一種熱泵輔助式太陽能與lng冷能聯合發電裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種新型高溫熱源與LNG冷能的聯合發電裝置，特別是涉及一種利用空氣源熱栗輔助式太陽能熱水器作為高溫熱源、LNG冷能作為低溫冷源的聯合發電裝置，其將太陽能熱利用技術、空氣源熱栗技術及LNG冷能發電技術有機結合，屬于新能源利用及節能減排技術領域。
【背景技術】
[0002]LNG氣化時，釋放出大量的冷能，合理回收利用這部分冷能將取得十分可觀的經濟效益和環保效益。近年來，我國進口 LNG量逐年增加，LNG接收站及LNG衛星站建設步伐不斷加快，LNG冷能回收利用潛力巨大。LNG冷能發電是回收利用LNG冷能的一種有效方式。LNG冷能發電需要外界熱源的輔助才能順利進行，且熱源溫度越高，其單位質量LNG的發電量也越大。目前，大型LNG接收氣化站冷能發電的高溫熱源主要有空氣、海水、工業廢熱等。
[0003]然而，以常溫空氣作為高溫熱源時，其比熱容較低，溫度不高，不能有效提高LNG冷能發電效益。同時，以海水作為高溫熱源，雖其比熱容大、換熱效率高，但海水溫度一般較低且不穩定。而以工業廢熱作為高溫熱源時，雖其熱量較大、發電效率高，但熱媒不宜長距離輸送，這也為LNG氣化站的選址提出了苛刻的要求，且須同步規劃實施。綜上可知，空氣、海水、工業廢熱作為LNG冷能發電的高溫熱源具有其明顯的自身局限性。我國太陽能資源十分豐富，絕大部分地區的太陽能資源具有十分可觀的利用價值。同時，熱栗加熱技術明顯較直接電加熱技術節能。熱栗輔助式太陽能制熱技術充分利用了熱栗技術及太陽能熱利用技術的自身優勢，彌補了彼此的不足，使兩種技術能優勢互補，可在最大限度的回收利用太陽能資源的同時，有效保障熱源溫度的穩定，從而達到節能與保障發電量穩定的雙重目的。熱栗輔助式太陽能熱水器技術不但可以有效提高LNG冷能發電的高溫熱源溫度，同時可以保障熱源溫度的穩定，從而提高發電效益。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種綜合利用熱栗技術、太陽能制熱技術及LNG冷能回收利用技術的聯合發電裝置，該裝置將熱栗、太陽能熱水器、LNG冷能發電裝置有機結合，從而使三種新型節能裝置能優勢互補，從而有效提高裝置的發電經濟效益。
[0005]為了達到上述目的，本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0006]—種熱栗輔助式太陽能與LNG冷能聯合發電裝置包括:由LNG儲罐1、LNG加壓栗
2、LNG換熱器3、水浴式汽化器4、調壓閥5及流量調節閥6組成的LNG加壓、氣化、調壓裝置，由循環工質儲液罐7、循環工質加壓栗8、儲熱換熱水箱9、透平發電機組10組成的蒸汽動力發電循環裝置，及由儲熱換熱水箱9、節流閥11、蒸發器12、壓縮機13、太陽能熱水循環水栗14、太陽能集熱板15組成的空氣源熱栗輔助式太陽能熱水制備裝置三部分。
[0007]所述LNG加壓、氣化、調壓裝置中:LNG儲罐1與LNG加壓栗2、LNG加壓栗2與流量調節閥6、LNG換熱器3、及LNG換熱器3和流量調節閥6與水浴式汽化器4之間均依次采用保溫管連接，水浴式汽化器4與調壓閥5之間采用常溫管連接，調壓閥5接下游燃氣管網。
[0008]所述蒸汽動力發電循環裝置中:LNG換熱器3與循環工質儲液罐7、工質加壓栗8依次采用保溫管連接，工質加壓栗8與儲熱換熱水箱9、透平發電機組10、LNG換熱器3依次采用常溫管連接。
[0009]所述空氣源熱栗輔助式太陽能熱水制備裝置中:儲熱換熱水箱9與節流閥11、蒸發器12、壓縮機13均采用保溫管順序連接構成循環回路；儲熱換熱水箱9與太陽能熱水循環水栗14及太陽能集熱板15均采用保溫管順序連接構成循環回路。
[0010]本實用新型的優點在于:(1)將LNG冷能發電技術與空氣源熱栗輔助式太陽能熱水器技術有機結合起來，利用空氣源熱栗輔助式太陽能熱水器所制備熱水作為發電循環的高溫熱源，利用LNG冷能作為發電循環的低溫冷源，使三種節能技術能優勢互補，從而有效提高發電效益；(2)充分利用我國豐富的太陽能資源；(3)充分利用太陽能熱資源，卻不完全依靠太陽能資源，當太陽能資源受限時，可以利用空氣源熱栗維持發電循環高溫熱源溫度的穩定；(4)當發電循環經濟效益不理想時，可關閉蒸汽動力發電循環，LNG可直接進入水浴式汽化器中加熱氣化后送入下游燃氣管網，使下游燃氣用戶的用氣不受蒸汽動力發電循環開啟狀況的影響。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型所述的發電裝置的結構原理圖。
[0012]圖中:1-LNG儲罐，2-LNG加壓栗，3-LNG換熱器，4-水浴式汽化器，5-調壓閥，6-流量調節閥，7-循環工質儲液罐，8-循環工質加壓栗，9-儲熱換熱水箱，10-透平發電機組，11-節流閥，12-蒸發器，13-壓縮機，14-太陽能熱水循環水栗，15-太陽能集熱板。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示:本實用新型提供一種熱栗輔助式太陽能與LNG冷能聯合發電裝置，其特征在于:裝置主要由LNG加壓、氣化、調壓裝置、蒸汽動力發電循環裝置、空氣源熱栗輔助式太陽能熱水制備裝置三部分組成。
[0014]如圖1所示:-159°C的LNG出儲液罐后經LNG栗加壓后成為壓力為2.0?3.0MPa、溫度為-159°C的低溫液態天然氣，隨后進入LNG換熱器與蒸汽動力發電循環工質換熱后成為壓力為2.0?3.0MPa、溫度為-32?_26°C的低溫天然氣，隨后進入水浴式汽化器繼續升溫氣化和經調壓閥調壓，達到規定的輸送溫度和壓力后，進入下游燃氣管網；如果太陽能資源受限而使得發電經濟效益低下時，可以關閉蒸汽動力發電循環，此時LNG可以經流量調節閥控制，直接進入水浴式汽化器加熱氣化，再經調壓后送入下游燃氣管網。
[0015]如圖1所示:在蒸汽動力發電循環裝置中，發電循環工質(丙烯)出儲液罐后經循環工質加壓栗加壓后變為壓力為1.65?1.84MPa、溫度為-22?-16°C的液態工質，然后在儲熱換熱水箱中與空氣源熱栗輔助式太陽能熱水器所制備的熱水換熱后，成為壓力為
1.65?1.84MPa、溫度為40?45°C的氣態工質，隨后進入透平發電機組何總中推動汽輪機轉動來帶動發電機發電后變為壓力為0.23?0.29MPa、溫度為-22?-16°C的氣態工質，最后回到LNG換熱器與LNG繼續換熱，變為壓力為0.23?0.29MPa、溫度為-27?_21°C的低溫液態工質繼續循環。
[0016]如圖1所示，空氣源熱栗輔助式太陽能熱水制備循環中，循環熱水溫度為45?50°C，其控制策略為:太陽能豐富時，可只開啟太陽能熱水制備循環，當太陽能資源受限時，可同時開啟太陽能熱水制備循環及空氣源熱栗制熱循環，當太陽能資源嚴重不足時，可僅開啟空氣源熱栗制熱循環。
[0017]本實用新型在使用時，應根據當地的太陽能輻射強度、太陽能集熱板類型、空氣源熱栗的制熱量、LNG氣化規模和氣化時間等因素，綜合分析和計算來確定太陽能集熱板面積；并設置好相關設備的工藝運行參數，及做好低溫發電循環工質管道及高溫熱水管道的保溫工作。
[0018]以上所述，僅是本實用新型裝置的運行流程而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本專業的技術人員，利用上述揭示的裝置技術內容作出任何簡單的修改，等同變化與修飾，均屬于本實用新型技術方案的范圍內。
【主權項】
1.一種熱栗輔助式太陽能與LNG冷能聯合發電裝置，其特征在于包括由LNG儲罐(1)、LNG加壓栗(2)、LNG換熱器(3)、水浴式汽化器(4)、調壓閥(5)及流量調節閥(6)組成的LNG加壓、氣化、調壓裝置，由循環工質儲液罐(7)、循環工質加壓栗(8)、儲熱換熱水箱(9)、透平發電機組(10)組成的蒸汽動力發電循環裝置，及由儲熱換熱水箱(9)、節流閥(11)、蒸發器(12)、壓縮機(13)、太陽能熱水循環水栗(14)、太陽能集熱板(15)組成的空氣源熱栗輔助式太陽能熱水制備裝置三部分；所述LNG加壓、氣化、調壓裝置中，LNG儲罐(1)與LNG加壓栗(2)、LNG加壓栗(2)與流量調節閥(6)、LNG換熱器(3)、及LNG換熱器(3)和流量調節閥(6)與水浴式汽化器(4)之間均依次采用保溫管連接，水浴式汽化器(4)與調壓閥(5)之間采用常溫管連接，調壓閥(5)接下游燃氣管網；所述蒸汽動力發電循環裝置中，LNG換熱器(3)與循環工質儲液罐(7)、工質加壓栗(8)依次采用保溫管連接，工質加壓栗(8)與儲熱換熱水箱(9)、透平發電機組(10)、LNG換熱器(3)依次采用常溫管連接；所述空氣源熱栗輔助式太陽能熱水制備裝置中，儲熱換熱水箱(9)與節流閥(11)、蒸發器(12)、壓縮機(13)均采用保溫管順序連接構成循環回路，儲熱換熱水箱(9)與太陽能熱水循環水栗(14)及太陽能集熱板(15)均采用保溫管順序連接構成循環回路。
【專利摘要】本實用新型公開了一種熱泵輔助式太陽能與LNG冷能聯合發電裝置。裝置利用LNG換熱器(3)回收利用LNG低溫冷能來液化發電循環工質(丙烯)，并利用儲熱換熱水箱(9)回收利用空氣源熱泵輔助式太陽能熱水制備裝置制熱，為發電循環工質的升溫氣化提供高溫熱源，從而增大了發電循環高、低溫熱源溫差，同時保障了高溫熱源溫度的穩定。通過設置流量調節閥(6)與水浴式汽化器(5)，使LNG氣化量及天然氣輸送溫度不受蒸汽動力發電循環開啟狀況的影響，從而提高了下游供氣的可靠性。本實用新型可以充分利用我國豐富的太陽資源和大量的LNG冷能，緩解我國電力需求壓力。
【IPC分類】F17C7/04, F24J2/04, F01K25/00, F25B30/00
【公開號】CN205135737
【申請號】CN201520706516
【發明人】張自波, 董事爾, 況岱坪, 何翠蘭
【申請人】西南石油大學
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年9月14日