本发明涉及天然气技术领域，特别涉及一种基于lng的冷热联产系统。
背景技术：
能源是人类生存和社会发展的物质基础，但现阶段能源利用效率普遍较低，大部分有用能被作为废弃物直接排放，未得到合理以及有效的利用。例如，lng气化过程所释放的冷能直接被海水或空气带走，造成冷能能量的白白损失。又如，燃气热泵制冷机中的燃气发动机余热通常通过散热器直接排放至室外环境中，导致整个机组能源利用效率偏低。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种基于lng的冷热联产系统。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种基于lng的冷热联产系统，所述冷热联产系统包括燃气发电单元、lng换热单元、余热利用单元以及电制冷单元；所述lng换热单元与所述燃气发电单元相连接，流入lng换热单元的lng通过lng换热单元加热后流入燃气发电单元；所述lng换热单元与所述电制冷单元相连接，所述lng换热单元中的循环介质通过电制冷单元循环至lng换热单元；所述燃气发电单元与所述电制冷单元以及所述余热利用单元相连接；所述燃气发电单元产生的烟气以及缸套水传输至所述余热利用单元。
所述基于lng的冷热联产系统，其中，所述lng换热单元包括换热器，所述换热器与燃气发电单元相连接；所述换热器与所述电制冷单元中的冷凝器形成循环回路。
所述基于lng的冷热联产系统，其中，所述循环回路中的循环介质为丙烷或者丁烷。
所述基于lng的冷热联产系统，其中，所述电制冷单元包括压缩机、冷凝器以及蒸发器；所述压缩机与所述燃气发电单元相连接，所述压缩机、所述冷凝器以及所述蒸发器依次连接形成制冷回路。
所述基于lng的冷热联产系统，其中，所述电制冷单元还包括节流阀，所述节流阀位于所述冷凝器与所述蒸发器之间。
所述基于lng的冷热联产系统，其中，所述燃气发电单元包括依次连接的燃气内燃机、发电机以及电路集成板，所述燃气内燃机与所述lng换热单元和所述余热利用单元相连接，所述电路集成板与所述电制冷单元相连接。
所述基于lng的冷热联产系统，其中，所述余热利用单元包括第一换热器以及第二换热器，所述第一换热器和所述第二换热器均与所述燃气发电单元相连接，所述第一换热器与所述第二换热器相连接；所述燃气发电单元的缸套水流入第一换热器，所述燃气发电单元的烟气流入第二换热器，第一换热器流入的换热介质通过第一换热器后流入第二换热器。
所述基于lng的冷热联产系统，其中，所述燃气发电单元与所述第二换热器的连接管路上设置有烟气调节阀，所述烟气调节阀连接有排放管路，以通过烟气调节阀控制流入第二换热器的烟气量。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种基于lng的冷热联产系统，所述冷热联产系统包括燃气发电单元、lng换热单元、余热利用单元及电制冷单元；lng换热单元与电制冷单元相连接，lng换热单元中的循环介质通过电制冷单元循环至lng换热单元，这样lng换热单元中经循环介质传递冷能给电制冷单元，降低电制冷单元中的冷凝器的凝入口温度，从而提高电制冷单元中的冷凝器的冷凝效果从而提高了电制冷单元的制冷能力，实现了lng携带冷能的回收，提高了lng的利用率。同时，通过将通过余热利用单元回收利用燃气发电单元形成的高温烟气以及高温缸套水，实现燃气发电制冷与余热回收制热的耦合，实现系统输出最大化，进一步提高了lng的利用率。
附图说明
图1为本发明提供的基于lng的冷热联产系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种基于lng的冷热联产系统，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者间接连接至该另一个部件上。
还需说明的是，本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
下面结合附图，通过对实施例的描述，对发明内容作进一步说明。
本实施例提供了一种基于lng的冷热联产系统，所述冷热联产系统包括燃气发电单元、lng换热单元、余热利用单元以及电制冷单元；所述lng换热单元与所述燃气发电单元相连接，所述燃气发电单元与所述余热利用单元以及所述电制冷单元相连接。lng通过lng换热单元气化后流入燃气发电单元；并且lng换热单元中的循环介质为lng气化提供热量而降温，降温后的循环介质通过电制冷单元循环至lng换热单元。这样通过降温后的循环介质可以降低电制冷单元中的冷凝器的凝入口温度，从而提高电制冷单元中的冷凝器的冷凝效果，进而提高了电制冷单元的制冷能力，实现了lng携带冷能的回收，提高了lng的利用率。
此外，燃气发电单元通过燃烧天然气产生电能、高温烟气以及高温缸套水，电能传输给电制冷单元以及余热利用单元，以为电制冷单元以及余热利用单元提供电能；高温缸套水传输至余热利用单元，通过余热利用单元降温后回路到燃气发电单元，以实现缸套水的循环利用；燃气发电单元产生的高温烟气传输至余热利用单元，余热利用单元吸收高温烟气中的热量后将烟气排除。这样经过lng换热单元气化得到的天然气燃烧所产生的能量一部分转换为电能，一部分通过高温烟气以及高温缸套水形成热能，并通过余热利用单元对高温烟气携带的热能和高温缸套水携带的热能进行回收利用，从而提高了天热气的利用率。
在本实施例的一个实现方式中，如图1所示，所述lng换热单元包括换热器4，所述换热器4与燃气发电单元相连接；所述换热器4与所述电制冷单元中的冷凝器6形成循环回路，其中，供给给换热器4的lng可以是瓶、罐装形式，也可是管输lng形式等。lng经过换热器4气化为天然气，循环介质吸收lng冷能能量，由气态循环介质变成液态并在电制冷单元的冷凝器中释放该冷能，实现lng冷能的利用；并且液态循环介质在冷凝器吸热后转为气态循环介质，回流到换热器4以实现循环介质的循环利用，其中，所述循环回路中的循环介质可以为丙烷或者丁烷等。
在本实施例的一个实现方式中，所述燃气发电单元可以燃气内燃机1、发电机2以及电路集成板3，所述燃气内燃机1与发电机2相连接，发电机2与电路集成板3相连接，电路集成板3与电制冷单元、余热利用单元以及用户端相连接，通过电路集成板3将电能传输至电制冷单元、余热利用单元以及用户端。所述电路集成板3根据电制冷单元的用电需求为电制冷单元提供电能，并且当发电机2产生的电能大于电制冷单元所需的电能时，可以将剩余电能供给给用户端，避免多余电能浪费，从而可以提高电能的利用率。在本实施例的一个实现方式，所述用户端可以为用户端电网母线，电路集成板3与用户端电网母线相连接，以将电能传输至电网中。
在本实施例的一个实现方式中，所述电制冷单元连接外部电源，以使得外部电源和电路集成板3作为电制冷单元的两个供能端，并基于两个供能端所提供的电能的成本来确定电制冷单元所采用的供能端，其中，电制冷单元所采用的供能端为两个供能端所提供的电能的成本低的供能端，这样基于电能的成本来确定电制冷单元所采用的供能端，可以降低制冷成本，增加系统的灵活性和经济竞争力。在一个具体实现方式中，由于当电价处于波谷时段时，电路集成板3提供的电能的成本高于外部电源提供的电能成本，从而可以采用外部电源作为供能端，当电价处于波峰时段时，电路集成板3提供的电能的成本低于外部电源提供的电能成本，从而可以采用电路集成板作为供能端。此外，在实际应用中，在采用外部电源作为供能端时，可以控制燃气发电单元停止工作。
在一个实现方式中，所述电制冷单元包括压缩机7、冷凝器6以及蒸发器8，所述压缩机7、冷凝器6以及蒸发器8形成回路。冷凝器6与lng换热单元相连接，并且与lng换热单元形成循环回路。可以理解的是，lng换热单元中的换热器4与冷凝器6之间形成循环回路，流入换热器4的气态循环介质与流入换热器4的lng进行热交换，经过热交换的循环介质转换为液体循环介质；液体循环介质流入冷凝器6，作为冷凝器6的冷凝剂为流入冷凝器6的传输介质提供冷能；液体循环介质经过冷凝器6转换为气态循环介质，气态循环介质回流到换热器4，以实现循环介质的循环利用。
此外，压缩机7与外部电源以及电路集成板3相连接，以通过外部电源以及电路集成板3为压缩机7提供电能；压缩机7与冷凝器6相连接，通过压缩机7压缩的传输介质传输至冷凝器，在冷凝器中与流入冷凝器的循环介质进行热交换，经过热交换的循环介质流出冷凝器，并回流到lng换热单元(即，回流到换热器4)；经过冷凝器6的传输介质通过减压阀9传输至蒸发器8，与流入蒸发器8的冷冻水进行热交换，热交换后的冷冻水传输至外部设备以为外部设备提供冷源；流经蒸发器8的传输介质回流到压缩机7，以形成传输介质沿压缩机7、冷凝器6以及蒸发器8形成回路的循环。本实施例通过采用lng换热单元液化后的循环介质作为冷凝器6的冷源，使得冷凝器6的出口温度比采用常规冷却水作为冷凝剂的温度低，相应的，经过冷凝器流入蒸发器8的传输介质的温度低，使得蒸发器8的循环介质入口流入的循环介质的温度低，从而可以提高制冷能力。同时，也带动蒸发器的循环介质出口流出的循环介质的温度低，而温度低的循环介质流入压缩机7，节约降低压缩机7能耗，从而减少压缩机7所需电能，从而提高了电制冷单元所需能量。
在一个具体实现方式中，流入压缩机7内为低温低压传输介质，压缩机7将低温低压传输介质压缩至高温高压传输介质，并将高温高压传输介质传输至冷凝器，高温高压传输介质在冷凝器6中与流入冷凝器6的液态循环介质进行热交换，使得液态循环介质转换为气态循环介质，并回流至lng换热单元；高温高压传输介质经过冷凝器6转换为低温高压传输介质；低温高压传输介质经过节流阀9转换为低温低压传输介质；低温低压传输介质在蒸发器8中与流入蒸发器中的冷冻水进行热交换，吸收冷冻水中的热量后传输至压缩机7。在本实施例中，流入蒸发器8的冷冻水的温度可以为14摄氏度，经过蒸发器8后可以降至7摄氏度，并可以供给酒店、小型工业园区等用能单位。
燃气发电单元发电效率大于30％，产生的高温烟气的温度在400摄氏度-550摄氏度之间，产生的高温缸套水的温度在70摄氏度-85摄氏度之间；流入余热利用单元的水介质与燃气发电单元产生的高温缸套水进行换热，并且使得高温缸套水降低15摄氏度左右，降低后的缸套水可重新送回燃气发电单元组用于冷却机组；升温后的水介质可以再与燃气发电单元产生的高温烟气换热，生成工业生活热水。
基于此，所述余热利用单元可以包括第一换热器10以及第二换热器11，所述第一换热器10和所述第二换热器11均与所述燃气发电单元相连接，所述第一换热器10与所述第二换热器11相连接；所述燃气发电单元的缸套水流入第一换热器10，所述燃气发电单元的烟气流入第二换热器11，第一换热器10流入的换热介质通过第一换热器10后流入第二换热器11。流入第一换热器10的水介质，与流入第一换热器10的高温缸套水进行热交换以升温；升温后的水介质流入第二换热器11；流入第二换热器11的水介质与流入第二换热器11的高温烟气进行热交换后流出第二换热器11。
在本实施例的一个实现方式中，所述燃气发电单元与所述余热利用单元之间设置有第一支路和第二支路，所述燃气发电单元通过第一支路与第二换热器11相连接(即，第二支路为燃气发电单元与第二换热器11之间的连接管路)，并且燃气发电单元形成的高温烟气通过第一支路流入第二换热器11，所述燃气发电单元通过第二支路与第一换热器10相连接，所述燃气发电单元的缸套水通过第二支路流入第一换热器10。其中，所述第二支路为循环支路，燃气发电单元与第一换热器10之间形成缸套水循环支路，燃气发电单元燃起形成的高温缸套水通过第二支路流入第一换热器10，与流入第一换热器10的水介质进行热交换以降低温度，降低温度后的缸套水通过第二支路回流到燃气发电单元以用于冷却燃气发电单元。燃气发电单元在燃烧天热气的过程中形成高温烟气，高温烟气通过第一支路流入第二换热器11，与流入第二换热器11的水介质进行热交换以降低温度，降低温度后的烟气通过余热利用单元排除。这样可以通过余热利用单元同步回收高温烟气以及高温缸套水中的热量，提高了能源利用率。
在本实施例的一个实现方式中，所述第一支路上设置有烟气调节阀，以通过所述烟气调节阀调节流入余热利用单元内的烟气量。所述烟气调节阀连接有排放管路，所述燃气发电单元通过烟气调节阀与排放管路相连接，以通过烟气调节阀控制烟气流入排放管路的烟气量。这样通过烟气调节阀将燃气发电单元排出的高温烟气分成第一支路和排放管路，并通过控制第一支路和排放管路的烟气量，可以控制生成热量。例如，当生活用水端所需热量负荷低时，可通过烟气调节阀的开度来调大第一支路的烟气量，以为生活热水提供所需热量；反之，当生活用水端所需热量负荷高时，可通过烟气调节阀的开度来调小第一支路的烟气量，以为生活热水提供所需热量。
综上所述，本实施例提供了一种基于lng的冷热联产系统，所述冷热联产系统包括燃气发电单元、lng换热单元、余热利用单元及电制冷单元；lng换热单元与电制冷单元相连接，lng换热单元中的循环介质通过电制冷单元循环至lng换热单元，这样lng换热单元中经循环介质传递冷能给电制冷单元，降低电制冷单元中的冷凝器的凝入口温度，从而提高电制冷单元中的冷凝器的冷凝效果从而提高了电制冷单元的制冷能力，实现了lng携带冷能的回收，提高了lng的利用率。同时，通过将通过余热利用单元回收利用燃气发电单元形成的高温烟气以及高温缸套水，实现燃气发电制冷与余热回收制热的耦合，实现系统输出最大化，进一步提高了lng的利用率。
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。
1.一种基于lng的冷热联产系统，其特征在于，所述冷热联产系统包括燃气发电单元、lng换热单元、余热利用单元以及电制冷单元；所述lng换热单元与所述燃气发电单元相连接，流入lng换热单元的lng通过lng换热单元加热后流入燃气发电单元；所述lng换热单元与所述电制冷单元相连接，所述lng换热单元中的循环介质通过电制冷单元循环至lng换热单元；所述燃气发电单元与所述电制冷单元以及所述余热利用单元相连接；所述燃气发电单元产生的烟气以及缸套水传输至所述余热利用单元。
2.根据权利要求1所述基于lng的冷热联产系统，其特征在于，所述lng换热单元包括换热器，所述换热器与燃气发电单元相连接；所述换热器与所述电制冷单元中的冷凝器形成循环回路。
3.根据权利要求2所述基于lng的冷热联产系统，其特征在于，所述循环回路中的循环介质为丙烷或者丁烷。
4.根据权利要求1所述基于lng的冷热联产系统，其特征在于，所述电制冷单元包括压缩机、冷凝器以及蒸发器；所述压缩机与所述燃气发电单元相连接，所述压缩机、所述冷凝器以及所述蒸发器依次连接形成制冷回路。
5.根据权利要求4所述基于lng的冷热联产系统，其特征在于，所述电制冷单元还包括节流阀，所述节流阀位于所述冷凝器与所述蒸发器之间。
6.根据权利要求1所述基于lng的冷热联产系统，其特征在于，所述燃气发电单元包括依次连接的燃气内燃机、发电机以及电路集成板，所述燃气内燃机与所述lng换热单元和所述余热利用单元相连接，所述电路集成板与所述电制冷单元相连接。
7.根据权利要求1所述基于lng的冷热联产系统，其特征在于，所述余热利用单元包括第一换热器以及第二换热器，所述第一换热器和所述第二换热器均与所述燃气发电单元相连接，所述第一换热器与所述第二换热器相连接；所述燃气发电单元的缸套水流入第一换热器，所述燃气发电单元的烟气流入第二换热器，流入第一换热器的换热介质通过第一换热器后流入第二换热器。
8.根据权利要求7所述基于lng的冷热联产系统，其特征在于，所述燃气发电单元与所述第二换热器的连接管路上设置有烟气调节阀，所述烟气调节阀连接有排放管路，以通过烟气调节阀控制流入第二换热器的烟气量。
技术总结