一種天然氣多聯供發電裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種天然氣多聯供發電裝置及方法。
【背景技術】
[0002]天然氣已經成為石油和煤炭的重要補充能源，許多國家都建設了天然氣長途輸運管網。2007年全球天然氣消耗量達3.2萬億m3，減壓站超過250萬個。由于長途輸運的需要，從氣井輸出到終端用戶，降壓級別分為好幾個層次逐級遞減，基本上距離在10km以上，管道壓力在5?lOMPa，超過20km的，壓力在2?5MPa，在城市的分輸管網內只需IMPa壓力，送至家庭用戶只要略高于大氣壓即可。我國長輸天然氣大多采用高壓管輸方式，輸送的高壓天然氣經調壓站降至中壓標準進入城市燃氣管網，再借助調壓箱或調壓柜將壓力降至低壓后供用戶使用。天然氣在調壓過程中將損失大量的壓力能，還會產生巨大冷量，在閥口產生霜凍，堵塞管道，對調壓及管道設備運行安全構成威脅。傳統的解決方案是通過燃燒鍋爐或換熱器，提前對高壓氣體加熱，以防止凍結事故的發生并滿足天然氣用戶使用溫度的要求。這不僅需要消耗燃氣，預熱成本高，并且會釋放污染物，壓降能量全部浪費。隨著全球天然氣使用范圍的快速擴大，輸送壓力的逐年遞增，充分利用天然氣壓能以及工藝過程產生的冷能存在著極大的節能潛力，對增加天然氣管網運行的經濟性具有重大意義。
[0003]目前已經有利用天然氣的壓力能進行回收發電，但是基本上都只是單純的對壓力能進行利用，而天然氣由高壓降成低壓的過程中，會產生冷能，對這部分冷能，往往沒有很好的利用，導致能源的浪費。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種天然氣多聯供發電裝置及方法，利用天然氣的壓能發電，并且利用膨脹后產生的冷能，以空氣或者或海水等就近能源作為熱源，進一步實施冷能發電，有效提高發電效率，節省能源。
[0005 ]為了解決上述技術問題，本發明采取以下技術方案:
一種天然氣多聯供發電裝置，包括壓能發電裝置、冷能發電裝置和燃氣輪機，所述壓能發電裝置包括第一膨脹機、第一發電機、第一油分離器和第一油栗，第一膨脹機、第一油分離器和第一油栗通過管路依次連接，第一油栗通過管路回接至第一膨脹機，第一發電機與第一膨脹機連接，第一油分離器的出氣端還連接有冷凝器；
冷能發電裝置包括第二膨脹機、第二發電機、第二油分離器和第二油栗，第二膨脹機、第二油分離器和第二油栗通過管路依次連接，第二油栗通過管路回接至第二膨脹機，第二發電機與第二膨脹機裝接，第二油分離器的出氣端接入冷凝器中，該冷凝器裝接有儲液器，該儲液器通過輸送栗與蒸發器連接，該蒸發器通過管路與第二膨脹機連接；
第一油分離器的出氣端和第二油分離器的出氣端分別通過管路與燃氣輪機連接，該燃氣輪機的煙氣出口端與廢熱換熱器連接，該廢熱換熱器內設有換熱水管，該換熱水管與保溫水箱連接。
[0006]所述燃氣輪機的煙氣出口端通過換熱管路連接至蒸發器，該換熱管路上設有控制閥門。
[0007]所述第一膨脹機和第二膨脹機為螺桿式膨脹機或者透平膨脹機。
[0008]所述廢熱換熱器上還裝設有太陽能集熱板。
[0009]—種天然氣多聯供發電裝置的發電方法，包括以下步驟:
SI，向第一膨脹機輸入高壓天然氣，該高壓天然氣在第一膨脹機中膨脹降壓和降溫，帶動第一發電機發電，經過膨脹降壓和降溫后的天然氣成為低壓低溫天然氣；
S2，將低壓低溫天然氣送至冷凝器中作為冷源與該冷凝器中的工質交換熱量，使得該天然氣的溫度上升并向下游管網輸出，而釋放熱量后的工質成為液體輸送至蒸發器中；
S3，液體工質在蒸發器中吸收熱量成為飽和或過熱的蒸汽，將該蒸汽輸送至第二膨脹機中做功，并帶動第二發電機發電，從第二膨脹機排出的工質氣體再輸送至冷凝器中；
S4，第一膨脹機和第二膨脹機排出的氣體還有一部分輸送至燃氣輪機中進行發電，并且將該燃氣輪機排出的煙氣引入廢熱換熱器內，與該廢熱換熱器內的水循環管進行換熱加熱，從而得到熱水。
[0010]對第一膨脹機和第二膨脹機排出的氣體還進行氣油分離，將分離出來的潤滑油輸送回該第一膨脹機中和第二膨脹機中。
[0011]本發明利用天然氣壓能及膨脹產生的冷能聯合發電，取代傳統天然氣的預熱和降壓過程，最大限度地回收天然氣壓能冷能，提高能源利用效率，減少環境污染排放。因此，將本發明運用在天然氣管網系統中，不但能回收減壓站損失的壓力能，并可以充分利用產生的冷能同時進行發電，此外還能節省用于提前預熱的高品位熱能，實現節能減排。另外，還利用燃氣輪機作進一步的發電，還對煙氣余熱進行回收制成熱水，從而實現能源的節省。
【附圖說明】
[0012]附圖1為本發明結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013]為了便于本領域技術人員的理解，下面結合附圖對本發明作進一步的描述。
[0014]如附圖1所示，一種天然氣多聯供發電裝置，包括壓能發電裝置、冷能發電裝置和燃氣輪機，所述壓能發電裝置包括第一膨脹機21、第一發電機22、第一油分離器23和第一油栗24，第一膨脹機21、第一油分離器23和第一油栗24通過管路依次連接，第一油栗24通過管路回接至第一膨脹機21，第一發電機22與第一膨脹機21連接，第一油分離器23的出氣端還連接有冷凝器;冷能發電裝置包括第二膨脹機31、第二發電機32、第二油分離器33和第二油栗34，第二膨脹機31、第二油分離器33和第二油栗34通過管路依次連接，第二油栗34通過管路回接至第二膨脹機31，第二發電機32與第二膨脹機31裝接，第二油分離器33的出氣端接入冷凝器中，該冷凝器裝接有儲液器4，該儲液器4通過輸送栗5與蒸發器6連接，該蒸發器6通過管路與第二膨脹機31連接;第一油分離器23的出氣端和第二油分離器33的出氣端分別通過管路與燃氣輪機連接，該燃氣輪機的煙氣出口端與廢熱換熱器7連接，該廢熱換熱器7內設有換熱水管8，該換熱水管與保溫水箱連接。
[0015]燃氣輪機的煙氣出口端通過換熱管路連接至蒸發器，該換熱管路上設有控制閥門。廢熱換熱器上還裝設有太陽能集熱板，該太陽能集執業板可以進行輔助吸收熱量，提高水的加熱速度。第一膨脹機和第二膨脹機為螺桿式膨脹機或者透平膨脹機。
[0016]本發明還揭示了一種天然氣多聯供發電裝置的發電方法，包括以下步驟:
SI，向第一膨脹機輸入高壓天然氣，該高壓天然氣在第一膨脹機中膨脹降壓和降溫，帶動第一發電機發電，經過膨脹降壓和降溫后的天然氣成為低壓低溫天然氣。
[0017]S2，將低壓低溫天然氣送至冷凝器中作為冷源與該冷凝器中的工質交換熱量，使得該天然氣的溫度上升并向下游管網輸出，而釋放熱量后的工質成為液體輸送至蒸發器中。
[0018]S3，液體工質在蒸發器中吸收熱量成為飽和或過熱的蒸汽，將該蒸汽輸送至第二膨脹機中做功，并帶動第二發電機發電，從第二膨脹機排出的工質氣體再輸送至冷凝器中。
[0019]S4，第一膨脹機和第二膨脹機排出的氣體還有一部分輸送至燃氣輪機中進行發電，并且將該燃氣輪機排出的煙氣引入廢熱換熱器內，與該廢熱換熱器內的水循環管進行換熱加熱，從而得到熱水。
[0020]對第一膨脹機和第二膨脹機排出的氣體還進行氣油分離，將分離出來的潤滑油輸送回該第一膨脹機中和第二膨脹機中，實現潤滑油的回收利用。
[0021]需要說明的是，以上所述并非是對本發明技術方案的限定，在不脫離本方案的創造構思的前提下，任何顯而易見的替換均在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種天然氣多聯供發電裝置，包括壓能發電裝置、冷能發電裝置和燃氣輪機，其特征在于，所述壓能發電裝置包括第一膨脹機、第一發電機、第一油分離器和第一油栗，第一膨脹機、第一油分離器和第一油栗通過管路依次連接，第一油栗通過管路回接至第一膨脹機，第一發電機與第一膨脹機連接，第一油分離器的出氣端還連接有冷凝器； 冷能發電裝置包括第二膨脹機、第二發電機、第二油分離器和第二油栗，第二膨脹機、第二油分離器和第二油栗通過管路依次連接，第二油栗通過管路回接至第二膨脹機，第二發電機與第二膨脹機裝接，第二油分離器的出氣端接入冷凝器中，該冷凝器裝接有儲液器，該儲液器通過輸送栗與蒸發器連接，該蒸發器通過管路與第二膨脹機連接； 第一油分離器的出氣端和第二油分離器的出氣端分別通過管路與燃氣輪機連接，該燃氣輪機的煙氣出口端與廢熱換熱器連接，該廢熱換熱器內設有換熱水管，該換熱水管與保溫水箱連接。2.根據權利要求1所述的天然氣多聯供發電裝置，其特征在于，所述燃氣輪機的煙氣出口端通過換熱管路連接至蒸發器，該換熱管路上設有控制閥門。3.根據權利要求2所述的天然氣多聯供發電裝置，其特征在于，所述第一膨脹機和第二膨脹機為螺桿式膨脹機或者透平膨脹機。4.根據權利要求3所述的天然氣多聯供發電裝置，其特征在于，所述廢熱換熱器上還裝設有太陽能集熱板。5.—種利用權利要求1?4所述的天然氣多聯供發電裝置的發電方法，包括以下步驟: SI，向第一膨脹機輸入高壓天然氣，該高壓天然氣在第一膨脹機中膨脹降壓和降溫，帶動第一發電機發電，經過膨脹降壓和降溫后的天然氣成為低壓低溫天然氣； S2，將低壓低溫天然氣送至冷凝器中作為冷源與該冷凝器中的工質交換熱量，使得該天然氣的溫度上升并向下游管網輸出，而釋放熱量后的工質成為液體輸送至蒸發器中； S3，液體工質在蒸發器中吸收熱量成為飽和或過熱的蒸汽，將該蒸汽輸送至第二膨脹機中做功，并帶動第二發電機發電，從第二膨脹機排出的工質氣體再輸送至冷凝器中； S4，第一膨脹機和第二膨脹機排出的氣體還有一部分輸送至燃氣輪機中進行發電，并且將該燃氣輪機排出的煙氣引入廢熱換熱器內，與該廢熱換熱器內的水循環管進行換熱加熱，從而得到熱水。6.根據權利要求5所述的發電方法，其特征在于，對第一膨脹機和第二膨脹機排出的氣體還進行氣油分離，將分離出來的潤滑油輸送回該第一膨脹機中和第二膨脹機中。
【專利摘要】一種天然氣多聯供發電裝置，包括壓能發電裝置、冷能發電裝置和燃氣輪機，其特征在于，所述壓能發電裝置包括第一膨脹機、第一發電機、第一油分離器和第一油泵，冷能發電裝置包括第二膨脹機、第二發電機、第二油分離器和第二油泵，第一油分離器的出氣端和第二油分離器的出氣端分別通過管路與燃氣輪機連接，該燃氣輪機的煙氣出口端與廢熱換熱器連接，該廢熱換熱器內設有換熱水管，該換熱水管與保溫水箱連接。本發明利用天然氣的壓能進行發電，并且將膨脹后產生的冷能進行儲存利用，通過對煙氣的回收制成熱水，實現余熱回收利用，有效節省能源。
【IPC分類】F01D25/18, F02C6/18, F01D15/10, F01C21/04, F01C13/00, F01K11/02
【公開號】CN105626267
【申請號】CN201610010593
【發明人】龍建彬, 葉勝強
【申請人】東莞新奧燃氣有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年1月8日