一种火电厂耦合LNG冷能发电系统
技术领域
本实用新型涉及冷能发电技术领域，更具体地说，涉及一种火电厂耦合LNG冷能发电系统。
背景技术
根据我国能源中长期发展规划，天然气将成为我国能源发展战略的一个亮点和绿色能源支柱之一。
在未来的时间内，我国将会大量进口天然气，其中大部分天然气将以液化天然气(LNG)的方式输送到中国。大量进口的LNG同时携带着大量的冷能，如果不能有效地利用这些冷能，将会造成巨大的能源浪费和环境污染。因此，如何有效地利用这些冷能，就变得极为重要与必要。利用LNG 冷能发电，一方面可以有效的利用LNG的高品位冷能；另一方面，在获得巨大的经济效益的同时，不仅对天然气本身没有消耗，而且可以减少LNG 气化过程中的环境污染。这对加快天然气在我国能源消耗结构中的广度与深度，提高LNG的能源利用效率，实现国家可持续发展都是非常必要的。
LNG冷能的用途有：发电、液化空气分离、仓库冷冻、制干冰、低温粉碎等，冷能利用方案的选择需根据LNG接收站的工艺、市场情况、能量利用效率等多方面因素综合分析。电能是市场上应用最方便、用途最广的能源形式，因此LNG冷能用于发电系统，产业链短，基本不受外界因素干扰，而其他冷能利用方式受环境、市场、运输等因素影响较大。
目前，LNG冷能发电只是利用LNG冷能冷却附加工质循环的冷凝器，或直接利用LNG或天热气的高压力能通过膨胀机进行发电，LNG气化加热或附加循环工质的蒸发加热均采用空气或海水加热，加热温度取决于环境或海水温度，现有系统无法实现更高温度的加热。因此，整体LNG冷能发电效率不高，设备投资巨大，项目回收期长。
然而，现有的发电厂有超过50％的冷源损失白白在凉水塔或海水中散失掉，造成能量的损失，因此如何避免能量流失，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种火电厂耦合LNG冷能发电系统以，该发电系统能够充分利用冷热能源，避免能量流失，提高发电的效率，且能够避免造成海水温升的负面影响。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种火电厂耦合LNG冷能发电系统，包括火电厂朗肯循环发电系统，所述火电厂朗肯循环发电系统包括依次首尾连接以流通汽水循环的火电厂锅炉、汽轮机、排放冷源损失热量以冷却汽轮机排汽使之凝结的凝汽器，所述汽轮机用于带动发电机进行发电，还包括LNG加热器和LNG附加工质冷能发电系统，所述LNG附加工质冷能发电系统包括依次首尾连接以流通循环工质的循环工质加热器、涡轮机和循环工质冷凝器；所述循环工质冷凝器与所述LNG加热器连接，用于气化加热流向所述LNG加热器的LNG 液化天然气；
所述火电厂朗肯循环发电系统分别与所述循环工质加热器、LNG加热器连接，以利用所述火电厂朗肯循环发电系统的冷源损失加热所述循环工质加热器内的循环工质以及所述LNG加热器内的天然气。
优选的，所述LNG加热器设有用于与接收到的天然气进行热交换的第一热源工质通道，所述第一热源工质通道与所述凝汽器的海水或循环水出口连接；
和/或，所述LNG加热器设有用于与接收到的天然气进行热交换的第二热源工质通道，所述第二热源工质通道与所述汽轮机的排汽通道连接。
优选的，所述LNG加热器设有用于以海水或循环水加热天然气的第一热源工质通道，所述第一热源工质通道的海水或循环水出口连接所述凝汽器的冷却通道的进口，所述冷却通道用于利用被所述LNG加热器内的天然气降温的海水或循环水来冷却所述凝汽器接收的汽轮机的排汽。
优选的，所述循环工质加热器设有用于与循环工质进行热交换的第一热源循环工质通道和第二热源循环工质通道；
所述第一热源循环工质通道与所述凝汽器的海水或循环水出口连接，所述第二热源循环工质通道与所述汽轮机的排汽通道连接。
优选的，所述第二热源循环工质通道连接所述凝汽器的热井进口，以便回收汽轮机排汽的冷凝水。
优选的，所述循环工质冷凝器的LNG液化天然气进口连接LNG储罐，以使LNG液化天然气在所述循环工质冷凝器内吸热发生气化。
优选的，所述循环工质冷凝器的循环工质出口设有用于向所述循环工质加热器泵送循环工质的增压泵。
优选的，所述LNG加热器连接膨胀机，所述膨胀机连接发电机。
本申请中将火电厂朗肯循环发电系统生成的余热导入LNG加热器中，利用火电厂朗肯循环发电系统的余热对LNG加热器进行加热，能够充分利用火电厂朗肯循环发电系统的冷源损失，现有技术中，火电厂朗肯循环发电系统的冷源损失通常直接散发出去或者通入海水中，造成冷源能量的浪费。上述冷源损失还用于加热循环工质加热器内的循环工质，具体可以对循环工质加热器进行加热，由于LNG附加工质冷能发电系统中循环工质的作用是通过被加热而实现发电，因此，能够利用火电厂朗肯循环发电系统的冷源损失对循环工质进行加热，一方面节省了火电厂朗肯循环发电系统的冷源损失，避免能源损失，另一方面，有利于LNG附加工质冷能发电系统的发电效率。
本申请中充分利用火电厂朗肯循环发电系统冷源损失的能量，并用于 LNG附加工质冷能发电系统的工质加热和LNG加热器中LNG液化天然气的加热，能够实现能源的充分循环利用，在避免对环境造成影响的前提下，提升两个循环发电系统中的发电效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型所提供的具体实施例一的示意图；
图2为本实用新型所提供的具体实施例二的示意图。
图1-2中：
1为火电厂锅炉、2为汽轮机、3为凝汽器、4为LNG加热器、5为循环工质加热器、6为涡轮机、7为循环工质冷凝器、8为LNG储罐；
9为循环海水、10为高加、11为低加、12为发电机、13为膨胀机。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的核心是提供一种火电厂耦合LNG冷能发电系统以及发电方法，该发电系统能够充分利用冷热能源，避免能量流失，提高发电的效率，且能够避免造成海水温升的负面影响。
请参考图1至图2，图1为本实用新型所提供的具体实施例一的示意图；图2为本实用新型所提供的具体实施例二的示意图。图1和图2中，框体中写有高加的结构为高温加热炉，框体中写有低加的结构为低温加热炉。
本申请提供了一种火电厂耦合LNG冷能发电系统，包括火电厂朗肯循环发电系统，火电厂朗肯循环发电系统包括依次首尾连接以流通汽水循环的火电厂锅炉1、与火电厂锅炉1连接的汽轮机2、排放冷源损失热量以冷却汽轮机排汽使之凝结的凝汽器3，汽轮机用于带动发电机进行发电；还包括：LNG加热器4和LNG附加工质冷能发电系统，LNG附加工质冷能发电系统包括依次首尾连接以流通循环工质的循环工质加热器5、涡轮机6和循环工质冷凝器7；循环工质冷凝器7与LNG加热器4连接，用于加热流向LNG加热器4的LNG液化天然气；
火电厂朗肯循环发电系统分别与循环工质加热器5、LNG加热器4连接，以利用火电厂朗肯循环发电系统的冷源损失加热循环工质加热器5内的循环工质以及LNG加热器4内的天然气。
需要说明的是，火电厂朗肯循环发电系统包括火电厂锅炉1、汽轮机2、凝汽器3及发电机，其中，火电厂锅炉1的排气口连接汽轮机2的进气口，用于向汽轮机2输送高温气体，汽轮机2的出口连接凝汽器3，以便做功后的气体进入凝汽器3中，凝汽器3能够将对气体进行降温，实现冷凝，凝汽器3的液体或气体流出口连接锅炉，以便为锅炉提供低温水汽。在这一循环过程中，能够实现对锅炉排气能量的利用。
LNG加热器4是连接在LNG液化天然气存储装置外部的加热结构，用于获取LNG液化天然气，并对LNG液化天然气进行升温，使之成为气态 LNG，以便对外供给天然气。
LNG附加工质冷能发电系统是通过LNG的冷能进行发电的结构，包括依次首尾连接的循环工质加热器5、涡轮机6和循环工质冷凝器7，且三者形成的循环回路中设置有循环工质，具体地，循环工质加热器5的工质出口连接涡轮机6的工质入口，涡轮机6的工质出口连接循环工质冷凝器7 的工质入口，循环工质冷凝器7的工作工质出口连接循环工质加热器5的工质入口。
循环工质冷凝器7中设置有与循环工质的通道进行热交换的交换通道，本申请中，在LNG加热器的进口处增设连通循环工质冷凝器7的交换通道的连接装置，使进入LNG加热器的LNG液化天然气先进入循环工质冷凝器7中，再进入LNG加热器中，通常情况下存储状态的LNG液化天然气，温度能够达到-162摄氏度，在以-162摄氏度进入循环工质冷凝器7，并与循环工质进行热交换，循环工质温度下降，LNG液化天然气的温度上升，升温后的LNG液化天然气进如LNG加热器4中，相当于对LNG液化天然气进行了预热，能够避免LNG加热器4中耗费较多的加热能量，通过循环工质冷凝器的加热，LNG液化天然气能够达到预计-35摄氏度，能够较快实现气化，并保证天然气的稳定性。
相对于通过供电进行的加热，本申请中将火电厂朗肯循环发电系统生成的余热导入LNG加热器中，例如在凝汽器3中的余热，利用火电厂朗肯循环发电系统的余热对LNG加热器进行加热，能够充分利用火电厂朗肯循环发电系统的冷源损失，现有技术中，火电厂朗肯循环发电系统的冷源损失通常直接散发出去或者通入海水中，造成冷源能量的浪费。
另外，上述冷源损失还用于加热循环工质加热器5内的循环工质，具体可以对循环工质加热器5进行加热，由于LNG附加工质冷能发电系统中循环工质的作用是通过被加热而实现发电，因此，能够利用火电厂朗肯循环发电系统的冷源损失对循环工质进行加热，一方面节省了火电厂朗肯循环发电系统的冷源损失，避免能源损失，另一方面，有利于LNG附加工质冷能发电系统的发电效率。
本申请中充分利用火电厂朗肯循环发电系统冷源损失的能量，并用于 LNG附加工质冷能发电系统的工质加热和LNG加热器中LNG液化天然气的加热，能够实现能源的充分循环利用，在避免对环境造成影响的前提下，提升两个循环发电系统中的发电效率。
在上述实施例的基础之上，LNG加热器4设有用于与接收到的天然气进行热交换的第一热源工质通道，第一热源工质通道与凝汽器3的海水或循环水出口连接；
和/或，LNG加热器4设有用于与接收到的天然气进行热交换的第二热源工质通道，第二热源工质通道与汽轮机2的排汽通道连接。
需要说明的是，为了实现对LNG加热器4中持续通入火电厂朗肯循环发电系统的冷源损失，在LNG加热器4中设置第一热源工质通道，且该通道与凝汽器3的海水或循环水出口连接，还能够与汽轮机2的排汽通道连接。
另外，第二热源工质通道也用于与接收到的天然气进行热交换，第二热源工质通道连接汽轮机2的排气通道，用于将汽轮机排汽的热量输送给 LNG加热器4，利用该热量为LNG液化天然气提升温度。
可以知道，火电厂朗肯循环发电系统中由汽轮机2到凝汽器3的通路中均为热量散失过程，因此，不论是汽轮机2的排气位置、汽轮机2与凝汽器3的连通通路上，还是凝汽器3的凝结水通道中，均具有较高的热量，为避免该热量通过降温散失，将上述热量传导给LNG加热器4，均能够利用该热量对LNG加热器4中的LNG液化天然气进行加热。
需要说明的是，本实施例中第一热源即为凝汽器排出的海水或循环水，第二热源即为汽轮机的排汽。
本实施例通过将凝汽器3与LNG加热器4的第一热源工质通道连接，或将汽轮机2与LNG加热器4的第二热源工质通道连接，使得可以将凝汽器3或汽轮机2的冷源损失的热能用于加热LNG加热器4中的LNG液化天然气，实现了对于能源的充分利用，免去使用额外能源进行加热，并增加了LNG加热器4对液化天然气的加热效率。
在上述实施例的基础之上，LNG加热器4设有用于以海水或循环水加热天然气的第一热源工质通道，LNG加热器4的海水或循环水通道的出口连接凝汽器3的冷却通道的进口，冷却通道用于利用被所述LNG加热器内的天然气降温的海水或循环水来冷却凝汽器3接收的汽轮机的排汽。
需要说明的是，现有技术中设有LNG的循环介质通道，均为利用额外设置的加热介质进行，一定程度上浪费了能源，本实施例中，LNG加热器 4设置有海水或循环水通道，该通道内可以通以海水，或者可以通入循环水作为介质，二者均可以来自凝汽器3的冷却通道，也就是说，在凝汽器3 中设有用于将汽轮机2输送来的蒸汽进行降温的冷却通道，冷却通道中设置有海水或循环水。
本实施例中将用于加热LNG加热器4的海水或循环水通道的出口与冷却通道连接，以便在与LNG液化天然气热交换后的低温海水或循环水进入凝汽器3中，用于对汽轮机2导入至凝汽器3中的热气进行冷却。上述过程利用了LNG加热器4的冷量用作凝汽器3中对热气降温。
在上述任意一个实施例的基础之上，循环工质加热器5设有用于与循环工质进行热交换的第一热源循环工质通道和/或第二热源循环工质通道；
第一热源循环工质通道与凝汽器3的海水或循环水出口连接，第二热源循环工质通道与汽轮机2的排汽通道连接。
在上述任意一个实施例的基础之上，循环工质加热器5的第二热源工质循环通道的出口连接凝汽器3的热井进口，以便向凝汽器3提供低温冷却水。汽轮机排汽通过循环工质加热器内吸收循环工质冷能后发生冷凝的工质，在凝结后的凝结水通过第二热源循环工质通道连接热井进口，冷凝的工质能够通过热井进行回收。
需要说明的是，循环工质加热器5中设置有第一热源循环工质通道，用于通入海水或循环水，第一热源循环工质通道与循环工质能够进行热交换。
第一热源循环工质通道的入口连接凝汽器3的海水或循环水出口，第二热源循环工质通道的入口连接汽轮机2的排汽通道，第二热源工质通道获取到凝汽器3或汽轮机2内部的热水或热蒸汽后，能够用于与循环工质的热交换中，实现循环工质不用添加外部热源即可以提升温度。
第二热源循环工质通道的出口可以连接凝汽器3的蒸汽入口或水介质，第二热源工质通道内的介质由于和循环工质进行热交换而降温，第二热源工质通道内降温后的介质可以补充至凝汽器中。
可选的，上述第二热源工质通道的出口可以连接凝汽器3的水介质进口，也可以连接凝汽器3的气体进口，均能够实现将低温介质传递给凝汽器3的目的。
可选的，循环工质冷凝器7的LNG液化天然气进口连接LNG储罐8，以使LNG液化天然气在所述循环工质冷凝器内吸热发生气化。可选的，上述LNG液化天然气进口还可以连接用于生产制得液化天然气的设备。
可选的，循环工质冷凝器7的循环工质出口设有用于向循环工质加热器5泵送循环工质的增压泵。
在上述任意一个实施例的基础之上，LNG加热器4连接膨胀机，膨胀机连接发电机。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本实用新型所提供的火电厂耦合LNG冷能发电系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
