CN202325702U - 一种自适应后端负荷变化的天然气压差发电系统 - Google Patents
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Abstract
一种自适应后端负荷变化的天然气压差发电系统，其包括天然气压差发电系统及负荷自动旁路降压稳压系统。天然气压差发电系统主要包括：单级或多级向心涡轮膨胀机组、膨胀机组前端预热器、膨胀机组级间中间再热器、减速器、发电机组等部分。本实用新型所涉及的系统主要特征在于在天然气压差发电系统旁设置一套负荷自动旁路降压稳压系统，与天然气压差发电系统同时运行，利用负荷自动旁路降压稳压系统调节进入后端管网的天然气量，以解决天然气膨胀机组难以满足负荷变化的问题，大幅度提升整个天然气压差发电系统的稳定性及适应性。进一步，还可以在天然气压差发电系统后端增加稳压阀，还可以在系统末端增加天然气稳压罐，这样可以进一步稳定后端管网的天然气压力，再次提升天然气压差发电系统的稳定性，增加天然气压差发电系统的适应性。
Description
技术领域
本实用新型涉及余热余压发电技术领域。
背景技术
天然气由地下开采出以后具有较高压力，通常在数MPa到数十MPa之间。天然气的长距离输送也是采用4MPa以上的高压管道输送，进入城市管网或者大型用气企业管网时，通常会通过调压站将天然气压力降为中压（0.4MPa左右），天然气调压站的降压过程一般采用节流减压，目前，这部分压差能量没有得到很好地利用。
利用天然气调压站的压差进行发电，这是我国燃气行业讨论多年，但没有得到解决的一个课题，其难度主要在于：
1、调压站天然气流量的负荷波动比较大，一般系统难以适应；
2、膨胀降压过程伴随着数十度甚至上百度的温度降，后端天然气温度过低造成输送及使用的不便；
3、系统的发电效率不高，造价与效益得不到很好的平衡。
但是天然气压差发电的市场非常大，几乎每个城市都有一个到数十个，甚至数百个高压到中压的调压站。因此，研究开发一种运行可靠、发电效率高的天然气压差发电装置，是非常必要的。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术存在的不足，提出一种自适应后端负荷变化的天然气压差发电系统，利用天然气压差进行发电，解决调压站天然气流量的负荷波动大的问题，大幅度提升整个发电系统的可靠性、稳定性及适应性。
本实用新型的技术方案如下：
一种自适应后端负荷变化的天然气压差发电系统，其包括负荷自动旁路降压稳压系统和天然气压差发电系统。其中，所述天然气压差发电系统连接天然气管网（连接在其减压系统旁），包括预热器、再热器、单级或多级向心涡轮膨胀机组、减速器和发电机组；所述预热器的进气端接天然气，出气端接单级或多级向心涡轮膨胀机组的进气端，单级或多级向心涡轮膨胀机组的动力输出轴连接减速器，减速器再连接发电机组。
进一步，还可以在所述天然气压差发电系统旁，并联安装一套负荷自动旁路降压稳压系统，与天然气压差发电系统同时运行，所述负荷自动旁路降压稳压系统是天然气管网自身的调压站，或是自动减压阀组或减压稳压装置。这样，通过负荷自动旁路降压稳压系统与天然气压差发电系统并联运行的方式，使整个系统很好的适应后端天然气负荷的变化。
进一步，所述天然气压差发电系统的单级或多级向心涡轮膨胀机组在进行多级膨胀过程中每级之间都可串接再热器（如膨胀机组的一段膨胀、二段膨胀、三段膨胀之间都可以进行中间再热）。这样，经过多次预热及再热，通过增加机组的焓降，大幅度提升发电效率。
另外，在所述天然气压差发电系统的出气端后，但在负荷自动旁路降压稳压系统和天然气压差发电系统合并前的出气管道上，可以连接一个稳压阀。
进一步，在所述天然气压差发电系统的单级或多级向心涡轮膨胀机组的出气端，或负荷自动旁路降压稳压系统的出气端，或负荷自动旁路降压稳压系统和天然气压差发电系统合并后的出气管道上可以连接一个稳压罐，使供气压力更加稳定。
本实用新型的优点在于：
1、采用多级向心涡轮膨胀机组作为动力设备，尽可能降低转速及减速器的速比，增加系统可靠性；
2、在膨胀系统中，设计预热、再热装置，充分利用预热、再热以提高系统发电效率，同时也提高了后端天然气的温度，解决天然气输送及使用不便的难题；
3、采用天然气负荷自动旁路降压稳压系统，适应天然气负荷的波动；
4、增加稳压装置，进一步稳定系统输出天然气压力。
附图说明
图1为自适应后端负荷变化天然气压差发电的系统图。
图2为天然气膨胀发电机组的系统图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型提供的自适应后端负荷变化的天然气压差发电系统进行详细说明。
如图1、图2所示，本天然气压差发电系统由天然气负荷自动旁路降压稳压系统1、天然气压差发电系统2、稳压阀3和稳压罐4等组成。
如图2所示，天然气压差发电系统2主要包含前端预热器5、中间再热器6、多级向心涡轮膨胀机组7、减速器11和发电机组12。所述预热器5的进气端接天然气，出气端接单级或多级向心涡轮膨胀机组7的进气端，多级向心涡轮膨胀机组7的动力输出轴连接减速器11，减速器11再连接发电机组12。在天然气压差发电系统2的多级向心涡轮膨胀机组7进行多级膨胀过程中的每级之间都可串接再热器6。
参见图1，在天然气压差发电系统2旁，并联安装一套负荷自动旁路降压稳压系统1，与天然气压差发电系统2同时运行，负荷自动旁路降压稳压系统1是天然气管网自身的调压站，或是自动减压阀组或减压稳压装置。在负荷自动旁路降压稳压系统1和天然气压差发电系统2合并后的出气管道上可以连接稳压罐4。在所述天然气压差发电系统2的出气端后，但在负荷自动旁路降压稳压系统1和天然气压差发电系统2合并前的管道上，可以连接稳压阀3。
工作方式：系统根据后端天然气负荷情况，一部分天然气首先进入天然气压差发电系统2进行一段或多段膨胀，通过减速器11带动发电机组12发电，在天然气压差发电系统2后端可以通过增加的稳压阀3，进行再次稳压；另一部分天然气则进入负荷自动旁路降压稳压系统，根据后端天然气负荷的变化，自动供应天然气，以满足后端天然气的需求。负荷自动旁路降压稳压系统1和天然气压差发电系统2合并后的管道上连接稳压罐4，天然气可以再次进入稳压罐4，最后供给下游管网。
而天然气进入单级或多级向心涡轮膨胀机组7进行膨胀之前，可以先进行前端预热5，还可以在膨胀机组进行多级膨胀过程中的每级之间都进行再热（如膨胀机组的一段膨胀8、二段膨胀9、三段膨胀10之间都可以进行再热器6）。这样，通过机组的焓降大幅增加，大幅度提升发电效率，且能够提升膨胀后天然气的温度，很好的解决了膨胀后的天然气因温度过低带来的输送及使用不便的问题。
这样，经过多次预热及再热，通过增加机组的焓降，极大地提升了发电效率。并且由于增加了负荷自动旁路降压稳压系统1以及稳压阀3和稳压罐4，很好的解决了调压站天然气流量的负荷波动大的问题，大幅度提升了整个发电系统的可靠性及稳定性。
Claims (5)
1.一种自适应后端负荷变化的天然气压差发电系统，其特征在于：其包括负荷自动旁路降压稳压系统（1）和天然气压差发电系统（2）；
其中，所述天然气压差发电系统（2）连接天然气管网，包括预热器（5）、单级或多级向心涡轮膨胀机组（7）、减速器（11）和发电机组（12）；所述预热器（5）的进气端接天然气，出气端接单级或多级向心涡轮膨胀机组（7）的进气端，单级或多级向心涡轮膨胀机组（7）的动力输出轴连接减速器（11），减速器（11）再连接发电机组（12）。
2.根据权利要求1所述的自适应后端负荷变化的天然气压差发电系统，其特征在于，在所述天然气压差发电系统（2）旁并联安装一套负荷自动旁路降压稳压系统（1），与天然气压差发电系统（2）同时运行，所述负荷自动旁路降压稳压系统（1）是天然气管网自身的调压站，或者是自动减压阀组或减压稳压装置。
3.根据权利要求1所述的自适应后端负荷变化的天然气压差发电系统，其特征在于，所述天然气压差发电系统（2）的单级或多级向心涡轮膨胀机组（7）在每级膨胀之间串接再热器（6）。
4.根据权利要求1所述的自适应后端负荷变化的天然气压差发电系统，其特征在于，在所述天然气压差发电系统（2）的出气端后，但在负荷自动旁路降压稳压系统（1）和天然气压差发电系统（2）合并前的出气管道上，连接稳压阀（3）。
5.根据权利要求1所述的自适应后端负荷变化的天然气压差发电系统，其特征在于，在所述天然气压差发电系统（2）的单级或多级向心涡轮膨胀机组（7）的出气端，或负荷自动旁路降压稳压系统（1）的出气端，或负荷自动旁路降压稳压系统（1）和天然气压差发电系统（2）合并后的出气管道上连接稳压罐（4）。
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