专利名称：基于液化天然气的能源匹配的方法和系统的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种基于液化天然气的能源匹配的方法和系统。
背景技术：
现有技术是采用液化天然气减压气化，气化气体直接进入输送管道，到达客户端。在温度较低的环境当中，还需要消耗能量(如燃烧一部分燃料)对气体进行加热。目前液化天然气(如LNG-液化天然气)站传统工艺流程能量利用率偏低，且在低温环境下可能需要制热能量，使能量效率进一步降低。目前技术方案的最大问题是液化天然气用途单一，且在减压气化的过程中，有大量的能量(如压力能、冷量等)损失。
发明内容
针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于液化天然气的能源匹配的方法和系统，以提高能源利用效率。为实现上述目的，本发明提供了一种基于液化天然气的能源匹配方法，其特征在于，包括:将经过第一次压缩升温后的空气、与来自储罐组的液化天然气进行第一次热交换；将经过所述第一次热交换的液化天热气先进行第一次膨胀降压处理，然后与经过所述第一次热交换的空气进行进行第二次热交换；将经过所述第二次热交换的空气进行第二次压缩升温后获得目标空气；以及将经过所述第二次热交换的液化天然气进行升温，以获得与所述目标空气的温度和压力相匹配的目标液化天然气。优选地，本发明方法还包括:将目标空气与目标液化天然在燃烧室中进行混合。另一方面，本发明还提供一种基于液化天然气的能源匹配系统，其包括:用以储存液化天然气的储罐组，具有储气入口和储气出口 ；对空气进行压缩的第一压缩机，具有吸气口和排气口 ；第一换热器，具有与储气出口连通的供液化天然气流经的第一换热通道、与排气口连通的供压缩空气流经的第二换热通道；对经第一换热器加热后的液化天然气进行减压膨胀气化的第一膨胀机，具有膨胀降压入口和膨胀降压出口，膨胀降压入口与所述第二换热通道的出口连通。优选地，在储气出口与所述第一换热器的第一换热通道之间的连通管路上，还连接有增压泵。优选地，在第一压缩机与第一膨胀机之间，连接有将液化天然气在第一膨胀机中膨胀降压时产生的功作为驱动力传输给第一压缩机的能量传输机构。优选地，本发明能源匹配系统还包括:对从第一膨胀机输出的液化天然气加热的第二换热器，具有供第一膨胀机输出的液化天然气流经的第一换热通道、供在第一换热器中放热后排出的压缩空气流经时向第一换热通道中液化天然气放热的第二换热通道；对经第二换热器加热的液化天然气加热的第三换热器、对在第二换热器中放热后输出的压缩空气压缩的第二压缩机；接收从第三换热器输出的加热的液化天然气、和从第二压缩机排出的压缩空气的缓冲罐。
优选地，本发明能源匹配系统还包括:对来自缓冲罐的液化天然气空气混合气体进行加热的第四换热器、供由第四换热器加热后的混合气体在其中燃烧的燃烧室、对燃烧室中混合气体燃烧时排出的烟气进行膨胀降压的第二膨胀机，第四换热器具有供来自缓冲罐的混合气体流经的第一换热通道、供第二膨胀机输出的烟气流经时向第一换热通道中混合气体放热的第二换热通道，其中，在第二膨胀机与第二压缩机之间，连接有将烟气在第二膨胀机中膨胀降压时产生的功作为驱动力传输给第二压缩机的另一能量传输机构。优选地,能量传输机构和另一能量传输机构均为传动轴。优选地，本发明能源匹配系统还包括:余热锅炉，具有供从第四换热器的第二换热通道排出的烟气流经的第一通道、以及供水流经时从第一通道中烟气吸热的的第二通道，其中，在第一通道的出口处，连接有将在余热锅炉中放热后的烟气引入第三换热器中加热其中液化天然气的引导管路，在第二通道的出口处，连接有将余热锅炉中从烟气吸热后的水排出的热水输出管路。优选地，本发明能源匹配系统还包括:第六换热器，具有供在第三换热器中加热液化天然气后排出的烟气流经的第一换热通道、供从第一换热通道中烟气吸热的制冷剂流经的第二换热通道；对从第六换热器的第二换热通道排出的制冷剂进行压缩的第三压缩机；第五换热器，具有供第三压 缩机排出的制冷剂进入的第三换热通道、供从第三换热通道中制冷剂吸热的水进入其中的第四换热通道；对从第三换热管道排出的制冷剂节流降温的压力调节器，其入口端与第三换热通道的出口连通，其出口端与第六换热器的第二换热通道的入口连通，进入第五换热器的第三换热通道中的水、和进入余热锅炉的水来自同一管道。优选地，用制冷剂管路代替前述的第三压缩机和压力调节器。优选地，本发明能源匹配系统还包括:接收从热水输出管路排出的热水、以及从第五换热器的第三换热通道排出的热水的热水客户端。优选地，本发明能源匹配系统还包括:从第一膨胀机输出的膨胀减压液化天然气中回收冷量的第一冷量回收装置，具有与第一膨胀机的膨胀降压出口连通的冷量回收端。优选地，本发明能源匹配系统还包括:从第二膨胀机输出的膨胀减压烟气中回收冷量的第二冷量回收装置，具有与第二膨胀机的膨胀降压出口连通的冷量回收端。与现有技术相比，本发明的有益效果在于:本发明利用透平膨胀系统，实现绝热等熵膨胀，对减压过程的能量(如压力功)加以回收利用。同时利用液体加压、气体在压缩、膨胀、燃烧等过程中所产生的能量在系统内部进行热交换循环，尤其对气体膨胀过程中产生的冷量加以回收利用，从而达到提高系统能量效率的目的。
图1是本发明基于液化天然气的能源匹配系统的示意图。图中:I液化天然气(LNG)储罐组2增压泵3第一换热器4第二压缩机5第二换热器
6第三换热器7缓冲罐8第四换热器9燃烧室10第二膨胀机11第五换热器12第三压缩机13压力调节器14第六换热器15余热锅炉(或制冷机)16第一压缩机17第一膨胀机18空气进料口19水进料口20燃气出口
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21热水出口22-23 能量传动轴24-25 冷量回收端(冷量用户端)26管道
具体实施例方式本发明包括以下实施例但不限于以下实施例。下面结合附图对本发明技术方案进行具体描述。一方面，本发明提供了一种基于液化天然气的能源匹配方法，为便于理解本方法，参照图1进行描述，本发明方法包括如下步骤:将经过第一次压缩升温后的空气、与来自储罐组I的液化天然气进行第一次热交换，在图1示出的情形中，第一次压缩升温可以由第一压缩机16来完成；将经过所述第一次热交换的液化天热气先进行第一次膨胀降压处理，然后与经过所述第一次热交换的空气进行进行第二次热交换，在图1示出的情形中，第一次热交换在第一换热器3中进行，第一次膨胀降压处理可以由第一膨胀机17完成，第二次热交换在第二换热器5中进行；将经过所述第二次热交换的空气进行第二次压缩升温后获得目标空气，在图1示出的情形中，第二次压缩升温可在第二压缩机4中进行；以及将经过所述第二次热交换的液化天然气进行升温，以获得与所述目标空气的温度和压力相匹配的目标液化天然气，在图1示出的情形中，通过第三换热器6对所述的第二次热交换后的液化天然气进行升温。总而言之，本发明对压缩空气进行加压降温处理，对液化天然气进行降压升温处理，以避免要进入燃烧室7的液化天然气和空气的压力和温度出现不相匹配的情形(即所述的能源不匹配的情形)。进一步，本发明方法还包括:将目标空气与目标液化天然在燃烧室7中进行混合，这从图1可以看出。另一方面，本发明提供了一种基于液化天然气的能源匹配系统，参见图1描述本发明基于液化天然气的能源匹配系统，其包括:用以储存液化天然气的储罐组1、对空气进行压缩的第一压缩机16、对从储罐组I输出的液化天然气加热的第一换热器3、对经第一换热器3加热后的液化天然气进行减压膨胀气化的第一膨胀机17，第一压缩机具有吸气口和排气口(下述其他压缩机与第一压缩机类似)，第一膨胀机17具有膨胀降压入口和膨胀降压出口(下述其他膨胀机与第一膨胀机类似)，膨胀降压入口与所述第二换热通道的出口连通。第一换热器3具有与储气罐I的储气出口连通的供液化天然气流经的第一换热通道、与第一压缩机16的排气口连通的供压缩空气流经的第二换热通道，其中第二换热通道中的压缩空气时向第一换热通道中液化天然气放热。进一步，从图1中看出，在储气罐I的储气出口与所第一换热器3的第一换热通道之间的连通管路上，还可以连接有增压泵2。增压泵2具有泵入口和泵出口，其中增压泵2的泵入口与储罐组I的液化天然气出口连通，泵出口与第一换热器3的第一换热通道。在第一压缩机16与第一膨胀机17之间连接有能量传输机构(本实施例中为传动轴22),该能量传输机构将液化天然气在第一膨胀机17中膨胀降压时产生的功作为驱动力传输给第一压缩机16，此处产生的功可以全部或部分传递该第一压缩机16。继续参见图1，本发明能源匹配系统还包括:对从第一膨胀机17输出的液化天然气加热的第二换热器5，其中，第二换热器5具有供第一膨胀机17输出的液化天然气流经的第一换热通道、供在第一换热器3中放热后排出的压缩空气流经的第二换热通道，第二换热通道中压缩空气向第一换热通道中液化天然气放热；对经第二换热器5加热的液化天然气加热的第三换热器6、对在第二换热器5中放热后输出的压缩空气压缩的第二压缩机4 ；接收从第三换热器6输出的加热的液化天然气、和从第二压缩机4排出的压缩空气的缓冲罐7。继续参见图1，本发明能源匹配系统还包括:对来自缓冲罐7的液化天然气空气混合气体进行加热的第四换热器8、供由第四换热器8加热后的混合气体在其中燃烧的燃烧室9、对燃烧室9中混合气体燃烧时排出的烟气进行膨胀降压的第二膨胀机10。第四换热器8具有供来自缓冲罐7的混合气体流经的第一换热通道、供第二膨胀机10输出的烟气流经的第二换热通道，第二换热通道中烟气向第一换热通道中混合气体放热。图1中还示出，在第二膨胀机10与第二压缩机4之间，连接有另一能量传输机构(本实施例中为传动轴23)，以将烟气在第二膨胀机10中膨胀降压时产生的功作为驱动力传输给第二压缩机4。此处产生的功可以全部或部分传递该第二压缩机4。继续参见图1，本发明能源匹配系统还包括:余热锅炉15，具有供从第四换热器8的第二换热通道排出的烟气流经的第一通道、以及供水(来自水进料口 19)流经时从第一通道中烟气吸热的第二通道。在第一通道的出口处，连接有将在余热锅炉15中放热后的烟气引入第三换热器6中加热其中液化天然气的引导管路。在第二通道的出口处，连接有将余热锅炉15中从烟气吸热后的水排出的热水输出管路。继续参见图1，本发明能源匹配系统还包括:第六换热器14，具有供在第三换热器6中加热液化天然气后排出的烟气流经的第一换热通道、供从第一换热通道中烟气吸热的制冷剂流经的第二换热通道；对从第六换热器14的第二换热通道排出的制冷剂进行压缩的第三压缩机12 ;第五换热器11，具有供第三压缩机12排出的制冷剂进入的第三换热通道、供从第三换热通道中制冷剂吸热的水(来自水进料口 19)进入其中的第四换热通道；对从第三换热管道排出的制冷剂节流降温的压力调节器13，压力调节器13入口端与第三换热通道的出口连通，压力调节器13出口端与第六换热器14的第二换热通道的入口连通。优选地，进入第五换热器11的第三换热通道中的水、和进入余热锅炉15的水来自同一管道。进一步，图1还示出本发明系统包括热水客户端，连接在热水出口 21处，以接收从前述的热水输出管路排出的热水、以及从第五换热器11的第三换热通道排出的热水。另外，在经济衡算允许的情况下，可使用制冷剂或其他冷源代替第三压缩机12和压力调节器13，即用制冷剂管路替换第三压缩机12和压力调节器13。进一步，本发明系统还可包括:从第一膨胀机17输出的膨胀减压液化天然气中回收冷量(盈余冷量)的第一冷量回收装置，该第一冷量回收装置具有与第一膨胀机17的膨胀降压出口连通的冷量回收端24 ;从第二膨胀机10输出的膨胀减压烟气中回收冷量的第二冷量回收装置，该第二冷量回收装置具有与第二膨胀机10的膨胀降压出口连通的冷量回收端25。根据以上描述，本发明能源匹配系统能够实现对压缩空气进行加压降温处理(在图1的情形中可以实现两次加压)，对液化天然气进行降压升温处理，以使得液化天然气和空气的压力和温度相互匹配之后才进入燃烧室7。本发明利用透平膨胀技术对系统内压力功损失进行回收，利用系统内自循环传热系统增加对系统热量的利用率，同时可以在任意膨胀过程中产生的盈余冷量直接回收输出。以下参见图1，以描述本发明工作流程:由液化天然气如LNG储罐组输出液化天然气如LNG至增压泵2加压后进入第一换热器3，被升温后进入第一膨胀机17减压膨胀气化，进入第二换热器5升温后，进入第三换热器6进一步升温后，分别进入天然气出口 20到达用户端；进入缓冲罐7。空气由空气进料口 18进入第一压缩机16后，加压后进入第一换热器3降温后进入第二换热器5被降温，然后经第二压缩机4压缩后进入气体缓冲罐7。在缓冲罐7中，气体混合后进入第四换热器8，升温后进入燃烧室9，点燃后气体烟气进入第二膨胀机10，减压膨胀后进入第四换热器8后，降温后进入余热锅炉15或制冷机，经热量回收后进入第三换热器6，降温后进入第六换热器14，降温后从管道26排出。水由水进料口 19进入，分别进入余热锅炉或制冷机15，由回收热量升温后由热水出口 21输送到用户端；进入第五换热器11升温后，由热水出口 21输送到用户端。制冷剂进入第六换热器14，升温后，进入第三压缩机12，增压后进入第五换热器11，降温后进入压力调节器13，节流降温后进入第六换热器14，开始换热循环。第二膨胀机10、第一膨胀机17分别通过能量传动轴23、22，将能量如动能、电能等传输至第二压缩机4、第一压缩机16，提供全部或部分能量。盈余冷量可通过冷量回收端(冷量用户端)24,25直接回收利用。参见图1示出的本发明能源匹配系统，以压力为I个标准大气压、温度为_162°C、1000kg/h的LNG为例，该系统回收70KW的压力能、回收IOOkw的冷能，当采用发电机利用膨胀做功发电时，所回收的70kw的压力能相当于降低了发电机中压缩部分的能耗70kw，所回收的IOOkw的冷能相当于降低了发电机的入口温度从而提高了发动机压缩部分的效率。相比于现有技术中燃气直接由发电机发电而言，现有技术的发电效率是42% -43%，而本发明可以将发电效率提高到49.2%。综上，本发明基本原理是应用热力第一、第二定律，利用透平膨胀系统，实现绝热等熵膨胀，对减压过程的能量(如压力功)加以回收利用。同时利用液体加压、气体在压缩、膨胀、燃烧等过程中所产生的能量在系统内部进行热交换循环，尤其对气体膨胀过程中产生的冷量加以回收利用，从而达到提高系统能量效率的目的。本发明对液化天然气液态增压,增加其有用功效率。对液化天然气一般传输过程中所损失的能量(如压力能)进行回收，并转换成其他形式能量(如电)加以利用。对液化天然气由于传输过程中的压缩或膨胀所带来的温度变化加以利用，增加系统能量利用。对工艺过程任意环节中产生的过量冷量可实现直接回收对外供应。对由液化天然气实现多种形式功能提供完整的解决方案。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种基于液化天然气的能源匹配方法，其特征在于，包括: 将经过第一次压缩升温后的空气、与来自储罐组的液化天然气进行第一次热交换；将经过所述第一次热交换的液化天热气先进行第一次膨胀降压处理，然后与经过所述第一次热交换的空气进行第二次热交换； 将经过所述第二次热交换的空气进行第二次压缩升温后获得目标空气；以及将经过所述第二次热交换的液化天然气进行升温，以获得与所述目标空气的温度和压力相匹配的目标液化天然气。
2.根据权利要求1所述的能源匹配方法，其特征在于，还包括:将所述目标空气与所述目标液化天然在燃烧室中进行混合。
3.一种基于液化天然气的能源匹配系统，其特征在于，包括: 用以储存液化天然气的储罐组(I)，具有储气入口和储气出口 ； 对空气进行压缩的第一压缩机(16)，具有吸气口和排气口 ； 第一换热器(3)，具有与所述储气出口连通的供液化天然气流经的第一换热通道、与所述排气口连通的供压缩空气流经的第二换热通道； 对经所述第一换热器加热后的液化天然气进行减压膨胀气化的第一膨胀机(17)，具有膨胀降压入口和膨胀降压出口，所述膨胀降压入口与所述第二换热通道的出口连通。
4.根据权利要求 3所述的能源匹配系统，其特征在于，在所述储气出口与所述第一换热器(3)的第一换热通道之间的连通管路上，还连接有增压泵(2)。
5.根据权利要求4所述的能源匹配系统，其特征在于， 在所述第一压缩机(16)与所述第一膨胀机(17)之间，连接有将液化天然气在所述第一膨胀机(17)中膨胀降压时产生的功作为驱动力传输给所述第一压缩机(16)的能量传输机构。
6.根据权利要求5所述的能源匹配系统，其特征在于，还包括: 对从所述第一膨胀机(17)输出的液化天然气加热的第二换热器(5)，具有供所述第一膨胀机(17)输出的液化天然气流经的第一换热通道、供在所述第一换热器(3)中放热后排出的压缩空气流经时向所述第一换热通道中液化天然气放热的第二换热通道； 对经所述第二换热器(5)加热的液化天然气加热的第三换热器￠)、对在所述第二换热器(5)中放热后输出的压缩空气压缩的第二压缩机(4)； 接收从所述第三换热器(6)输出的加热的液化天然气、和从所述第二压缩机(4)排出的压缩空气的缓冲罐(7)。
7.根据权利要求6所述的能源匹配系统，其特征在于，还包括: 对来自所述缓冲罐(7)的液化天然气空气混合气体进行加热的第四换热器(8)、供所述的由所述第四换热器⑶加热后的混合气体在其中燃烧的燃烧室(9)、对所述燃烧室(9)中混合气体燃烧时排出的烟气进行膨胀降压的第二膨胀机(10)， 其中，所述第四换热器(8)具有供来自所述缓冲罐(7)的混合气体流经的第一换热通道、供所述第二膨胀机(10)输出的烟气流经时向所述第一换热通道中混合气体放热的第二换热通道， 其中，在所述第二膨胀机(10)与所述第二压缩机(4)之间，连接有将烟气在所述第二膨胀机(17)中膨胀降压时产生的功作为驱动力传输给所述第二压缩机(4)的另一能量传输机构。
8.根据权利要求7所述的能源匹配系统，其特征在于，所述能量传输机构、和所述另一能量传输机构均为传动轴(22、23)。
9.根据权利要求7或8所述的能源匹配系统，其特征在于，还包括: 余热锅炉(15)，具有供从所述第四换热器(8)的第二换热通道排出的烟气流经的第一通道、以及供水流经时从所述第一通道中烟气吸热的第二通道， 其中，在所述第一通道的出口处，连接有将在所述余热锅炉(10)中放热后的烟气引入所述第三换热器出)中加热其中液化天然气的引导管路，在所述第二通道的出口处，连接有将所述余热锅炉(10)中从烟气吸热后的水排出的热水输出管路。
10.根据权利要求9所述的能源匹配系统，其特征在于，还包括: 第六换热器(14)，具 有供在所述第三换热器￠)中加热液化天然气后排出的烟气流经的第一换热通道、供从所述第一换热通道中烟气吸热的制冷剂流经的第二换热通道； 对从所述第六换热器(14)的第二换热通道排出的制冷剂进行压缩的第三压缩机(12)； 第五换热器(11)，具有供所述第三压缩机(12)排出的制冷剂进入的第三换热通道、供从所述第三换热通道中制冷剂吸热的水进入其中的第四换热通道； 对从所述第三换热管道排出的制冷剂节流降温的压力调节器(13)，其入口端与所述第三换热通道的出口连通，其出口端与所述第六换热器(14)的第二换热通道的入口连通， 其中，进入所述第五换热器(11)的第三换热通道中的水、和进入所述余热锅炉(15)的水来自同一管道。
11.根据权利要求10所述的能源匹配系统，其特征在于，用制冷剂管路代替权利要求10中所述的第三压缩机(12)和压力调节器(13)。
12.根据权利要求10或11所述的能源匹配系统，其特征在于，还包括: 接收从所述热水输出管路排出的热水、以及从所述第五换热器(11)的第三换热通道排出的热水的热水客户端。
13.根据权利要求3所述的能源匹配系统，其特征在于，还包括: 从所述第一膨胀机(17)输出的膨胀减压液化天然气中回收冷量的第一冷量回收装置，具有与所述第一膨胀机(17)的膨胀降压出口连通的冷量回收端(24)。
14.根据权利要求7所述的能源匹配系统，其特征在于，还包括: 从所述第二膨胀机(10)输出的膨胀减压烟气中回收冷量的第二冷量回收装置，具有与所述第二膨胀机(10)的膨胀降压出口连通的冷量回收端(25)。
全文摘要
本发明提供一种基于液化天然气的能源匹配系统，包括用以储存液化天然气的储罐组、对来自储罐组的液化天然气加压后输出的增压泵、对空气进行压缩的第一压缩机、对从增压泵输出的液化天然气加热的第一换热器、对经第一换热器加热后的液化天然气进行减压膨胀气化的第一膨胀机，第一换热器具有供增压泵输出的液化天然气流经的第一换热通道、供第一压缩机输出的压缩空气流经时向第一换热通道中液化天然气放热的第二换热通道，其中，在第一压缩机与第一膨胀机之间，连接有将液化天然气在第一膨胀机中膨胀降压时产生的功作为驱动力传输给第一压缩机的能量传输机构。本发明还提供了一种基于液化天然气的能源匹配方法。本发明具有较高的能量利用效率。
文档编号F25D3/10GK103185430SQ201110460089
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者甘中学, 张祺, 仵浩, 蔡奇志 申请人:新奥科技发展有限公司