度升至600℃以上。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的液化天然气冷能利用***，其特征在于：
其中，所述液态天然气的温度为-165℃～-155℃。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的液化天然气冷能利用***，其特征在于：
其中，所述第一换热器输出的天然气温度为-35℃～-25℃。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的液化天然气冷能利用***，其特征在于：
其中，所述乙二醇溶液泵中的乙二醇溶液通过所述第一换热器进行热量交换后所述乙二醇溶液的温度由-30℃～-20℃降至-35℃～-25℃。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的液化天然气冷能利用***，其特征在于：
其中，所述第二换热器输出的天然气的温度为15℃～25℃。
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