專利名稱：自適應(yīng)后端負(fù)荷變化的天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及余熱余壓發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
天然氣由地下開(kāi)采出以后具有較高壓力，通常在數(shù)MI^a到數(shù)十MI^a之間。天然氣的長(zhǎng)距離輸送也是采用4MPa以上的高壓管道輸送，進(jìn)入城市管網(wǎng)或者大型用氣企業(yè)管網(wǎng)時(shí)， 通常會(huì)通過(guò)調(diào)壓站將天然氣壓力降為中壓(0. 4MPa左右)，天然氣調(diào)壓站的降壓過(guò)程一般采用節(jié)流減壓，目前，這部分壓差能量沒(méi)有得到很好地利用。利用天然氣調(diào)壓站的壓差進(jìn)行發(fā)電，這是我國(guó)燃?xì)庑袠I(yè)討論多年，但沒(méi)有得到解決的一個(gè)課題，其難度主要在于
1、調(diào)壓站天然氣流量的負(fù)荷波動(dòng)比較大，一般系統(tǒng)難以適應(yīng)；
2、膨脹降壓過(guò)程伴隨著數(shù)十度甚至上百度的溫度降，后端天然氣溫度過(guò)低造成輸送及使用的不便；
3、系統(tǒng)的發(fā)電效率不高，造價(jià)與效益得不到很好的平衡。但是天然氣壓差發(fā)電的市場(chǎng)非常大，幾乎每個(gè)城市都有一個(gè)到數(shù)十個(gè)，甚至數(shù)百個(gè)高壓到中壓的調(diào)壓站。因此，研究開(kāi)發(fā)一種運(yùn)行可靠、發(fā)電效率高的天然氣壓差發(fā)電裝置，是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種自適應(yīng)后端負(fù)荷變化的天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)，利用天然氣壓差進(jìn)行發(fā)電，解決調(diào)壓站天然氣流量的負(fù)荷波動(dòng)大的問(wèn)題，大幅度提升整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性及適應(yīng)性。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種自適應(yīng)后端負(fù)荷變化的天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)，其包括負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)和天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)。其中，所述天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)連接天然氣管網(wǎng)(在其減壓系統(tǒng)旁)，包括預(yù)熱器、再熱器、單級(jí)或多級(jí)向心渦輪膨脹機(jī)組、減速器和發(fā)電機(jī)組；所述預(yù)熱器的進(jìn)氣端接天然氣，出氣端接單級(jí)或多級(jí)向心渦輪膨脹機(jī)組的進(jìn)氣端，單級(jí)或多級(jí)向心渦輪膨脹機(jī)組的動(dòng)力輸出軸連接減速器，減速器再連接發(fā)電機(jī)組。進(jìn)一步，還可以在所述天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)旁，并聯(lián)安裝一套負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)，與天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行，所述負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)是天然氣管網(wǎng)自身的調(diào)壓站，或是自動(dòng)減壓閥組或減壓穩(wěn)壓裝置。這樣，通過(guò)負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)與天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行的方式，使整個(gè)系統(tǒng)很好的適應(yīng)后端天然氣負(fù)荷的變化。進(jìn)一步，所述天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)的單級(jí)或多級(jí)向心渦輪膨脹機(jī)組在進(jìn)行多級(jí)膨脹過(guò)程中每級(jí)之間都可串接再熱器(如膨脹機(jī)組的一段膨脹、二段膨脹、三段膨脹之間都可以進(jìn)行中間再熱)。這樣，經(jīng)過(guò)多次預(yù)熱及再熱，通過(guò)增加機(jī)組的焓降，大幅度提升發(fā)電效率。另外，在所述天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)的出氣端后，但在負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)和天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)合并前的出氣管道上，可以連接一個(gè)穩(wěn)壓閥。進(jìn)一步，在所述天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)的單級(jí)或多級(jí)向心渦輪膨脹機(jī)組的出氣端， 或負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)的出氣端，或負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)和天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)合并后的出氣管道上可以連接一個(gè)穩(wěn)壓罐，使供氣壓力更加穩(wěn)定。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1、采用多級(jí)向心渦輪膨脹機(jī)組作為動(dòng)力設(shè)備，盡可能降低轉(zhuǎn)速及減速器的速比，增加系統(tǒng)可靠性；
2、在膨脹系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)預(yù)熱、再熱裝置，充分利用預(yù)熱、再熱以提高系統(tǒng)發(fā)電效率，同時(shí)也提高了后端天然氣的溫度，解決天然氣輸送及使用不便的難題；
3、采用天然氣負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)，適應(yīng)天然氣負(fù)荷的波動(dòng)；
4、增加穩(wěn)壓裝置，進(jìn)一步穩(wěn)定系統(tǒng)輸出天然氣壓力。


圖1為自適應(yīng)后端負(fù)荷變化天然氣壓差發(fā)電的系統(tǒng)圖。圖2為天然氣膨脹發(fā)電機(jī)組的系統(tǒng)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明提供的自適應(yīng)后端負(fù)荷變化的天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1、圖2所示，本天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)由天然氣負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)1、 天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)2、穩(wěn)壓閥3和穩(wěn)壓罐4等組成。如圖2所示，天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)2主要包含前端預(yù)熱器5、中間再熱器6、多級(jí)向心渦輪膨脹機(jī)組7、減速器11和發(fā)電機(jī)組12。所述預(yù)熱器5的進(jìn)氣端接天然氣，出氣端接單級(jí)或多級(jí)向心渦輪膨脹機(jī)組7的進(jìn)氣端，多級(jí)向心渦輪膨脹機(jī)組7的動(dòng)力輸出軸連接減速器11，減速器11再連接發(fā)電機(jī)組12。在天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)2的多級(jí)向心渦輪膨脹機(jī)組7進(jìn)行多級(jí)膨脹過(guò)程中的每級(jí)之間都可串接再熱器6。參見(jiàn)圖1，在天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)2旁，并聯(lián)安裝一套負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng) 1，與天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)2同時(shí)運(yùn)行，負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)1是天然氣管網(wǎng)自身的調(diào)壓站，或是自動(dòng)減壓閥組或減壓穩(wěn)壓裝置。在負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)1和天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)2合并后的出氣管道上可以連接穩(wěn)壓罐4。在所述天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)2的出氣端后，但在負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)1和天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)2合并前的管道上，可以連接穩(wěn)壓閥3。工作方式系統(tǒng)根據(jù)后端天然氣負(fù)荷情況，一部分天然氣首先進(jìn)入天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)2進(jìn)行一段或多段膨脹，通過(guò)減速器11帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組12發(fā)電，在天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)2后端可以通過(guò)增加的穩(wěn)壓閥3，進(jìn)行再次穩(wěn)壓；另一部分天然氣則進(jìn)入負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)，根據(jù)后端天然氣負(fù)荷的變化，自動(dòng)供應(yīng)天然氣，以滿足后端天然氣的需求。負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)1和天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)2合并后的管道上連接穩(wěn)壓罐4，天然氣可以再次進(jìn)入穩(wěn)壓罐4，最后供給下游管網(wǎng)。而天然氣進(jìn)入單級(jí)或多級(jí)向心渦輪膨脹機(jī)組7進(jìn)行膨脹之前，可以先進(jìn)行前端預(yù)熱5，還可以在膨脹機(jī)組進(jìn)行多級(jí)膨脹過(guò)程中的每級(jí)之間都進(jìn)行再熱(如膨脹機(jī)組的一段膨脹8、二段膨脹9、三段膨脹10之間都可以進(jìn)行再熱器6)。這樣，通過(guò)機(jī)組的焓降大幅增加， 大幅度提升發(fā)電效率，且能夠提升膨脹后天然氣的溫度，很好的解決了膨脹后的天然氣因溫度過(guò)低帶來(lái)的輸送及使用不便的問(wèn)題。這樣，經(jīng)過(guò)多次預(yù)熱及再熱，通過(guò)增加機(jī)組的焓降，極大地提升了發(fā)電效率。并且由于增加了負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)1以及穩(wěn)壓閥3和穩(wěn)壓罐4，很好的解決了調(diào)壓站天然氣流量的負(fù)荷波動(dòng)大的問(wèn)題，大幅度提升了整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)后端負(fù)荷變化的天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于其包括負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)(1)和天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)(2)；其中，所述天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)(2)連接天然氣管網(wǎng)，包括預(yù)熱器(5)、單級(jí)或多級(jí)向心渦輪膨脹機(jī)組(7)、減速器(11)和發(fā)電機(jī)組(12)；所述預(yù)熱器(5)的進(jìn)氣端接天然氣，出氣端接單級(jí)或多級(jí)向心渦輪膨脹機(jī)組(7)的進(jìn)氣端，單級(jí)或多級(jí)向心渦輪膨脹機(jī)組(7)的動(dòng)力輸出軸連接減速器(11)，減速器(11)再連接發(fā)電機(jī)組(12 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)后端負(fù)荷變化的天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 在所述天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)(2)旁并聯(lián)安裝一套負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)(1)，與天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)(2)同時(shí)運(yùn)行，所述負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)(1)是天然氣管網(wǎng)自身的調(diào)壓站，或者是自動(dòng)減壓閥組或減壓穩(wěn)壓裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)后端負(fù)荷變化的天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 所述天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)(2)的單級(jí)或多級(jí)向心渦輪膨脹機(jī)組(7)在每級(jí)膨脹之間串接再熱器(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)后端負(fù)荷變化的天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 在所述天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)(2)的出氣端后，但在負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)(1)和天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)(2)合并前的出氣管道上，連接穩(wěn)壓閥(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)后端負(fù)荷變化的天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 在所述天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)(2)的單級(jí)或多級(jí)向心渦輪膨脹機(jī)組(7)的出氣端，或負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)(1)的出氣端，或負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)(1)和天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)(2)合并后的出氣管道上連接穩(wěn)壓罐(4)。
全文摘要
一種自適應(yīng)后端負(fù)荷變化的天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)，其包括天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)及負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)。天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)主要包括單級(jí)或多級(jí)向心渦輪膨脹機(jī)組、膨脹機(jī)組前端預(yù)熱器、膨脹機(jī)組級(jí)間中間再熱器、減速器、發(fā)電機(jī)組等部分。本發(fā)明所涉及的系統(tǒng)主要特征在于在天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)旁設(shè)置一套負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)，與天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行，利用負(fù)荷自動(dòng)旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)進(jìn)入后端管網(wǎng)的天然氣量，以解決天然氣膨脹機(jī)組難以滿足負(fù)荷變化的問(wèn)題，大幅度提升整個(gè)天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性及適應(yīng)性。進(jìn)一步，還可以在天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)后端增加穩(wěn)壓閥，還可以在系統(tǒng)末端增加天然氣穩(wěn)壓罐，這樣可以進(jìn)一步穩(wěn)定后端管網(wǎng)的天然氣壓力，再次提升天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)的適應(yīng)性。
文檔編號(hào)F01D25/10GK102383870SQ20111036549
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者彭俊, 趙征鵬, 趙志立 申請(qǐng)人:重慶川然節(jié)能技術(shù)有限公司