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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114687821A(43)申请公布日2022.07.01(21)申请号202210378598.2F01K11/02(2006.01)(22)申请日2022.04.08F01D15/10(2006.01)(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人邓清华何娟胡乐豪李军丰镇平(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200专利代理师安彦彦(51)Int.Cl.F01K13/00(2006.01)F01K21/00(2006.01)F01K25/08(2006.01)F01K25/10(2006.01)F01K27/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种基于液态天然气的高效发电系统及其工作方法(57)摘要本发明公开的一种基于液态天然气的高效发电系统及其工作方法,属于发电系统技术领域。系统主要包括天然气锅炉、二氧化碳气轮机、一级二氧化碳换热器、二级二氧化碳换热器、空气换热器、烟气换热器、有机工质气轮机、有机工质换热器、液态天然气罐、电机冷却工质换热器和超低温电机。本发明以液态天然气燃料为冷源,梯级利用了液态天然气的冷量,降低了二氧化碳循环和有机工质循环的工作温度下限,同时耦合低温有机工质循环吸收二氧化碳循环放热和大气环境中的热量;降低了电机的工作温度,节约了冷却设备、降低了能耗;提高总体循环效率和简化循环结构,大幅降低了系统的投资和运行维护成本,符合当前节能减排的整体要求。CN114687821ACN114687821A权利要求书1/2页1.一种基于液态天然气的高效发电系统,其特征在于,包括天然气锅炉(1)、二氧化碳气轮机(2)、一级二氧化碳换热器(3)、二级二氧化碳换热器(4)、空气换热器(6)、烟气换热器(7)、有机工质气轮机(8)、有机工质换热器(9)、液态天然气罐(11)、电机冷却工质换热器(13)和超低温电机(14);天然气锅炉(1)的工质出口与二氧化碳气轮机(2)的进口连接,二氧化碳气轮机(2)的出口与一级二氧化碳换热器(3)的高温侧进口连接,一级二氧化碳换热器(3)的高温侧出口与二级二氧化碳换热器(4)的高温侧进口连接,二级二氧化碳换热器(4)的高温侧出口与空气换热器(6)的进口连接,空气换热器(6)的出口与烟气换热器(7)的进口连接,烟气换热器(7)的出口与天然气锅炉(1)的工质进口连接;一级二氧化碳换热器(3)的低温侧出口与有机工质气轮机(8)的进口连接,有机工质气轮机(8)的出口与有机工质换热器(9)的高温侧进口连接,有机工质换热器(9)的高温侧出口与二级二氧化碳换热器(4)的第二低温侧进口连接,二级二氧化碳换热器(4)的第二低温侧出口与二氧化碳换热器(3)的低温侧进口连接;液态天然气罐(11)的出口与有机工质换热器(9)的低温侧进口连接,有机工质换热器(9)的低温侧出口与二级二氧化碳换热器(4)的第一低温侧进口连接,二级二氧化碳换热器(4)的第一低温侧出口与电机冷却工质换热器(13)的低温侧进口连接,电机冷却工质换热器(13)的低温侧出口与天然气锅炉(1)的燃料进口连接;电机冷却工质换热器(13)的高温侧出口与电机冷却工质泵(15)进口连接,电机冷却工质泵(15)出口与超低温电机(14)的冷却工质进口连接,超低温电机(14)冷却工质出口与电机冷却工质换热器(13)的高温侧进口连接;超低温电机(14)的转子通过联轴器与二氧化碳气轮机(2)的转子连接,二氧化碳气轮机(2)的转子通过联轴器与有机工质气轮机(8)的转子连接。2.根据权利要求1所述的基于液态天然气的高效发电系统,其特征在于,二级二氧化碳换热器(4)的高温侧出口与空气换热器(6)的进口之间设有二氧化碳泵(5);有机工质换热器(9)的高温侧出口与二级二氧化碳换热器(4)的第二低温侧进口之间设有有机工质泵(10);液态天然气罐(11)的出口与有机工质换热器(9)的低温侧进口之间设有液态天然气泵(12);电机冷却工质换热器(13)的高温侧出口与超低温电机(14)的冷却工质进口之间设有电机冷却工质泵(15)。3.根据权利要求1所述的基于液态天然气的高效发电系统,其特征在于,超低温电机(14)、二氧化碳气轮机(2)和有机工质气轮机(8)同轴布置。4.根据权利要求1所述的基于液态天然气的高效发电系统,其特征在于,一级二氧化碳换热器(3)为印刷电路板换热器,二级二氧化碳换热器(4)为多股流印刷电路板换热器,空气换热器(6)为印刷电路板换热器,烟气换热器(7)为印刷电路板换热器,有机工质换热器(9)为板翅式换热器,电机冷却工质换热器(13)为板翅式换热器。5.根据权利要求1~4任意一项所述的基于液态天然气的高效发电系统的工作