專利名稱：自適應后端負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。天然氣的長距離輸送也是采用4MPa以上的高壓管道輸送，進入城市管網(wǎng)或者大型用氣企業(yè)管網(wǎng)時， 通常會通過調(diào)壓站將天然氣壓力降為中壓(0. 4MPa左右)，天然氣調(diào)壓站的降壓過程一般采用節(jié)流減壓，目前，這部分壓差能量沒有得到很好地利用。利用天然氣調(diào)壓站的壓差進行發(fā)電，這是我國燃氣行業(yè)討論多年，但沒有得到解決的一個課題，其難度主要在于
1、調(diào)壓站天然氣流量的負荷波動比較大，一般系統(tǒng)難以適應；
2、膨脹降壓過程伴隨著數(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，造價與效益得不到很好的平衡。但是天然氣壓差發(fā)電的市場非常大，幾乎每個城市都有一個到數(shù)十個，甚至數(shù)百個高壓到中壓的調(diào)壓站。因此，研究開發(fā)一種運行可靠、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)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種自適應后端負荷變化的天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)，利用天然氣壓差進行發(fā)電，解決調(diào)壓站天然氣流量的負荷波動大的問題，大幅度提升整個發(fā)電系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性及適應性。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種自適應后端負荷變化的天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)，其包括負荷自動旁路降壓穩(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)，包括預熱器、再熱器、單級或多級向心渦輪膨脹機組、減速器和發(fā)電機組；所述預熱器的進氣端接天然氣，出氣端接單級或多級向心渦輪膨脹機組的進氣端，單級或多級向心渦輪膨脹機組的動力輸出軸連接減速器，減速器再連接發(fā)電機組。進一步，還可以在所述天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)旁，并聯(lián)安裝一套負荷自動旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)，與天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)同時運行，所述負荷自動旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)是天然氣管網(wǎng)自身的調(diào)壓站，或是自動減壓閥組或減壓穩(wěn)壓裝置。這樣，通過負荷自動旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)與天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)并聯(lián)運行的方式，使整個系統(tǒng)很好的適應后端天然氣負荷的變化。進一步，所述天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)的單級或多級向心渦輪膨脹機組在進行多級膨脹過程中每級之間都可串接再熱器(如膨脹機組的一段膨脹、二段膨脹、三段膨脹之間都可以進行中間再熱)。這樣，經(jīng)過多次預熱及再熱，通過增加機組的焓降，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，但在負荷自動旁路降壓穩(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，可以連接一個穩(wěn)壓閥。進一步，在所述天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)的單級或多級向心渦輪膨脹機組的出氣端， 或負荷自動旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)的出氣端，或負荷自動旁路降壓穩(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穩(wěn)壓罐，使供氣壓力更加穩(wěn)定。本發(fā)明的優(yōu)點在于
1、采用多級向心渦輪膨脹機組作為動力設(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)計預熱、再熱裝置，充分利用預熱、再熱以提高系統(tǒng)發(fā)電效率，同時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、采用天然氣負荷自動旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)，適應天然氣負荷的波動；
4、增加穩(wěn)壓裝置，進一步穩(wěn)定系統(tǒng)輸出天然氣壓力。


圖1為自適應后端負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)電機組的系統(tǒng)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明提供的自適應后端負荷變化的天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)進行詳細說明。如圖1、圖2所示，本天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)由天然氣負荷自動旁路降壓穩(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主要包含前端預熱器5、中間再熱器6、多級向心渦輪膨脹機組7、減速器11和發(fā)電機組12。所述預熱器5的進氣端接天然氣，出氣端接單級或多級向心渦輪膨脹機組7的進氣端，多級向心渦輪膨脹機組7的動力輸出軸連接減速器11，減速器11再連接發(fā)電機組12。在天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)2的多級向心渦輪膨脹機組7進行多級膨脹過程中的每級之間都可串接再熱器6。參見圖1，在天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)2旁，并聯(lián)安裝一套負荷自動旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng) 1，與天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)2同時運行，負荷自動旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)1是天然氣管網(wǎng)自身的調(diào)壓站，或是自動減壓閥組或減壓穩(wěn)壓裝置。在負荷自動旁路降壓穩(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，但在負荷自動旁路降壓穩(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)后端天然氣負荷情況，一部分天然氣首先進入天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)2進行一段或多段膨脹，通過減速器11帶動發(fā)電機組12發(fā)電，在天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)2后端可以通過增加的穩(wěn)壓閥3，進行再次穩(wěn)壓；另一部分天然氣則進入負荷自動旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)，根據(jù)后端天然氣負荷的變化，自動供應天然氣，以滿足后端天然氣的需求。負荷自動旁路降壓穩(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，天然氣可以再次進入穩(wěn)壓罐4，最后供給下游管網(wǎng)。而天然氣進入單級或多級向心渦輪膨脹機組7進行膨脹之前，可以先進行前端預熱5，還可以在膨脹機組進行多級膨脹過程中的每級之間都進行再熱(如膨脹機組的一段膨脹8、二段膨脹9、三段膨脹10之間都可以進行再熱器6)。這樣，通過機組的焓降大幅增加， 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低帶來的輸送及使用不便的問題。這樣，經(jīng)過多次預熱及再熱，通過增加機組的焓降，極大地提升了發(fā)電效率。并且由于增加了負荷自動旁路降壓穩(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荷波動大的問題，大幅度提升了整個發(fā)電系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.一種自適應后端負荷變化的天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于其包括負荷自動旁路降壓穩(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)，包括預熱器(5)、單級或多級向心渦輪膨脹機組(7)、減速器(11)和發(fā)電機組(12)；所述預熱器(5)的進氣端接天然氣，出氣端接單級或多級向心渦輪膨脹機組(7)的進氣端，單級或多級向心渦輪膨脹機組(7)的動力輸出軸連接減速器(11)，減速器(11)再連接發(fā)電機組(12 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應后端負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)安裝一套負荷自動旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)(1)，與天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)(2)同時運行，所述負荷自動旁路降壓穩(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所述的自適應后端負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)的單級或多級向心渦輪膨脹機組(7)在每級膨脹之間串接再熱器(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應后端負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，但在負荷自動旁路降壓穩(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所述的自適應后端負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)的單級或多級向心渦輪膨脹機組(7)的出氣端，或負荷自動旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)(1)的出氣端，或負荷自動旁路降壓穩(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
一種自適應后端負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)及負荷自動旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)。天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)主要包括單級或多級向心渦輪膨脹機組、膨脹機組前端預熱器、膨脹機組級間中間再熱器、減速器、發(fā)電機組等部分。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)置一套負荷自動旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)，與天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)同時運行，利用負荷自動旁路降壓穩(wěn)壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)進入后端管網(wǎng)的天然氣量，以解決天然氣膨脹機組難以滿足負荷變化的問題，大幅度提升整個天然氣壓差發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性及適應性。進一步，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)的適應性。
文檔編號F01D25/10GK102383870SQ20111036549
公開日2012年3月21日 申請日期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 申請人:重慶川然節(jié)能技術(shù)有限公司