技术特征：
1.一种带碳捕集功能的lng动力船余热和冷能综合利用系统，其特征在于，包括空气分离模块、烟气余热利用模块和低温碳捕集模块，所述空气分离模块包括空气依次进行多级冷却增压和两级精馏的流路，空气经过所述两级精馏后形成的废氮及废氩用于对空气进行多级冷却增压中除末级冷却外的前级冷却并流入所述低温碳捕集模块，空气经过所述两级精馏后形成的氧气用于对空气进行多级冷却增压中的末级冷却并流入所述低温碳捕集模块；所述烟气余热利用模块包括烟气两级膨胀流路和两级级联朗肯循环，所述两级级联朗肯循环包括第一级跨临界朗肯循环和第二级有机朗肯循环，所述烟气两级膨胀流路包括依次连接的第一级烟气膨胀机、第一级烟气换热器和第二级烟气膨胀机，高温烟气经过所述第一级烟气膨胀机膨胀做功后由所述第一级烟气换热器放热再经过所述第二级烟气膨胀机膨胀做功后流入所述低温碳捕集模块，所述第一级跨临界朗肯循环中的第一级循环工质在所述第一级烟气换热器吸热后膨胀做功；所述低温碳捕集模块包括lng蒸发侧、第三级有机朗肯循环和碳捕集侧，所述lng蒸发侧包括lng作为所述第三级有机朗肯循环的中第三级循环冷凝器的冷源进行吸热蒸发后进入发动机的流路；所述第三级有机朗肯循环的回路为第三级循环工质经增压后通过第三级循环预热器换热再由所述烟气余热利用模块排出的烟气和碳捕集侧的co2加热，并进行膨胀做功后通过所述第三级循环冷凝器换热再重新增压的回路；所述碳捕集侧包括由所述烟气余热利用模块排出的烟气经过第三级循环预热器换热的第三级循环工质加热然后分为两股的流路，所述空气分离模块排出的氧气经所述第三级有机朗肯循环加热后与一股流路的co2混合进入发送机，另一股流路的co2被所述空气分离模块排出的氧气、废氮及废氩共同冷却液化捕集。2.根据权利要求1所述的带碳捕集功能的lng动力船余热和冷能综合利用系统，其特征在于，所述空气分离模块包括依次连接的空气预冷器、第一级冷却器、第一级压缩机、第二级冷却器、第二级压缩机、第三级冷却器、第一级精馏塔和第二级精馏塔，所述第一级精馏塔的上塔连接至所述第二级冷却器的冷源输入端，所述第二级冷却器的冷源输出端连接至所述第一级冷却器的冷源输入端，所述第一级冷却器的冷源输出端接入所述空气预冷器的冷源输入端，所述第一级精馏塔的下塔连接至所述第二级精馏塔，所述第二级精馏塔的上塔连接至所述空气预冷器的冷源输入端，所述第二级精馏塔的下塔连接至所述第三级冷却器的冷源输入端。3.根据权利要求2所述的带碳捕集功能的lng动力船余热和冷能综合利用系统，其特征在于，所述空气分离模块包括废氮膨胀机，所述第一级冷却器的冷源输出端连接至所述废氮膨胀机的入口，所述废氮膨胀机的出口连接至所述空气预冷器的冷源输入端。4.根据权利要求1所述的带碳捕集功能的lng动力船余热和冷能综合利用系统，其特征在于，所述第一级跨临界朗肯循环的回路包括第一级烟气换热器、第一级循环膨胀机、第一级循环回热器、第二级循环预热器、第一级循环海水冷却器、第一级循环工质泵，所述第一级烟气换热器的冷源输出端和所述第一级循环回热器的热源输入端之间连接所述第一级循环膨胀机，所述第一级循环回热器的热源输出端与所述第二级循环预热器的第一热源输入端相连，所述第二级循环预热器的第一热源输出端依次连接所述第一级循环海水冷却器和所述第一级循环工质泵，所述第一级循环工质泵的出口连接所述第一级循环回热器的第
二冷源输入端，所述第一级循环回热器的第二冷源输出端连接所述第一级烟气换热器的冷源输入端；所述第二级有机朗肯循环的回路包括第二级循环膨胀机、第二级循环回热器、第二级循环海水冷却器、第二级循环工质泵、所述第二级循环预热器和所述第一级循环回热器，所述第一级循环回热器的第一冷源输出端和所述第二级循环回热器的热源输入端之间连接所述第二级循环膨胀机，所述第二级循环回热器的热源输出端依次连接所述第二级循环海水冷却器和所述第二级循环工质泵，所述第二级循环工质泵的出口连接所述第二级循环回热器的冷源输入端，所述第二级循环回热器的冷源输出端连接所述第二级循环预热器的冷源输入端，所述第二级循环预热器的冷源输出端连接所述第一级循环回热器的第一冷源输入端，所述第二级循环预热器的第二热源输入端通入缸套冷却水。5.根据权利要求1所述的带碳捕集功能的lng动力船余热和冷能综合利用系统，其特征在于，所述第三级有机朗肯循环回路包括第三级循环膨胀机、第三级循环冷凝器、第三级循环工质泵、第三级循环预热器、第二级烟气换热器，所述第二级烟气换热器的冷源输出端与所述第三级循环冷凝器的热源输入端之间连接所述第三级循环膨胀机，所述第三级循环冷凝器的热源输出端连接所述第三级循环工质泵，所述第三级循环工质泵的出口连接所述第三级循环预热器的第二冷源输入端，所述第三级循环预热器的第二冷源输出端连接第二级烟气换热器的冷源输入端，所述空气分离模块排出的氧气连接至所述第三级循环冷凝器的第二冷源输入端，所述第三级循环冷凝器的第二冷源输出端连接所述第三级循环预热器的第一冷源输入端，所述第三级循环预热器的第一冷源输出端排出的氧气送入发动机，流入所述低温碳捕集模块的废氮及废氩连接至所述第三级循环预热器的第三冷源输入端，所述第三级循环预热器的第三冷源输出端排出废氮及废氩。6.根据权利要求5所述的带碳捕集功能的lng动力船余热和冷能综合利用系统，其特征在于，所述碳捕集侧包括依次连接的烟气预冷器、分离器、第三压缩机、所述第二级烟气换热器、所述第三级循环预热器、lco2储罐，所述另一股流路的co2连接至所述烟气预冷器的热源输入端，所述烟气预冷器的热源输出端连接所述分离器，所述分离器的气体出口连接所述第三压缩机，所述第三压缩机出口连接所述第二级烟气换热器的第一热源输入端，所述第二级烟气换热器的第一热源输出端连接所述第三级循环预热器的热源输入端，所述第三级循环预热器的热源输出端连接所述lco2储罐，所述第三级循环预热器的第三冷源输出端连接烟气预冷器的冷源输入端，所述烟气预冷器的冷源输出端排出废氮及废氩。7.根据权利要求1所述的带碳捕集功能的lng动力船余热和冷能综合利用系统，其特征在于，所述第一级跨临界朗肯循环中的第一级循环工质的温度区间为27～255℃，所述第二级有机朗肯循环中的第二级循环工质的温度区间为25～130℃，所述第三级有机朗肯循环中的第三级循环工质的温度区间为-110～155℃。8.根据权利要求7所述的带碳捕集功能的lng动力船余热和冷能综合利用系统，其特征在于，所述第一级循环工质为co2，所述第二级循环工质为r600，所述第三级循环工质为r1150。
技术总结
本发明公开了一种带碳捕集功能的LNG动力船余热和冷能综合利用系统，包括空气分离模块、烟气余热利用模块和低温碳捕集模块，空气分离模块利用两级精馏后形成的废氮及废氩的冷能对空气进行预冷后进入低温碳捕集模块利用，烟气余热利用模块由高温烟气做功，并为两级级联朗肯循环提供热能后进入低温碳捕集模块为第三级有机朗肯循环提供热能，低温碳捕集模块中LNG和空气分离模块分离的氧气为第三级有机朗肯循环提供冷能，烟气余热利用模块的烟气在第三级有机朗肯循环换热后一路与氧气混合进入发动机，一路经过第三级有机朗肯循环冷却后液化捕集。本发明对船舶余热和冷能充分回收利用并对CO2捕集，解决CO2难以分离的问题，具有高效节能和零碳排放的特征。具有高效节能和零碳排放的特征。具有高效节能和零碳排放的特征。
技术研发人员：姚寿广 李辰 张成 乔鑫 吴婧 郎家伟
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：2022.05.12
技术公布日：2022/8/30