利用LNG冷能的液态空气生产装置的制作方法

本发明涉及lng冷能利用技术领域，尤其涉及一种利用lng冷能的液态空气生产装置。

背景技术：

液化天然气(lng)是温度约-162℃、以液态形式存在的天然气。通常，lng需要气化为气态天然气才能通过管网输送用作电厂燃料、城市燃气和化工厂原料等，lng气化时释放的冷能大约为230kwh/吨。

目前，lng的冷能利用方式包括了空气分离、低温粉碎、干冰制造、发电等。然而，当lng接收站附近没有冷能需求时，由于lng易燃易爆，并不适宜长距离输送，导致利用这种高品位冷能变得困难。

在常规沿海lng接收站中，为了充分利用lng气化释放的冷能，需要基于“温度对口、梯级利用”的综合利用原则，打造lng冷能利用产业集群，才能最高效的利用lng冷能。然而，该利用方式需要巨大的投资和场地，也难以引进合适的冷能需求企业。

技术实现要素：

本发明提供一种利用lng冷能的液态空气生产装置，用以解决现有技术中无法高效、灵活的利用lng冷能的缺陷，实现将lng冷能转移至中间媒介，提高lng冷能利用的高效性和灵活性，减少占地，节约成本。

本发明提供一种利用lng冷能的液态空气生产装置，包括lng冷能发电单元和液态空气生产单元；其中，

所述lng冷能发电单元包括依次串联的lng储槽、预冷器、预热器和天然气膨胀发电机组；

所述液态空气生产单元包括依次串联的空气压缩机、所述预热器、所述预冷器、气液分离器和低温储罐。

根据本发明提供的一种利用lng冷能的液态空气生产装置，所述液态空气生产单元还包括空气纯化子单元，所述空气纯化子单元包括依次串联的空气过滤器和分子筛纯化器，所述分子筛纯化器的出气口与所述空气压缩机的进气口连接。

根据本发明提供的一种利用lng冷能的液态空气生产装置，所述预冷器的出气口与所述气液分离器的进气口之间的连接管路上设有节流元件。

根据本发明提供的一种利用lng冷能的液态空气生产装置，所述气液分离器的回气口通过回气管路依次与所述预冷器和所述空气压缩机串联。

根据本发明提供的一种利用lng冷能的液态空气生产装置，所述低温储罐与所述预冷器之间的连接管路上设有lng泵。

根据本发明提供的一种利用lng冷能的液态空气生产装置，所述低温储罐的出液口连接出液管路，所述出液管路上设有液空泵。

根据本发明提供的一种利用lng冷能的液态空气生产装置，所述天然气膨胀发电机组的输出端通过透平与电网连接。

根据本发明提供的一种利用lng冷能的液态空气生产装置，所述空气压缩机设置多级，多级所述空气压缩机一一对应连接所述预热器。

根据本发明提供的一种利用lng冷能的液态空气生产装置，所述预热器为管壳式、板翅式或填充床式预热器。

根据本发明提供的一种利用lng冷能的液态空气生产装置，所述预冷器为板翅式或绕管式预冷器。

本发明提供的利用lng冷能的液态空气生产装置，通过设置lng冷能发电单元和液态空气生产单元；其中，所述lng冷能发电单元包括依次串联的lng储槽、预冷器、预热器和天然气膨胀发电机组；所述液态空气生产单元包括依次串联的空气压缩机、所述预热器、所述预冷器、气液分离器和低温储罐，实现将lng冷能转移至液态空气中进行存储，进而将液态空气转运需求地，实现对冷能的利用，提高lng冷能利用的高效性和灵活性，减少占地，节约成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的利用lng冷能的液态空气生产装置的工艺流程示意图；

附图标记：

1：空气纯化子单元；2：空气压缩机；3：预热器；

4：预冷器；5：节流元件；6：气液分离器；

7：低温储罐；8：液空泵；9：天然气膨胀发电机组；

10：lng储槽；11：lng泵。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1描述本发明的一种利用lng冷能的液态空气生产装置，包括lng冷能发电单元和液态空气生产单元；其中，

lng冷能发电单元包括依次串联的lng储槽10、预冷器4、预热器3和天然气膨胀发电机组9；

液态空气生产单元包括依次串联的空气压缩机2、预热器3、预冷器4、气液分离器6和低温储罐7。可以理解的是，lng冷能发电单元用以利用释放冷能后气化的天然气进行发电。液态空气生产单元用以通过空气吸收lng冷能转化为液态空气，进行冷能的存储、运输和使用。

其中，lng冷能发电单元包括依次串联的lng储槽10、预冷器4、预热器3和天然气膨胀发电机组9，lng储槽10内的液化天然气输送至预冷器4内，进行释冷吸热气化，之后气化的天然气输送至预热器3，再次释冷吸热，最终输送至天然气膨胀发电机组9，进行发电。

进一步地，液态空气生产单元包括依次串联的空气压缩机2、预热器3、预冷器4、气液分离器6和低温储罐7，常温常压空气经空气压缩机2压缩后输送至预热器3，预热器3回收利用压缩热，常温高压空气输送至预冷器4，并与lng热交换，吸冷放热液化，液化后的空气输送至气液分离器6，进行气液分离，分离后的液态空气输送至低温储罐7，进行存储。

根据本发明提供的一种利用lng冷能的液态空气生产装置，液态空气生产单元还包括空气纯化子单元1，空气纯化子单元1包括依次串联的空气过滤器和分子筛纯化器，分子筛纯化器的出气口与空气压缩机2的进气口连接。可以理解的是，液态空气生产单元还包括空气纯化子单元1，沿常温常压的空气的流动方向，空气纯化子单元1包括依次串联的空气过滤器和分子筛纯化器，空气过滤器用以滤除空气中粉尘，分子筛纯化器用以脱除空气中的水分、二氧化碳和乙炔杂质。分子筛纯化器的出气口与空气压缩机2的进气口连接，实现将常温常压的空气纯化后输送至空气压缩机2。

根据本发明提供的一种利用lng冷能的液态空气生产装置，预冷器4的出气口与气液分离器6的进气口之间的连接管路上设有节流元件5。可以理解的是，节流元件5用以对预冷器4流出的空气进行节流降压膨胀，产生气液两相空气，并由气液分离器6的进气口进入气液分离器6。

值得说明的是，节流元件5可采用低温膨胀机或节流阀。

根据本发明提供的一种利用lng冷能的液态空气生产装置，气液分离器6的回气口通过回气管路依次与预冷器4和空气压缩机2串联。可以理解的是，气液分离器6分离后的气相空气由回气口经回气管路返流至预冷器4，释放冷能后输送至空气压缩机2内。

根据本发明提供的一种利用lng冷能的液态空气生产装置，低温储罐7与预冷器4之间的连接管路上设有lng泵11。可以理解的是，lng泵11用以为低温储罐7内的lng流入预冷器4提供动力。

值得说明的是，液空储罐可采用杜瓦罐或低温储液槽。

根据本发明提供的一种利用lng冷能的液态空气生产装置，低温储罐7的出液口连接出液管路，出液管路上设有液空泵8。可以理解的是，低温储罐7的出液口连接出液管路，用以将存储冷能的液态空气输送至冷能用户侧或液空运输车上，供远距离用户使用冷能。液空泵8安装于出液管路上，为低温储罐7内的液态空气的流动提供动力。

值得说明的是，lng泵11和液空泵8可采用活塞式或离心式泵。

根据本发明提供的一种利用lng冷能的液态空气生产装置，天然气膨胀发电机组9的输出端通过透平与电网连接。可以理解的是，天然气膨胀发电机组9驱动透平旋转做功发电并网。

值得说明的是，天然气膨胀发电机组9的结构形式可采用径流式、轴流式或径轴流式，天然气膨胀发电机组9包括一台或多台透平机，经串联、并联或集成为透平机组，透平机组同轴连接发电机。

根据本发明提供的一种利用lng冷能的液态空气生产装置，空气压缩机2设置多级，多级空气压缩机2一一对应连接预热器3。可以理解的是，空气压缩机2可选用活塞式、螺杆式或离心式结构。多级空气压缩机2串联或并联或集成为压缩机组，并且每级空气压缩机2一一对应配置有预热器3。

根据本发明提供的一种利用lng冷能的液态空气生产装置，预热器3为管壳式、板翅式或填充床式预热器3。可以理解的是，预热器3可选用管壳式、板翅式或填充床式预热器3中的一种或几种组合。

根据本发明提供的一种利用lng冷能的液态空气生产装置，预冷器4为板翅式或绕管式预冷器4。可以理解的是，预冷器4可选用板翅式或绕管式预冷器4，可设置为一级或多级，并采用串联或并联或相应的组合方式连接。

本发明实施例提供的一种利用lng冷能的液态空气生产装置的工艺流程如下：

lng冷能发电单元，来自lng储槽10的lng经泵增压至7mpa后进入预冷器4中复温气化至常温，将冷能传递给压缩空气，然后常温天然气进入预热器3中被压缩空气携带的压缩热加热至140℃，最后进入天然气膨胀发电机组9驱动透平旋转做功发电并网，膨胀至3mpa的天然气进入天然气管网输送到用户地区；

液态空气生产单元，常温常压空气经空气纯化子单元1净化后被空气压缩机2组压缩至150℃，7mpa，通过预热器3回收利用压缩热，然后冷却至常温的高压空气进入预冷器4被降至-174℃，经过节流元件5节流降压膨胀至-194℃后，产生气液两相空气后进入气液分离器6，气相空气返流至预冷器4中提供冷量后流进空气压缩机2的入口，和经空气纯化子单元1净化后的洁净空气一起重新被空气压缩机2增压；液态空气存储于液空储罐中，通过液空泵8将液态空气输送到通往冷能用户侧的出液管路中或液空运输车上，供远距离用户使用高品位冷能。

本发明提供的利用lng冷能的液态空气生产装置，通过设置lng冷能发电单元和液态空气生产单元；其中，lng冷能发电单元包括依次串联的lng储槽、预冷器、预热器和天然气膨胀发电机组；液态空气生产单元包括依次串联的空气压缩机、预热器、预冷器、气液分离器和低温储罐，实现将lng冷能转移至液态空气中进行存储，进而将液态空气转运需求地，实现对冷能的利用，提高lng冷能利用的高效性和灵活性，减少占地，节约成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。