利索能及
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专利号: 2022106404323
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种LNG船冷能循环存储及冷能综合利用系统,其特征在于,包括烟气处理单元、LNG气化单元、空调制冷单元和低温发电单元,所述烟气处理单元由内燃机(1)、烟气催化转化器(2)、余热回收器(3)、吸附装置(4)、第一压缩机(6)、第一冷凝器(5)的进口a、第一冷凝器(5)的出口b、第二冷凝器(7)的进口e、第二冷凝器(7)的出口f、气液分离器(16)的进口i、气液分离器(16)的出口j、二氧化碳储液罐(17)通过管道依次联通构成;所述LNG气化单元由LNG储液罐(8)、第一调节阀(9)、第二冷凝器(7)的进口h、第二冷凝器(7)的出口g、第一冷凝器(5)的进口d、第一冷凝器(5)的出口c、内燃机(1)通过管道依次联通构成;所述空调制冷单元由气液分离器(16)的出口k、气态二氧化碳缓冲罐(15)、制冷子单元、第二压缩机(13)、第二冷凝器(7)的进口e、第二冷凝器(7)的出口f、气液分离器(16)的进口i通过管道依次联通构成;所述低温发电单元由第三蒸发器(21)的出口p、透平器(20)、汽化器(19)的进口m、汽化器(19)的出口o、离心泵(22)、第三蒸发器(21)的进口q通过管道依次联通构成。

2.根据权利要求1所述的LNG船冷能循环存储及冷能综合利用系统,其特征在于,所述空调制冷单元的制冷子单元包括第一蒸发器(10)和第二蒸发器(11)及分别设置于所述第一蒸发器(10)和第二蒸发器(11)前端的第三调节阀(14)和第二调节阀(12),所述气态二氧化碳缓冲罐(15)的上接口通过管道分为两路分别连接所述第二调节阀(12)和第三调节阀(14),所述第二蒸发器(11)和第一蒸发器(10)的左接口均通过管道连接至所述第二压缩机(13)。

3.根据权利要求2所述的LNG船冷能循环存储及冷能综合利用系统,其特征在于,所述二氧化碳储液罐(17)的右接口连接有电磁膨胀阀(18),所述电磁膨胀阀(18)与汽化器(19)的进口n、汽化器(19)的出口l、气态二氧化碳缓冲罐(15)通过管道依次联通;所述第一蒸发器(10)上设有第一温度控制器(24);所述第二蒸发器(11)上设有第二温度控制器(23);所述电磁膨胀阀(18)通过管道同时连接所述第一温度控制器(24)和第二温度控制器(23);所述电磁膨胀阀(18)根据所述第一蒸发器(10)或第二蒸发器(11)的制冷量需求进行开度调整。

4.根据权利要求3所述的LNG船冷能循环存储及冷能综合利用系统,其特征在于,所述电磁膨胀阀(18)还根据所述低温发电单元的功率需求进行开度调整;当所述低温发电单元的功率需求增大时,所述离心泵(22)提高排液口的压力,从而所述透平器(20)的进气口流量增加,使得汽化器(19)的热负荷增加,提高所述电磁膨胀阀(18)流量以满足所述汽化器(19)的冷量需求。

5.根据权利要求1‑4任一项所述的LNG船冷能循环存储及冷能综合利用系统,其特征在于,所述第一冷凝器(5)、第二冷凝器(7)、汽化器(19)、第三蒸发器(21)均为板式换热器;所述第一蒸发器(10)、第二蒸发器(11)均为翅片换热器;所述第二调节阀(12)和第三调节阀(14)为外平衡式膨胀阀。

6.根据权利要求1‑4任一项所述的LNG船冷能循环存储及冷能综合利用系统,其特征在于,所述内燃机(1)中的燃烧燃料为天然气;所述烟气催化转化器(2)中设有催化剂和还原剂;所述余热回收器(3)内部设有蒸汽管道,利用余热发电或供热。

7.根据权利要求6所述的LNG船冷能循环存储及冷能综合利用系统,其特征在于,所述催化剂为金属氧化物或沸石分子筛,所述的还原剂为尿素或液氨。

8.根据权利要求1‑4任一项所述的LNG船冷能循环存储及冷能综合利用系统,其特征在于,所述吸附装置(4)中设有吸附剂,所述吸附剂为活性炭或活性氧化铝。

9.运用权利要求4所述的LNG船冷能循环存储及冷能综合利用系统的工作方法,其特征在于,具体包括:

(a)当所述第一调节阀(9)开启时,所述LNG储液罐(8)内的LNG燃料在压力的作用下依次经过所述第二冷凝器(7)、第一冷凝器(5)汽化后供所述内燃机(1)做功;所述内燃机(1)做功产生的烟气在所述烟气催化转化器(2)中进行还原,还原后高温的氮气、水蒸气、二氧化碳的混合物进入所述余热回收器(3)被消耗热量降温,然后经过所述吸附装置(4)吸附水蒸气后再进入所述第一压缩机(6)进行加压,然后进入第一冷凝器(5)与LNG汽化释放的冷能进行热量交换降温,然后氮气和二氧化碳混合气体进入所述第二冷凝器(7)与LNG汽化释放的冷能进行热量交换再次降温,并产生二氧化碳气液混合物,最后所述二氧化碳气液混合物经过气液分离器(16)将二氧化碳液体储存在二氧化碳储液罐(17);

(b)从所述气液分离器(16)出来的气态二氧化碳通过管道进入所述气态二氧化碳缓冲罐(15),然后通过第二调节阀(12)和第三调节阀(14)分别阀注入所述第二蒸发器(11)和第一蒸发器(10)与空气进行热交换,实现LNG船空调制冷单元的制冷;经过所述第一蒸发器(10)和第二蒸发器(11)后的气态二氧化碳经过第二压缩机(13)加压后再次经过所述第二冷凝器(7)与LNG汽化释放的冷能进行热量交换,产生二氧化碳气液混合物并进入所述气液分离器(16);

(c)当所述空调制冷单元需要的冷量过多时,打开电磁膨胀阀(18),使存储在二氧化碳储液罐(17)内的液态二氧化碳经过汽化器(19)汽化释放潜热后进入气态二氧化碳缓冲罐(15)进行制冷以满足空调制冷单元冷量过多的需求;

(d)液态二氧化碳在经过所述汽化器(19)汽化放出大量潜热作为低温发电单元的冷源,发电工质先经过所述第三蒸发器(21)吸收内燃机(1)缸套水的热量汽化产生高压气体,高压气体被送入所述透平器(20)做功发电,然后流经所述汽化器(19)被冷却液化,最后液态工质由所述离心泵(22)送入所述第三蒸发器(21)完成循环。

10.根据权利要求9所述的LNG船冷能循环存储及冷能综合利用系统的工作方法,其特征在于,当所述电磁膨胀阀(18)的阀门开度为30%时,存储在所述二氧化碳储液罐(17)内的液态二氧化碳经过汽化器(19)汽化释放潜热后进入所述气态二氧化碳缓冲罐(15),此时制冷量为19.02 kW。