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专利号: 2022112741926
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:

1.一种利用LNG冷能和工业余热回收的发电系统,其特征在于:包括第一工质泵、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第二混合器、第二工质泵、第七换热器、第八换热器、第一膨胀机、第一分离器、第三工质泵、第九换热器、闪蒸罐、第二膨胀机、第一混合器、两级ORC余热回收系统;

通过管道依次连接的第一工质泵、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器构成LNG回路;第一换热器、第二换热器、第二混合器、第二工质泵、第七换热器、第四换热器、第八换热器、第一膨胀机、第一分离器构成ORC集成发电系统,第二换热器、第二混合器、第二工质泵、第七换热器、第四换热器、第八换热器、第一膨胀机、第一分离器通过管道依次连接构成闭环回路,第一分离器、第一换热器、第二混合器通过管道依次连接;通过管道依次连接形成闭环回路的第七换热器、第三工质泵、第三换热器、第四换热器、第九换热器、闪蒸罐、第二膨胀机、第一混合器构成KC集成发电系统;第三换热器、第四换热器分别与两级ORC余热回收系统连接;

第一发电工质在ORC集成发电系统中循环,第二发电工质在KC集成发电系统中循环;

LNG经循环泵加压后,通过LNG回路分别与ORC集成发电系统、KC集成发电系统进行热量交换,同时两级ORC余热回收系统对低品位工业余热资源进行回收;

两级ORC余热回收系统包括ORC1余热回收系统、ORC2余热回收系统;

ORC1余热回收系统包括依次连接的第四工质泵、第五换热器、第十换热器、第四膨胀机,第四工质泵入口、第四膨胀机出口分别与第三换热器连接使ORC1余热回收系统形成闭环回路;ORC2余热回收系统包括依次连接的第五工质泵、第六换热器、第十换热器、第三膨胀机,第五工质泵入口、第三膨胀机出口分别与第四换热器连接使ORC2余热回收系统形成闭环回路;

第一热回收工质在ORC1余热回收系统中循环,第二热回收工质在ORC2余热回收系统中循环;

ORC1余热回收系统中的第一热回收工质采用混合工质,ORC2余热回收系统中的第二热回收工质采用R600;

第五换热器以炼钢、炼铁的循环水为热源;第十换热器以焦化、轧钢工艺产生的高温烟气为热源;第六换热器以炼钢、炼铁的循环水为热源,第四换热器同时以经第三换热器加热的两股物流和经第十换热器加热的物流为热源;

第九换热器以焦化、轧钢工艺产生的高温烟气为热源,第八换热器以焦化、轧钢工艺产生的烟气为热源;

ORC集成发电系统中的第一发电工质为R1150,KC集成发电系统中的第二发电工质采用质量分数为0.85的氨水溶液;

闪蒸罐上设置有气体输出端和液体输出端,气体输出端与第二膨胀机相连,液体输出端和第二膨胀机分别与第一混合器的两个入口连接,第一混合器的出口与第七换热器连接形成闭环结构。

2.一种如权利要求1所述的利用LNG冷能和工业余热回收的发电系统的工作方法,其特征在于包括以下步骤:

步骤一:LNG经第一工质泵加压后,经过第一换热器、第二换热器与第一发电工质换热,经过第三换热器与第二发电工质、第一热回收工质换热,经过第四换热器与第一发电工质、第二发电工质、第二热回收工质换热,吸收热量汽化膨胀并从出口排出,完成LNG的冷能释放过程;

步骤二:第一发电工质经第二工质泵增压后,经过第七换热器与第二发电工质换热,经过第四换热器与LNG、第二发电工质、第二热回收工质换热,经过第八换热器与焦化、轧钢工艺产生的烟气换热,逐步汽化并被加热为过热蒸汽,进入第一膨胀机中膨胀做功,将机械功转化为电能;膨胀后的工质经过第一分离器被分离为两部分,分别进入第一换热器、第二换热器与LNG换热冷凝为饱和液体,进入第二混合器完成一次ORC发电循环;

步骤三:第二发电工质经过第三工质泵将增压后,经过第三换热器与LNG、第一热回收工质换热,经过第四换热器与LNG、第一发电工质、第二热回收工质换热,经过第九换热器与焦化、轧钢工艺产生的高温烟气换热,逐步被加热为过热液体,进入闪蒸器中闪蒸,气相部分进入第二膨胀机膨胀做功,将机械能转化为电能,液相部分与膨胀后的第二发电工质混合,进入第七换热器中被冷凝为饱和液体,完成一次KC发电循环;

步骤四:第一热回收工质经第四工质泵增压后,经过第五换热器与炼钢、炼铁的循环水换热,经过第十换热器与焦化、轧钢工艺产生的高温烟气和第二热回收工质换热,逐步汽化并被加热为过热蒸汽,进入第四膨胀机中膨胀做功,将机械功转化为电能,膨胀后的工质进入第三换热器与第二发电工质、LNG换热冷凝进入下一次循环;同时,第二热回收工质经第五工质泵增压,经过第六换热器与炼钢、炼铁的循环水换热,经过第十换热器与焦化、轧钢工艺产生的高温烟气和第一热回收工质换热,逐步汽化并被加热为过热蒸汽,进入第三膨胀机中膨胀做功,将机械功转化为电能,膨胀后的工质进入第四换热器与LNG、第一发电工质、第二发电工质换热冷凝进入下一次循环,完成一次余热回收系统的发电循环。