本发明专利技术属于液化天然气冷能利用和二氧化碳捕集领域，具体公开一种基于LNG冷能的SCV烟气碳捕集动力循环系统及工艺。用于含有SCV气化器的LNG接收站或LNG气化站的低碳运行。所述系统包括LNG气化单元、SCV烟气碳捕集单元、LNG冷能动力循环单元和废气膨胀发电单元。在SCV烟气碳捕集单元，烟气先后经过脱水、冷却、一级压缩、冷却、二级压缩、预冷、冷凝和分离的工艺过程。在LNG冷能动力循环单元，混合工质经过两级膨胀的有机朗肯循环工艺过程。在废气膨胀发电单元，脱碳烟气经过两级直接膨胀发电的工艺流程。本发明专利技术降低了使用SCV气化器进行LNG气化环节的碳排放，提高了LNG冷能利用率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于液化天然气冷能利用和二氧化碳捕集领域，尤其涉及一种基于lng冷能的scv烟气碳捕集动力循环系统及工艺。
技术介绍
1、碳捕集利用与封存(carbon capture，utilization and storage，ccus)技术是重要技术，其中碳捕集是ccus技术中的重要技术单元，二氧化碳的捕集技术包括吸收法、吸附法、膜分离法、低温分离法等，低温分离法是利用原料气中各组分物性的差异，原料气经多次压缩和制冷，使co2发生相变成为液体，实现碳捕集。低温分离法的缺点主要是制冷将产生高能耗，但在lng接收站可以利用lng冷能进行二氧化碳的低温捕集。
2、lng(liquified natural gas)是指液态天然气，是-162℃的低温液体，蕴含着巨大的冷能资源，一吨lng经换热气化在理论上可利用的冷量为240kw·h。在lng接收站和lng气化站中，lng气化主要使用开架式海水气化器(orv)、中间介质气化器(ifv)、空温式气化器(aav)和浸没燃烧式气化器(scv)对lng进行气化操作。其中orv和ifv均采用海水进行lng气化，aav采用空气进行lng气化。由于aav的lng处理量较小以及在冬季海水温度低时orv及ifv均不能正常使用，因此，需要运行scv进行lng的气化。scv采用天然气燃烧产生热量加热水浴池中的软化水，进而用于加热气化lng。在实际生产中，scv气化器产生烟气温度大约在25℃-65℃，往往都是直接排放到空气中，造成了能量的浪费，并且增加了lng接收站和lng气化站的碳排放。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的在于提供一种基于lng冷能的scv烟气碳捕集动力循环系统，有效解决当前使用scv气化器时烟气直接排放造成碳排放增加的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种基于lng冷能的scv烟气碳捕集动力循环系统，包括lng气化单元、scv烟气碳捕集单元、lng冷能动力循环单元及废气膨胀发电单元，来自lng接收站或lng气化站的低压lng或高压lng经三通分成三股lng支流，第一股lng支流进入lng气化单元，第二股lng支流进入lng冷能动力循环单元后同第三股lng支流在lng混合器中混合后进入scv烟气碳捕集单元。
4、所述lng气化单元包括scv气化器。
5、所述scv烟气碳捕集单元包括依次连接的烟气干燥器、第一换热器的scv烟气通道、第一烟气压缩机、第二换热器的scv烟气通道、第二烟气压缩机、第三换热器的scv烟气通道、第四换热器的scv烟气通道及气液分离器，所述烟气干燥器与scv气化器的烟气出口连接；所述第四换热器的lng通道连接lng混合器的出口，所述lng混合器包括两个入口，分别连接第五换热器的lng通道和第三股lng支流，所述第五换热器的lng通道入口连接第二股lng支流。
6、所述lng冷能动力循环单元采用混合工质多级膨胀的有机朗肯循环，包括循环连接的第五换热器的混合工质通道、第一混合工质泵、第一换热器的混合工质通道、第一膨胀发电机组、第二换热器的混合工质通道及第二膨胀发电机组。
7、所述废气膨胀发电单元包括依次连接的第三换热器的脱碳烟气通道、第三膨胀发电机组、第一空温式加热器、第四膨胀发电机组及第二空温式加热器，所述第三换热器的脱碳烟气通道与气液分离器的脱碳烟气出口连接。
8、所述第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器及第五换热器的两个通道中的传热介质之间均逆向流动。
9、本专利技术的另一个目的在于提供一种基于lng冷能的scv烟气碳捕集动力循环工艺，有效解决当前使用scv气化器时烟气直接排放造成碳排放增加的问题。
10、一种基于lng冷能的scv烟气碳捕集动力循环工艺，基于以上实施例所述的scv烟气碳捕集动力循环系统，包括以下工艺过程。
11、来自lng接收站或lng气化站的低压lng或高压lng经三通分成三股lng支流，第一股lng支流进入lng气化单元，第二股lng支流进入lng冷能动力循环单元后同第三股lng支流在lng混合器中混合后进入scv烟气碳捕集单元。
12、(1)lng气化单元：第一股lng支流进入scv气化器气化，来自lng接收站或lng气化站的燃料气进入scv气化器中燃烧对lng加热气化。
13、来自外界环境的空气增压到微正压，之后进入scv气化器参与燃料气的燃烧，将lng气化为天然气，最后，所述天然气通过天然气外输管道输往用户，所述天然气适宜进入下游外输管网的温度为15℃～25℃；燃料气在scv气化器中燃烧产生的烟气进入scv烟气碳捕集单元。
14、(2)scv烟气碳捕集单元：来自scv气化器的所述烟气先进入烟气干燥器进行脱水，之后进入第一换热器的scv烟气通道同第一换热器的混合工质通道中的混合工质进行换热，所述烟气被冷却到-100℃～-90℃，之后进入第一烟气压缩机被增压到310kpa，然后进入第二换热器的scv烟气通道同第二换热器的混合工质通道中的混合工质进行换热，所述烟气被冷却到-40℃～-30℃，之后进入第二烟气压缩机被增压到930kpa，经二次增压后的烟气进入第三换热器的scv烟气通道同第三换热器的脱碳烟气通道中的脱碳烟气进行换热，所述烟气被冷却到-100℃～-90℃，之后进入第四换热器的scv烟气通道同第四换热器的lng通道中的来自lng混合器的lng进行换热，所述烟气被冷却到-135℃～-130℃，实现了烟气中二氧化碳的部分液化或凝华，最后进入气液分离器中实现气液分离，将烟气中的液相二氧化碳分离出来，实现了scv烟气碳捕集，经气液分离后的脱碳烟气进入废气膨胀发电单元。
15、(3)废气膨胀发电单元：来自scv烟气碳捕集单元的低温高压的脱碳烟气，首先进入第三换热器的脱碳烟气通道同第三换热器的scv烟气通道中的烟气进行换热，换热后脱碳烟气被加热到60℃～80℃，接着所述脱碳烟气进入第三膨胀发电机组进行膨胀发电，脱碳烟气膨胀至310kpa，然后进入第一空温式加热器进行加热，所述脱碳烟气被加热至-5℃～0℃，接着进入第四膨胀发电机组进行膨胀发电，所述脱碳烟气膨胀至大气压，然后进入第二空温式加热器进行加热，所述脱碳烟气被加热至不低于环境温度以下5℃，最后排放到大气环境中。
16、(4)lng冷能动力循环单元：采用混合工质多级膨胀的有机朗肯循环，在第二膨胀发电机组中膨胀发电后的150kpa、-75℃～-70℃的由甲烷和乙烷组成的混合工质，进入第五换热器的混合工质通道同第五换热器的lng通道中的lng换热，所述混合工质被冷却至-130℃～-140℃变成液相，接着进入第一混合工质泵被增压到1300kpa～1350kpa，然后进入第一换热器的混合工质通道同第一换热器的scv烟气通道中的烟气换热，所述混合工质被加热到-20℃～-15℃(保证混合工质膨胀后无液相析出)，接着进入第一膨胀发电机组进行膨胀发电，所述混合工质膨胀至460k本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于LNG冷能的SCV烟气碳捕集动力循环系统，其特征在于，包括LNG气化单元、SCV烟气碳捕集单元、LNG冷能动力循环单元及废气膨胀发电单元，来自LNG接收站或LNG气化站的低压LNG或高压LNG经三通分成三股LNG支流，第一股LNG支流进入LNG气化单元，第二股LNG支流进入LNG冷能动力循环单元后同第三股LNG支流在LNG混合器中混合后进入SCV烟气碳捕集单元；
2.一种基于LNG冷能的SCV烟气碳捕集动力循环工艺，其特征在于，基于权利要求1所述的SCV烟气碳捕集动力循环系统，包括以下工艺过程：
3.根据权利要求2所述的基于LNG冷能的SCV烟气碳捕集动力循环工艺，其特征在于，来自LNG接收站或LNG气化站的低压LNG、高压LNG或燃料气的成分均包括甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷和氮气，所述低压LNG的压力为6.0MPa～7.0MPa，所述高压LNG的压力为10.0MPa～11.0MPa，所述低压LNG和高压LNG的温度均为-140℃～-155℃，所述燃料气的压力为0.5MPa～0.6MPa，所述燃料气的温度为10℃～20℃。
4.根据权利要求3所述的基于LNG冷能的SCV烟气碳捕集动力循环工艺，其特征在于，在所述LNG气化单元中，所述空气的温度小于5℃，所述空气通过鼓风机增压至116.15kPa，所述烟气的成分包括氮气、饱和水蒸气、二氧化碳和氧气，所述烟气的压力为116.15kPa，所述烟气的温度为25℃～65℃。
5.根据权利要求4所述的基于LNG冷能的SCV烟气碳捕集动力循环工艺，其特征在于，在所述SCV烟气碳捕集单元中，所述烟气先后经过脱水、冷却、一级压缩、冷却、二级压缩、预冷、冷凝和分离的工艺过程。
6.根据权利要求5所述的基于LNG冷能的SCV烟气碳捕集动力循环工艺，其特征在于，在所述LNG冷能动力循环单元中，所述混合工质经过冷凝、增压、蒸发、一级膨胀、加热、二级膨胀和冷凝的两级膨胀的有机朗肯循环工艺过程，所述混合工质的成分为甲烷和乙烷，其中甲烷的摩尔含量为20％，乙烷的摩尔含量为80％。
7.根据权利要求6所述的基于LNG冷能的SCV烟气碳捕集动力循环工艺，其特征在于，在所述废气膨胀发电单元中，所述脱碳烟气先后经过加热、一级膨胀、加热、二级膨胀、加热排放的两级直接膨胀发电的工艺流程。
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【技术特征摘要】
1.一种基于lng冷能的scv烟气碳捕集动力循环系统，其特征在于，包括lng气化单元、scv烟气碳捕集单元、lng冷能动力循环单元及废气膨胀发电单元，来自lng接收站或lng气化站的低压lng或高压lng经三通分成三股lng支流，第一股lng支流进入lng气化单元，第二股lng支流进入lng冷能动力循环单元后同第三股lng支流在lng混合器中混合后进入scv烟气碳捕集单元；
2.一种基于lng冷能的scv烟气碳捕集动力循环工艺，其特征在于，基于权利要求1所述的scv烟气碳捕集动力循环系统，包括以下工艺过程：
3.根据权利要求2所述的基于lng冷能的scv烟气碳捕集动力循环工艺，其特征在于，来自lng接收站或lng气化站的低压lng、高压lng或燃料气的成分均包括甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷和氮气，所述低压lng的压力为6.0mpa～7.0mpa，所述高压lng的压力为10.0mpa～11.0mpa，所述低压lng和高压lng的温度均为-140℃～-155℃，所述燃料气的压力为0.5mpa～0.6mpa，所述燃料气的温度为10℃～20℃。
4.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：王保庆，杨书忠，景美波，马慧超，孟禹君，周楠，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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