超临界二氧化碳耦合LNG冷能发电系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110748391A(43)申请公布日2020.02.04(21)申请号201910956268.5(22)申请日2019.10.10(71)申请人东方电气集团东方汽轮机有限公司地址618000四川省德阳市高新技术产业园区金沙江西路666号(72)发明人袁晓旭张小波张文祥魏小龙覃小文杨佐卫李应超周刚周帅张晓丹涂霜(74)专利代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公司51214代理人古波(51)Int.Cl.F01K25/10(2006.01)F01K11/02(2006.01)F01K13/00(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图1页(54)发明名称超临界二氧化碳耦合LNG冷能发电系统及方法(57)摘要本发明涉及能源利用领域，旨在解决现有的LNG冷能发电系统和S-CO2循环能量浪费较高、系统循环效率较低的问题，提供超临界二氧化碳耦合LNG冷能发电系统，其包括有机工质冷凝器、有机工质循环泵、有机工质蒸发换热器和有机工质透平；蒸发换热器具有能够相互换热的第一通道和第二通道，冷凝器、循环泵、蒸发换热器的第一通道以及透平循环串联形成有机工质循环回路；还包括S-CO2透平、S-CO2回热器、S-CO2压气机和S-CO2热源加热器；S-CO2回热器具有能够相互换热的第三通道和第四通道；S-CO2压气机、S-CO2回热器的第三通道、S-CO2热源加热器、S-CO2透平、S-CO2回热器的第四通道、有机工质蒸发换热器的第二通道循环串联形成S-CO2循环回路。本发明的有益效果是能量利用率高、系统循环效率高。CN110748391ACN110748391A权利要求书1/2页1.一种超临界二氧化碳耦合LNG冷能发电系统，其特征在于：包括有机工质冷凝器、有机工质循环泵、有机工质蒸发换热器和有机工质透平；所述有机工质蒸发换热器具有能够相互换热的第一通道和第二通道，所述第一通道作为所述有机工质蒸发换热器的冷端，所述第二通道作为所述有机工质蒸发换热器的热端；所述有机工质冷凝器、有机工质循环泵、有机工质蒸发换热器的第一通道以及有机工质透平循环串联形成有机工质循环回路；所述有机工质透平连接有机工质发电机，以带动有机工质发电机发电；其中，所述有机工质冷凝器具有LNG进口和天然气出口，用于通过用作冷源的LNG；所述超临界二氧化碳耦合LNG冷能发电系统还包括S-CO2透平、S-CO2回热器、S-CO2压气机和S-CO2热源加热器；所述S-CO2回热器具有能够相互换热的第三通道和第四通道；所述第三通道作为所述S-CO2回热器的冷端，所述第四通道作为所述S-CO2回热器的热端；所述S-CO2压气机、S-CO2回热器的第三通道、S-CO2热源加热器、S-CO2透平、S-CO2回热器的第四通道、有机工质蒸发换热器的第二通道循环串联形成S-CO2循环回路；所述S-CO2透平连接S-CO2发电机，以带动S-CO2发电机发电。2.一种超临界二氧化碳耦合LNG冷能发电方法，其特征在于，基于前述的超临界二氧化碳耦合LNG冷能发电系统，所述方法包括以下步骤：使有机工质进入有机工质循环泵升压至工作压力；有机工质进入有机工质蒸发换热器的第一通道，经进入有机工质蒸发换热器的第二通道的S-CO2透平排气加热蒸发至高温气体后，进入有机工质透平做功并带动有机工质发电机发电；做功后的有机工质进入有机工质冷凝器经LNG进行冷却，然后再次进入有机工质循环泵进行下一次的循环；在前述有机工质的循环过程中，S-CO2进入S-CO2压气机升压至工作压力后进入S-CO2回热器的第三通道，并在其中经进入S-CO2回热器的第四通道的S-CO2透平排气进行回热加热；回热加热后的S-CO2进入S-CO2热源加热器加热至工作温度，再进入S-CO2透平膨胀做功并带动S-CO2发电机发电；做功后的S-CO2进入S-CO2回热器的第四通道经通过S-CO2回热器的第三通道的S-CO2进行回热降温，再进入有机工质蒸发换热器的第二通道由经过LNG冷却后进入有机工质蒸发换热器的第一通道的有机工质降温至S-CO2压气机的工作温度，然后进入S-CO2压气机进行下一次的循环。3.一种超临界二氧化碳耦合LNG冷能发电系统，其特征在于：包括有机工质冷凝器、有机工质循环泵、有机工质蒸发换热器、有机工质透平、有机工质再热换热器以及有机工质透平二；所述有机工质蒸发换热器具有能够相互换热的第一通道和第二通道，所述第一通道作为所述有机工质蒸发换热器的冷端，所述第二通道作为所述有机工质蒸发换热器的热端；所述有机工质再热换热器具有能够相互换热的第五通道和第六通道，所述第五通道作为所述有机工质再热换热器的冷端，所述第六通道作为所述有机工质再热换热器的热端；所述有机工质冷凝器、有