一种LNG动力船的分布式能源系统及工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种LNG动力船的分布式能源系统及控制方法，所述系统包括LNG汽化系统，冷能发电回路，热回收回路，溴化锂吸收式制冷/供热回路。将LNG动力船运行时LNG汽化产生的冷能回收利用，进行LNG冷能发电，作为LNG动力船的电力来源，满足船舶舱室供电需求；将汽化后的LNG送入船舶主机动力系统燃烧室进行燃烧，为船舶提供动力；将燃烧后产生的大量余热回收利用，作为空调系统和汽化系统的热源，满足船舶舱室的供热和制冷以及LNG汽化的需求。本发明专利技术利用LNG汽化时产生的冷量及燃烧时释放的热量作为分布式能源系统的冷热源，解决了船舶舱室的电、动、冷、热需求，节省船舶系统的大量投资；同时提高能源的利用效率，节约资源，还起到保护环境的作用。

Distributed energy system and working method of LNG power ship

The invention discloses a distributed energy system for a LNG power ship and a control method thereof, wherein the system comprises a LNG vaporization system, a cold energy generating circuit, a heat recovery loop, and a lithium bromide absorption refrigeration / heating loop. LNG will ship when running LNG vaporization resulting from cold energy recovering, LNG cold energy power generation, as a power source for LNG ship, ship cabin to meet power demand; the vaporized LNG into the host ship power system of combustion chamber for combustion, to provide power for ships; a large number of waste heat recovery will be generated after the combustion of the as the heat source, air conditioning system and vaporization system, meet the heating and cooling of ship cabin and LNG vaporization demand. The release of cold energy generated by burning and the invention uses LNG vaporization when heat as a heat source of distributed energy system, solve the ship cabin electric power, cold and heat demand, a large number of investment to save the ship system; at the same time improve the efficiency of energy utilization, saving resources, but also play the role of protect the environment.

【技术实现步骤摘要】
一种LNG动力船的分布式能源系统及工作方法
本专利技术涉及一种LNG动力船的分布式能源系统及控制方法，具体是为了实现能源的高效利用，以LNG汽化产生的巨额冷量和燃烧产生的大量热量作为船舶舱室的电、动、冷、热系统的冷热源，提高了能源的利用效率，节约资源，同时起到保护环境的作用，属于分布式能源系统领域。
技术介绍
近年来，随着天然气产业的迅猛发展，天然气高效利用已成为研究热点。我国的能源政策和一次能源比例形式决定了天然气使用将是未来几年大力发展的优势产业，分布式能源系统无疑是其中重点。分布式能源系统的优势在于引进高效冷热电机组，实现燃气、电、热、冷的最优匹配，从而实现能量的梯级利用，较大程度地实现节能减排，同时对于环境保护具有重大现实意义。对于本系统，首先应将LNG的巨额冷能合理利用，其次要考虑如何完善系统的余热回收部分，最主要的是要在保证系统能源稳定、持续供应的前提下，提高系统的操作弹性，使得系统在各种工况下均能保持较高的能源有效利用率，并且最终使得能源的综合利用效率达到68％以上。目前，船用余热回收系统基本上使用简单低效的系统。申请号为201620689534.4的专利公开了一种LNG分布式能源气化冷热回收系统，该系统主要由LNG储存单元、输送管路、冷热回收单元、输送泵、燃气内燃机发电单元、供电管线、高温烟气管道、循环管路组成；所述LNG输送单元通过输送管路连接到冷热回收单元上，冷热回收单元通过输送管路连接到燃气内燃发电机单元上，燃气内燃发电机单元再通过输送泵和循环管路连接到冷热回收单元上，冷热回收单元再通过循环管路连接到燃气内燃发电机单元上，燃气内燃发电机单元设置有连接到分布式能源的供电管线和高温烟气管道。它回收利用燃气内燃机高温缸套水的热能与低温LNG进行换热，并将释放的冷量进行吸收和利用，该系统虽利用LNG汽化所释放的冷量，但该系统中直接使用燃气内燃机高温缸套水作为载冷剂，在换热器中与LNG进行热交换，由于LNG汽化时显热交换温差能达到170～200℃，可能使得进行热交换的缸套水水吸收过多冷量而降温过多，使得无法再次进入燃气内燃机高温缸套水中进行循环使用，同时该系统并未有效的利用LNG汽化的冷能和燃烧后的余热。申请号为201610880726.8的专利公开了一种发动机余热综合回收系统，主要包括有发动机高品位能回收系统与溴化锂吸收式循环制冷(热)系统。所述的发动机高品位能回收系统包括发动机尾气排出管、工质泵、蒸发换热器、单螺杆膨胀机、发电机、冷凝器Ⅰ以及发动机尾气乏气排出管，其中所述的蒸发换热器(实质就是管壳式换热器)连接于发动机尾气排出管，蒸发换热器出口连接于发电机组，发电机组由单螺杆膨胀机与发电机组成，单螺杆膨胀机与冷凝器Ⅰ入口相连，冷凝器Ⅰ出口与工质泵连接，工质泵与所述的蒸发换热器入口相连，其中工质泵为整个发动机高品位能回收系统提供动力；所述的溴化锂吸收式循环制冷(热)系统主要包括吸收器、溶液泵、溶液热交换器、发生器1、发生器2、冷凝器Ⅱ、节流阀、蒸发器、接发动机冷却水管、接发动机尾气乏气排气管以及截止阀A、B、C、D，其中所述的接发动机尾气乏气排气管与发生器1连接，所述的接发动机冷却水管与发生器2连接，发生器1与发生器2并联组成发生器单元，并联后的发生器单元与阀组—冷凝器单元、阀组—蒸发器单元相连，阀组—冷凝器单元由截止阀A、B、节流阀、冷凝器Ⅱ组成，其中冷凝器Ⅱ的前后串联有截止阀A与节流阀，截止阀B并联于冷凝器Ⅱ、截止阀A与节流阀，组成阀组—冷凝器单元；阀组—蒸发器单元由截止阀C、D、蒸发器组成，其中蒸发器的前端串联有截止阀C，截止阀D并联于蒸发器上，整个阀组—冷凝器单元和阀组—蒸发器共同组成阀组—冷凝器—蒸发器单元，实现系统供热或供冷以及即不供热也不供冷的要求。其中蒸发器与吸收器相连，吸收器后连接有溶液泵，溶液泵与溶液热交换器连接，溶液泵为整个溴化锂吸收式循环制冷(热)系统提供动力，其中发生器单元还通过溶液热交换器与吸收器相连，共同组成整个溴化锂吸收式循环制冷(热)系统。该系统在制热时运行方式为开启截止阀B，和截止阀C，关闭截止阀A与截止阀D，此时冷剂蒸汽只流过蒸发器，达到单独制冷的目的。存在明显错误，冷剂蒸汽进入蒸发器实现蒸发吸热制冷的效果无法实现。该系统所述在开启截止阀B和D，关闭截止阀A和C，此时冷剂蒸汽不流过冷凝器Ⅱ与蒸发器，达到既不制冷也不制热的目的，并未考虑进入吸收器内冷剂水的温度以及吸收过程产生的大量热量，以至于整个系统运行必定存在缺陷。
技术实现思路
本专利技术专利目的是针对上述现有技术的缺陷和问题，通过合理利用LNG动力船中LNG从-163℃升温到燃烧温度时释放的冷能以及LNG燃烧时释放的热量，提供一种既能满足LNG汽化量又能满足船舶舱室的电、动、冷、热的需求，提高能源的利用效率，降低船舶系统的能源消耗，提升船舶整体运营的经济性和环保性。本专利技术是将LNG动力船中LNG汽化及燃烧产生的大量能量和船舶电力系统、动力系统以及空调系统的制冷/供热进行有机整合，利用LNG汽化时释放的巨额冷能，作为驱动蒸气轮机发电的冷源，满足船舶舱室供电需求；利用LNG燃烧室产生的大量热量，作为船舶主机动力系统运行的能量来源，满足船舶动力需求；利用LNG燃烧后产生大量的余热作为夏季工况下溴化锂吸收式制冷/供热系统以及LNG再升温的热源，以满足燃烧所需LNG量和船舶系统制冷/供热需求，达到能源利用效率的最优化。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。一种LNG动力船的分布式能源系统，包括LNG汽化系统，冷能发电回路，热回收回路和溴化锂吸收式制冷/供热回路；其中，所述LNG汽化系统依次由LNG储液罐1，LNG低温泵2，LNG汽化器4的进口a、出口c，第一电控阀门7，第二换热器11的进口e、出口g，第四电控阀门22和船舶主辅机冷却系统25通过管道依次连接构成；所述冷能发电回路依次由LNG汽化器4的出口b，冷媒储罐3，冷媒循环泵5，第一换热器6，蒸气轮机9，第二电控阀门8和LNG汽化器4的进口d通过管道依次连接构成；所述热回收回路依次由船舶主辅机冷却系统25的缸套水出口j，循环泵26，第二电控三通阀门27，发生器18的进口k、出口l，第三电控阀门10，第二换热器11的进口f、出口h，三通接头23，缓冲罐24，船舶主辅机冷却系统25的缸套水进口i，通过管道依次连接构成；所述溴化锂吸收式制冷/供热回路，由发生器18的出口n，冷凝器20，第一电控三通阀门19，节流阀17，蒸发器15，吸收器12，溶液泵13，溶液热交换器16和发生器18的进口m通过管道依次连接构成。进一步优选，所述的LNG汽化器4为LNG梯级汽化器。进一步优选，所述的冷媒储罐3中装有相变冷媒，所述相变冷媒为R1270或R407c。进一步优选，所述的第一换热器6为板式换热器。进一步优选，所述的冷凝器20与节流阀17之间还设有第一电控三通阀门19。进一步优选，所述的发生器18的出口q与所述溶液热交换器16之间和所述溶液热交换器16与所述吸收器12之间均通过管道相连通。进一步优选，所述的吸收器12通过管道与所述的冷凝器20相连通。进一步优选，所述的第一电控三通阀门19通过管道连通所述吸收器12和所述蒸发器15之间的管道。本专利技术的一种LNG动力船的分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LNG动力船的分布式能源系统，其特征在于：包括LNG汽化系统，冷能发电回路，热回收回路和溴化锂吸收式制冷/供热回路；其中，所述LNG汽化系统依次由LNG储液罐(1)，LNG低温泵(2)，LNG汽化器(4)的进口a、出口c，第一电控阀门(7)，第二换热器(11)的进口e、出口g，第四电控阀门(22)和船舶主辅机冷却系统(25)通过管道依次连接构成；所述冷能发电回路依次由LNG汽化器(4)的出口b，冷媒储罐(3)，冷媒循环泵(5)，第一换热器(6)，蒸气轮机(9)，第二电控阀门(8)和LNG汽化器(4)的进口d通过管道依次连接构成；所述热回收回路依次由船舶主辅机冷却系统(25)的缸套水出口j，循环泵(26)，第二电控三通阀门(27)，发生器(18)的进口k、出口l，第三电控阀门(10)，第二换热器(11)的进口f、出口h，三通接头(23)，缓冲罐(24)，船舶主辅机冷却系统(25)的缸套水进口i，通过管道依次连接构成；所述溴化锂吸收式制冷/供热回路，由发生器(18)的出口n，冷凝器(20)，第一电控三通阀门(19)，节流阀(17)，蒸发器(15)，吸收器(12)，溶液泵(13)，溶液热交换器(16)和发生器(18)的进口m通过管道依次连接构成。...

【技术特征摘要】
1.一种LNG动力船的分布式能源系统，其特征在于：包括LNG汽化系统，冷能发电回路，热回收回路和溴化锂吸收式制冷/供热回路；其中，所述LNG汽化系统依次由LNG储液罐(1)，LNG低温泵(2)，LNG汽化器(4)的进口a、出口c，第一电控阀门(7)，第二换热器(11)的进口e、出口g，第四电控阀门(22)和船舶主辅机冷却系统(25)通过管道依次连接构成；所述冷能发电回路依次由LNG汽化器(4)的出口b，冷媒储罐(3)，冷媒循环泵(5)，第一换热器(6)，蒸气轮机(9)，第二电控阀门(8)和LNG汽化器(4)的进口d通过管道依次连接构成；所述热回收回路依次由船舶主辅机冷却系统(25)的缸套水出口j，循环泵(26)，第二电控三通阀门(27)，发生器(18)的进口k、出口l，第三电控阀门(10)，第二换热器(11)的进口f、出口h，三通接头(23)，缓冲罐(24)，船舶主辅机冷却系统(25)的缸套水进口i，通过管道依次连接构成；所述溴化锂吸收式制冷/供热回路，由发生器(18)的出口n，冷凝器(20)，第一电控三通阀门(19)，节流阀(17)，蒸发器(15)，吸收器(12)，溶液泵(13)，溶液热交换器(16)和发生器(18)的进口m通过管道依次连接构成。2.根据权利要求1所述的一种LNG动力船的分布式能源系统，其特征在于：所述的LNG汽化器(4)为LNG梯级汽化器。3.根据权利要求1所述的一种LNG动力船的分布式能源系统，其特征在于：所述的冷媒储罐(3)中装有相变冷媒。4.根据权利要求3所述的一种LNG动力船的分布式能源系统，其特征在于：所述相变冷媒为R1270或R407c。5.根据权利要求1所述的一种LNG动力船的分布式能源系统，其特征在于：所述的第一换热器(6)为板式换热器。6.根据权利要求1所述的一种LNG动力船的分布式能源系统，其特征在于：所述的冷凝器(20)与节流阀(17)之间还设有第一电控三通阀门(19)。7.根据权利要求1所述的一种LNG动力船的分布式能源系统，其特征在于：所述的发生器(18)的出口q与所述溶液热交换器(16)之间和所述溶液热交换器(16)与所述吸收器(12)之间均通过管道相连通。8.根据权利要求1所述的一种LNG动力船的分布式能源系统，其特征在于：所述的吸收器(12)通过管道与所述的冷凝器(20)相连通。9.根据权利要求1所述的一种LNG动力船的分布式能源系统，其特征在于：所述的第一电控三通阀门(19)通过管道连通所述吸收器(12)和所述蒸发器(15)之间的管道。10.根据权利要求1至9任意一项所述的一种LNG动力船的分布式能源系统的工作方法，其特征在于：包括如下几种工作模式：(1)所述LNG汽化系统的汽化方式：LNG储液罐...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵忠超，王威，周依檬，张艳瑞，张永，陈育平，
申请(专利权)人：江苏科技大学海洋装备研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32