一种LCO2蒸发再液化系统及LCO2运输船的制作方法

本发明涉及lco2蒸发再液化，尤其涉及一种lco2蒸发再液化系统及lco2运输船。

背景技术：

1、co2捕捉、利用、存储(ccus)是目前实现化石能源低碳利用的唯一技术选择，是碳中和目标下保持电力系统灵活性的主要技术手段，管道和船舶是目前大规模运输的两种主要选项。通过船舶将co2运输到海上封存设施具有很大的灵活性，特别是在具备多个海上接收设施的情况下。船舶运输在成本上还可以与管道相媲美，尤其是长距离运输，封存资源有限的国家可能更需要这种方式。低压的大型lco2(液态二氧化碳)运输船舱容更大，液态co2密度更大，运货能力将更强，更能满足海上co2注入存储的运营需求，未来lco2运输船将由高中压小型向低压大型发展，但中低压co2货罐压力在7-19barg范围内，此时液体co2温度依然较低在-34～-55℃之间。在运输过程中不可避免的环境漏热会引起货舱lco2吸热蒸发，co2蒸气积聚将导致lco2储罐的压力升高，因此需要对lco2储罐内的蒸发气进行处理。

2、发明专利cn102589249a提供了二氧化碳液化系统，包括第一co2液化系统及第二co2液化系统，co2气体先经过第一co2液化系统冷却为气液两相，残余co2气体再经过压缩进入第二co2液化系统冷却为液体co2，工艺流程复杂，且第一co2液化系统及第二co2液化系统使用不同制冷剂工质，需要额外的辅助设备。实用新型专利cn218155066u提供了一种船舶co2液化/再液化系统，使用丙烷作为制冷剂，采用蒸汽压缩制冷循环实现co2液化。丙烷易燃易爆，在船舶上使用需要特殊防爆设计。现有的lco2蒸发再液化系统再采用额外的制冷机组提供冷能，导致系统十分复杂且液化能效普遍较低。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本申请提供一种lco2蒸发再液化系统及lco2运输船，以解决现有技术中lco2蒸发再液化系统复杂、液化能效低、需设置防爆设计的辅助设备来制冷剂等技术问题。

2、为了达到上述发明的目的，本发明提供的技术方案如下：

3、一种lco2蒸发再液化系统，其特征在于，包括lco2储存装置、、第一回热器、压缩机、冷却器、三通阀、第二回热器、透平膨胀机、第三回热器、节流阀和气液分离器；

4、所述lco2储存装置1的蒸发气出口与所述气液分离器的气相出口汇合并与所述第一回热器的冷侧进口连接，所述第一回热器的冷侧出口与所述第二回热器的冷侧出口汇合并与压缩机的进口连接，所述压缩机的出口与所述冷却器的热侧进口连接，所述冷却器的热侧出口与所述三通阀的进口连接，所述三通阀的两个出口分别与所述第二回热器的热侧进口及所述第一回热器的热侧进口连接，所述第一回热器的热侧出口与所述第三回热器的热侧进口连接，所述第二回热器的热侧出口与透平膨胀机的进口连接，所述透平膨胀机的出口与所述第三回热器的冷侧进口连接，所述第三回热器的热侧出口与所述节流阀的进口连接，所述节流阀的出口与所述气液分离器的进口连接，所述气液分离器的液相出口与所述lco2储存装置液体入口连接。

5、在一种实施方案中，所述气液分离器内设置有压力传感器，在气液分离器的气相出口与所述第一回热器的冷侧入口之间设置有压力控制阀，所述气液分离器的压力通过压力控制阀控制在设定范围内，当气液分离器的压力传感器监测到气液分离器内的压力高于设定值时，增大压力控制阀开度，当气液分离器的压力传感器监测到气液分离器的压力低于设定值时，减小压力控制阀的开度。

6、在一种实施方案中，所述气液分离器内设置有液位传感器，在气液分离器的液体出口与lco2储存装置的液体入口之间设置有液位控制阀，气液分离器的液位通过液位控制阀控制在设定范围内，当气液分离器的液位传感器监测到气液分离器的液位高于设定高度时，增大液位控制阀的开度；当气液分离器的液位传感器监测到气液分离器的液位低于设定高度时，减小液位控制阀的开度。

7、在一种实施方案中，所述液位控制阀出口的lco2压力高于lco2储存装置内的压力，所述液位控制阀出口的lco2的流量与lco2储存装置的蒸发气出口的co2流量相等，所述透平膨胀机的出口压力高于lco2储存装置内的压力。

8、在一种实施方案中，所述透平膨胀机7出口压力高于所述lco2储存装置内的压力10～150kpa。

9、在一种实施方案中，所述透平膨胀机给所述压缩机提供部分运行动力，所述透平膨胀机与所述压缩机设置于同一个撬装平台。

10、在一种实施方案中，所述压缩机为单级离心式压缩机，压缩机的进出口压缩比为1.5～3.5。

11、在一种实施方案中，co2在第二回热器热侧进口、第二回热器热侧出口、第二回热器冷侧进口及第二回热器冷侧出口均为气体co2，co2在第三回热器冷侧出口均为饱和或过冷液体co2。

12、在一种实施方案中，所述第一回热器、第二回热器、第三回热器及冷却器均为板式换热器、板壳式换热器、管壳式换热器或绕管式换热器中的一种。

13、本申请还提供一种lco2运输船，包括上述lco2蒸发再液化系统，所述lco2储存装置为lco2货舱，

14、相比现有技术，本申请至少具有如下有益效果：

15、(1)本发明通过压缩机入口与lco2储存装置的蒸发气出口之间设置第一回热器，利用lco2储存装置的低温co2气体和气液分离器分离的低温co2气体对一部分依次经压缩机压缩、经冷却器冷却的co2初步冷却，降低了压缩机的能耗，提高了整个系统的能效；

16、(2)本发明透平膨胀机给压缩机提供部分动力，透平膨胀机和压缩机处于同一个撬装平台，提高了lco2蒸发再液化系统占地空间，降低了安装成本和能耗；

17、(3)本发明将系统内循环的co2作为制冷工质来液化lco2货舱产生的蒸发气，没有额外制冷剂或防爆设备，降低了液化系统维护成本。

技术特征：

1.一种lco2蒸发再液化系统，其特征在于，包括lco2储存装置、第一回热器、压缩机、冷却器、三通阀、第二回热器、透平膨胀机、第三回热器、节流阀和气液分离器；

2.根据权利要求1所述的lco2蒸发再液化系统，其特征在于，所述气液分离器内设置有压力传感器，在气液分离器的气相出口与所述第一回热器的冷侧入口之间设置有压力控制阀，所述气液分离器的压力通过压力控制阀控制在设定范围内，当气液分离器的压力传感器监测到气液分离器内的压力高于设定值时，增大压力控制阀开度，当气液分离器的压力传感器监测到气液分离器的压力低于设定值时，减小压力控制阀的开度。

3.根据权利要求1所述的lco2蒸发再液化系统，其特征在于，所述气液分离器内设置有液位传感器，在气液分离器的液体出口与lco2储存装置的液体入口之间设置有液位控制阀，气液分离器的液位通过液位控制阀控制在设定范围内，当气液分离器的液位传感器监测到气液分离器的液位高于设定高度时，增大液位控制阀的开度；当气液分离器的液位传感器监测到气液分离器的液位低于设定高度时，减小液位控制阀的开度。

4.根据权利要求3所述的lco2蒸发再液化系统，其特征在于，所述液位控制阀出口的lco2压力高于lco2储存装置内的压力，所述液位控制阀出口的lco2的流量与lco2储存装置的蒸发气出口的co2流量相等，所述透平膨胀机的出口压力高于lco2储存装置内的压力。

5.根据权利要求3所述的lco2蒸发再液化系统，其特征在于，所述透平膨胀机7出口压力高于所述lco2储存装置内的压力10～150kpa。

6.根据权利要求1所述的lco2蒸发再液化系统，其特征在于，所述透平膨胀机给所述压缩机提供部分运行动力，所述透平膨胀机与所述压缩机设置于同一个撬装平台。

7.根据权利要求1所述的lco2蒸发再液化系统，其特征在于，所述压缩机为单级离心式压缩机，压缩机的进出口压缩比为1.5～3.5。

8.根据权利要求1所述的lco2蒸发再液化系统，其特征在于，co2在第二回热器热侧进口、第二回热器热侧出口、第二回热器冷侧进口及第二回热器冷侧出口均为气体co2，co2在第三回热器冷侧出口均为饱和或过冷液体co2。

9.根据权利要求1所述的lco2蒸发再液化系统，其特征在于，所述第一回热器、第二回热器、第三回热器及冷却器均为板式换热器、板壳式换热器、管壳式换热器或绕管式换热器中的一种。

10.一种lco2运输船，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的lco2蒸发再液化系统，其中，所述lco2储存装置为lco2货舱。

技术总结本发明公开了一种LCO<subgt;2</subgt;蒸发再液化系统及LCO<subgt;2</subgt;运输船，LCO<subgt;2</subgt;蒸发再液化系统包括LCO2储存装置、第一回热器、压缩机、冷却器、三通阀、第二回热器、透平膨胀机、第三回热器、节流阀和气液分离器。LCO<subgt;2</subgt;运输船包括如所述的LCO<subgt;2</subgt;蒸发再液化系统。本申请利用低温CO<subgt;2</subgt;气体对一部分依次经压缩机压缩、经冷却器冷却的CO<subgt;2</subgt;初步冷却，降低了压缩机的能耗，提高了整个系统的能效，透平膨胀机给压缩机提供部分动力，透平膨胀机和压缩机处于同一个撬装平台，提高了LCO<subgt;2</subgt;蒸发再液化系统占地空间，降低了安装成本和能耗，系统内循环的CO<subgt;2</subgt;作为制冷工质来液化LCO2货舱产生的蒸发气，在整个系统内没有额外制冷剂或防爆设备，降低了液化系统维护成本。技术研发人员：翁振勇,朱子龙,刘恒,刘丽霞受保护的技术使用者：沪东中华造船（集团）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9