一种利用低温余热与LNG冷能的冷电联产系统.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CN107305072A(43)申请公布日2017.10.31(21)申请号201610256373.4(22)申请日2016.04.25(71)申请人华北电力大学地址102206北京市昌平区回龙观北农路2号(72)发明人张国强刘宇佳杨勇平付旭晨郑炯智刘桃宏(51)Int.Cl.F25B15/04(2006.01)F25B41/00(2006.01)F25B39/02(2006.01)F25B39/04(2006.01)F01K25/10(2006.01)F01D15/10(2006.01)F02C6/00(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图1页(54)发明名称一种利用低温余热与LNG冷能的冷电联产系统(57)摘要本发明公开了一种利用低温余热和LNG冷能的冷电联产系统，涉及能源高效利用、制冷、发电领域。该系统包括发生器、冷凝器、蒸发器、余热加热器、氨气透平、天然气透平、吸收器、溶液泵、溶液热交换器等装置。该系统通过将液化天然气汽化时释放出来的冷能传递给氨水工质，通过氨水循环装置用少量的高品位冷能制取多量的低品位冷能，实现LNG冷能的高效利用；另外，蒸发器出口的氨气以及气化后的天然气吸收余热热量，成为高温高压的气体工质，通过透平膨胀做功，实现低温余热的高效回收利用。相比于常规的利用小型燃气轮机驱动的冷电联产系统，该系统的投资少，能源利用率高。CN107305072ACN107305072A权利要求书1/1页1.一种利用低温余热与LNG冷能的氨水制冷循环系统，其特征在于，系统以氨水和氨气为循环工质，在高效回收LNG冷能的同时，高压的氨蒸汽吸收低温余热，膨胀做功输出电能；系统中浓溶液进入发生器单元，在发生器顶部蒸馏出纯度很高的氨蒸汽，发生器底部生成低浓度的氨水残液；该模块中，发生器进口处设置了节流阀，控制调节发生器进口的氨水浓溶液的压力和温度，使得发生器的操作压力和温度均低于环境压力和温度，发生器吸收环境中的热量达到制冷效果；发生器顶部的氨蒸汽进入冷凝器中，吸收LNG释放的冷能，凝结为液氨；液氨经泵加压进入制冷单元，低温高压的液氨进入蒸发器，在蒸发器中蒸发为氨气，并吸收被冷却物体的热量，实现制冷；蒸发器出口的高压氨气进入余热回收单元，高压氨气进入余热加热器，吸收水蒸气的潜热，成为高温高压的氨气，进入透平中膨胀做功产生电能；发生器底部的氨水稀溶液经溶液泵加压后，进入热交换单元，回收热量后进入吸收器中，做功之后的氨气也进入吸收器；混合吸收之后，吸收器出口的高温氨水浓溶液进入热交换器，将热量传递给稀氨水之后进入吸收器，完成一个循环；饱和液态LNG从储存罐中抽出后，经过泵加压到一定压力，进入冷凝器，将其携带的冷能传递给氨气，同时LNG吸收氨气的热量而气化；气化之后的天然气携带一部分低品位的冷能，进入低品位冷能回收单元，在冷凝器的LNG侧出口处设置换热器，利用冷却工质将这部分冷能加以利用；在低品位冷能回收器出口，利用余热加热器出口的热水将天然气加热到一定温度；高温高压的天然气通过天然气透平膨胀做功，之后供给向天然气用户。2.根据权利要求1所述的发生器单元，其特征在于：低温低压的氨水浓溶液进入发生器，顶部蒸馏出氨气，在该过程中发生器的操作温度在环境温度以下，氨水工质在该蒸馏过程中吸收环境中的热量，使得发生器起到制冷的效果。3.根据权利要求1所述的液化单元，其特征在于：在冷凝器中，液化天然气释放冷能，作为驱动系统产生制冷效果的冷源，LNG高品位冷能输入到系统中，将氨气液化为饱和的液氨。4.根据权利要求1所述的制冷单元，其特征在于：高压的饱和液氨经溶液泵加压后，进入蒸发器，在蒸发器中液氨气化吸热，吸收被冷却物体的热量，产生制冷效果。5.根据权利要求1所述的低品位冷能回收单元，其特征在于：低温的天然气携带一部分冷量，在冷凝器出口设置换热器，利用冷却工质回收这一部分低品位的冷能。6.根据权利要求1所述的余热回收单元，其特征在于：蒸发器出口的氨气吸收低温余热热量，形成高温高压的氨气工质。7.根据权利要求1所述的氨气透平单元，其特征在于：高温高压的氨蒸汽进入透平膨胀做功。8.根据权利要求1所述的天然气透平单元，其特征在于：吸收低温热量的天然气通过透平膨胀做功，输出电能，同时透平口的天然气用于供给用户使用。2CN107305072A说明书1/2页一种利用低温余热与LNG冷能的冷电联产系统技术领域[0001]本发明属于冷能和领域，具体地说涉及一种以氨水为冷却工质利用低温余热和液化天然气冷量。背景技术[0002]冷电联产系统作为一种能源高效利用、减少污染物排放、提高能源系统经济性的多目标能源利用方案，近年来在国外得到了迅速的发展，有着巨大的发展空间。常规的冷电联产是基于微型燃气轮