CN106438110A - 利用燃气压力进行降温和发电的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用燃气压力进行降温和发电的系统及方法。本发明实施例通过在燃气设备的燃气进气管道上设置降压装置，以及在燃气设备的空气进气管道上设置降温装置，进而设置一侧连接所述降压装置，另一侧连接所述降温装置的换热装置，由于降压装置所输出的燃气压力下降，使得其温度也会随着下降，因此，换热装置能够利用所述降压装置所输出的燃气，对所述降温装置中制冷物质进行制冷处理，进而利用所述降温装置中的制冷物质，吸收所述燃气设备的空气进气管道中所输送的空气的热量，将被吸收热量之后的空气输送到所述燃气设备，这样，使得进入燃气设备的空气的热量经过了降温装置进行换热，以实现冷却的目的，由于无需额外的驱动装置，从而降低了能量消耗。

Description

利用燃气压力进行降温和发电的系统及方法

【技术领域】

本发明涉及降温技术，尤其涉及一种利用燃气压力进行降温和发电的系统及方法。

【背景技术】

在燃气设备例如，燃气发电机、燃气压缩机等的使用过程中，空气与燃气进入燃气设备之后，进行混合燃烧，以带动燃气设备进行正常工作。一般来说，燃气可以为天然气、石油气、沼气等气体燃料。如果进入燃气设备的空气温度过高，会使得单位体积的空气中的含氧量降低，这样，会导致燃气设备的工作效率的降低。为了解决这一问题，需要对进入燃气设备的空气进行冷却处理。现有技术中，可以采用在燃气设备所在的机房内，安装精密空调，以产生冷风并输送到燃气设备的空气进气管道的进气口进行冷却。

然而，精密空调这种降温系统，能量消耗较大，无法满足绿色环保的要求。

【发明内容】

本发明的多个方面提供一种利用燃气压力进行降温和发电的系统及方法，用以降低降温系统的能量消耗。

本发明的一方面，提供一种利用燃气压力进行降温和发电的系统，包括：

降压装置，连接燃气设备的燃气进气管道，用于对所述燃气进气管道中所输送的燃气，进行降压处理；

降温装置，连接所述燃气设备的空气进气管道，用于利用其中的制冷物质，吸收所述燃气设备的空气进气管道中所输送的空气的热量，将被吸收热量之后的空气输送到所述燃气设备；

换热装置，其一侧连接所述降压装置，其另一侧连接所述降温装置，用于利用所述降压装置所输出的燃气，对所述降温装置中制冷物质进行制冷处理，将所述制冷处理之后的燃气输送到所述燃气设备。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述制冷物质包括固态制冷物质或液态制冷物质。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述降压装置包括减压阀和透平膨胀机中的至少一项。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述降压装置包括透平膨胀机；所述利用燃气压力进行降温和发电的系统还包括发电设备，与所述降压装置连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述降压装置包括减压阀和透平膨胀机；所述减压阀与所述透平膨胀机并联设置。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述利用燃气压力进行降温和发电的系统包括一个或多个所述降温装置。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，每个降温装置连接一个换热装置。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，至少两个降温装置连接一个换热装置。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述降温装置内设置循环部件，用于驱动所述降温装置中的制冷物质的循环。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述换热装置的高度与所述降温装置的高度的差值大于或等于预先设置的高度阈值。

本发明的另一方面，提供一种利用燃气压力进行降温和发电的方法，包括：

对燃气设备的燃气进气管道中所输送的燃气，进行降压处理；

利用制冷物质，吸收所述燃气设备的空气进气管道中所输送的空气的热量，将被吸收热量之后的空气输送到所述燃气设备；

利用所述降压处理之后的燃气，对所述制冷物质进行制冷处理，将所述制冷处理之后的燃气输送到所述燃气设备。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述对燃气设备的燃气进气管道中所输送的燃气，进行降压处理，包括：

利用减压阀和透平膨胀机中的至少一项，对燃气设备的燃气进气管道中所输送的燃气，进行降压处理。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述利用透平膨胀机，对燃气设备的燃气进气管道中所输送的燃气，进行降压处理之后，还包括：

驱动发电设备进行正常运行。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述方法还包括：

对所述制冷物质进行驱动处理，以驱动所述降温装置中的制冷物质的循环。

由上述技术方案可知，本发明实施例通过在燃气设备的燃气进气管道上设置降压装置，以及在燃气设备的空气进气管道上设置降温装置，进而设置一侧连接所述降压装置，另一侧连接所述降温装置的换热装置，由于降压装置所输出的燃气压力下降，使得其温度也会随着下降，因此，换热装置能够利用所述降压装置所输出的燃气，对所述降温装置中制冷物质进行制冷处理，进而利用所述降温装置中的制冷物质，吸收所述燃气设备的空气进气管道中所输送的空气的热量，将被吸收热量之后的空气输送到所述燃气设备，这样，使得进入燃气设备的空气的热量经过了降温装置进行换热，以实现冷却的目的，由于无需额外的驱动装置，从而降低了能量消耗。

另外，采用本发明所提供的技术方案，结构简单，而且布置灵活，从而提高了安装效率。

另外，采用本发明所提供的技术方案，由于降温装置中采用制冷物质，而不存在水，使得本发明所提供的降温系统不会带来水浸风险，因此，提高了降温系统的安全性和可靠性。

另外，采用本发明所提供的技术方案，由于换热装置的高度与降温装置的高度的差值大于或等于预先设置的高度阈值，使得降温装置中的制冷物质能够利用重力热管原理进行循环，无需额外的驱动装置，能够有效降低能量消耗。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的利用燃气压力进行降温和发电的系统的结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的利用燃气压力进行降温和发电的系统的结构示意图；

图3为本发明另一实施例提供的利用燃气压力进行降温和发电的方法的流程示意图。

附图标记说明：

10-燃气设备； 20-空气进气管道； 30-燃气进气管道；

40-降压装置； 50-降温装置； 60-换热装置；

70-连接管道；

【具体实施方式】

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本发明保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

通常，燃气发电机、燃气压缩机等燃气设备10，其进气管道可以包括但不限于用于将空气输送到所述燃气设备的空气进气管道20和用于将燃气输送到燃气设备10的燃气进气管道30，本实施例对此不进行特别限定。该燃气设备10分别与空气进气管道20和燃气进气管道30连接。图1为本发明一实施例提供的利用燃气压力进行降温和发电的系统的结构示意图，本实施例所提供的燃气设备10的进气降温系统可以包括降压装置40、降温装置50和换热装置60。其中，

降压装置40，连接燃气设备10的燃气进气管道30，用于对所述燃气进气管道30中所输送的燃气，进行降压处理。

在实际部署过程中，所述降压装置40具体可以设置在燃气设备10的燃气进气管道30上，所述燃气进气管道30中所输送的燃气通过所述降压装置40之后，则燃气的压力会下降，由于降压装置所输出的燃气压力下降，使得其温度也会随着下降。

其中，所述降压装置可以为减压阀，或者还可以为透平膨胀机，或者还可以为减压阀和透平膨胀机，本实施例对此不进行特别限定。

在一个具体的实现过程中，若采用透平膨胀机作为所述降压装置，那么，根据透平膨胀机的降压原理，透平膨胀机可以将燃气的热力学能(内能)转换成流动的动能，因此，该利用燃气压力进行降温和发电的系统还可以进一步包括发电设备，与所述降压装置连接，该透平膨胀机所输出的动能可以带动所述发电设备进行发电。这样，能够有效增加降温系统的用途。

在另一个具体的实现过程中，若采用减压阀和透平膨胀机同时作为所述降压装置，为了保证降温系统的正常工作，减压阀与透平膨胀机可以并联设置，在一个设备检修或者故障的时候，另一个设备仍然可以起到降压的作用，对燃气进气管道30中所输送的燃气，进行降压处理。这样，能够有效增加降温系统的可靠性。

经过降压处理之后的燃气，压力会下降，由于降压装置所输出的燃气压力下降，使得其温度也会随着下降。

降温装置50，连接所述燃气设备10的空气进气管道20，用于利用其中的制冷物质，吸收所述燃气设备的空气进气管道20中所输送的空气的热量，将被吸收热量之后的空气输送到所述燃气设备。

在实际部署过程中，所述降温装置50具体可以设置在燃气设备10的空气进气管道20上，所述空气进气管道20中所输送的空气通过所述降温装置50之后，则空气的温度会下降，这样，就能够实现冷却空气的目的，从而提高了燃气设备的工作效率。由于无需额外的驱动装置，从而降低了能量消耗。

其中，所述制冷物质可以固态制冷物质，或者还可以液态制冷物质，例如，R22、R134a、R410a或R407c等制冷剂，或者还可以为水、空气等常见物质，本实施例对此不进行特别限定。

换热装置60，其一侧连接所述降压装置40，其另一侧连接所述降温装置50，用于利用所述降压装置40所输出的燃气，对所述降温装置50中制冷物质进行制冷处理，将所述制冷处理之后的燃气输送到所述燃气设备10。

这样，能够有效降低进入燃气设备10的空气的问题，使得单位体积的空气中的含氧量升高，提高燃气设备的工作效率。

其中，所述换热装置60，可以为板式换热装置，或者还可以为套管式换热装置，本实施例中对此不进行特别限定。所述换热装置60的一侧，用于提供温度低的介质，即所述降压装置所输出的燃气；另一侧用于提供温度高的介质，即待换热的制冷物质。

在一个具体的实现过程中，所述降温装置50内还可以进一步设置循环部件，例如，循环泵，压缩机等，用于驱动所述降温装置中的制冷物质的循环。这样，能够有效提高降温系统的降温效率。

在另一个具体的实现过程中，所述换热装置60的高度与所述降温装置50的高度的差值可以大于或等于预先设置的高度阈值。具体来说，由于所述换热装置60设置在燃气进气管道30上，所述降温装置50设置在空气进气管道20上，因此，可以通过设置燃气进气管道30与空气进气管道20的差值，大于或等于预先设置的差值阈值，这样，能够使得降温装置50中的制冷物质能够利用重力热管原理进行循环，无需额外的驱动装置，能够有效降低能量消耗。具体地，重力热管原理的详细描述可以参见现有技术中的相关内容，此处不再赘述。

需要说明的是，所述降温装置50与所述换热装置60可以一体化设置，如图1所示，或者还可以独立设置，如图2所示，本实施例对此不进行特别限定。

在一个具体的实现过程中，所述降温装置50具体可以通过连接管道70连接到换热装置60。可以理解的是，管道上还可以设置一个或多个阀门，用以控制制冷物质的循环。

这样，通过在燃气设备的燃气进气管道上设置降压装置，以及在燃气设备的空气进气管道上设置降温装置，进而设置一侧连接所述降压装置，另一侧连接所述降温装置的换热装置，由于降压装置所输出的燃气压力下降，使得其温度也会随着下降，因此，换热装置能够利用所述降压装置所输出的燃气，对所述降温装置中制冷物质进行制冷处理，进而利用所述降温装置中的制冷物质，吸收所述燃气设备的空气进气管道中所输送的空气的热量，将被吸收热量之后的空气输送到所述燃气设备，这样，使得进入燃气设备的空气的热量经过了降温装置进行换热，以实现冷却的目的，由于无需额外的驱动装置，从而降低了能量消耗。

对于降温装置来说，制冷物质从换热装置的一侧进入换热装置，被从换热装置的另一侧进入的降压装置提供的低温的燃气，冷凝成气态或液态的制冷物质。气态或液态的制冷物质则可以利用其可流动的特性，流回到降温装置中，如此循环。由于无需额外的驱动装置，从而降低了能量消耗。

可选地，在本实施例的一个可能的实现方式中，所述利用燃气压力进行降温和发电的系统可以包括一个或多个所述降温装置20。其具体的数量可以根据需求，进行灵活配置。

具体地，每个降温装置20可以连接一个换热装置30，或者还可以至少两个降温装置20共同连接一个换热装置30，本实施例对此不进行特别限定。

本实施例中，通过在燃气设备的燃气进气管道上设置降压装置，以及在燃气设备的空气进气管道上设置降温装置，进而设置一侧连接所述降压装置，另一侧连接所述降温装置的换热装置，由于降压装置所输出的燃气压力下降，使得其温度也会随着下降，因此，换热装置能够利用所述降压装置所输出的燃气，对所述降温装置中制冷物质进行制冷处理，进而利用所述降温装置中的制冷物质，吸收所述燃气设备的空气进气管道中所输送的空气的热量，将被吸收热量之后的空气输送到所述燃气设备，这样，使得进入燃气设备的空气的热量经过了降温装置进行换热，以实现冷却的目的，由于无需额外的驱动装置，从而降低了能量消耗。

另外，采用本发明所提供的技术方案，结构简单，而且布置灵活，从而提高了安装效率。

另外，采用本发明所提供的技术方案，由于降温装置中采用制冷物质，而不存在水，使得本发明所提供的降温系统不会带来水浸风险，因此，提高了降温系统的安全性和可靠性。

另外，采用本发明所提供的技术方案，由于换热装置的高度与降温装置的高度的差值大于或等于预先设置的高度阈值，使得降温装置中的制冷物质能够利用重力热管原理进行循环，无需额外的驱动装置，能够有效降低能量消耗。

另外，采用本发明所提供的技术方案，所带来的优势主要还有以下几点：

1)、更加靠近热源，冷却的效率较高；

2)、对机房土建条件要求低，传统精密空调的技术方案的土建条件可以兼容此方案；

3)、结构简单，价格便宜，主要零部件供应商较多。

图3为本发明另一实施例提供的利用燃气压力进行降温和发电的方法的流程示意图，如图3所示，本实施例所提供的利用燃气压力进行降温和发电的方法可以包括如下步骤：

301、对燃气设备的燃气进气管道中所输送的燃气，进行降压处理。

302、利用制冷物质，吸收所述燃气设备的空气进气管道中所输送的空气的热量，将被吸收热量之后的空气输送到所述燃气设备。

其中，所述制冷物质可以固态制冷物质，或者还可以液态制冷物质，例如，R22、R134a、R410a或R407c等制冷剂，或者还可以为水、空气等常见物质，本实施例对此不进行特别限定。

303、利用所述降压处理之后的燃气，对所述制冷物质进行制冷处理，将所述制冷处理之后的燃气输送到所述燃气设备。

这样，通过对燃气设备的燃气进气管道中所输送的燃气，进行降压处理，进而利用制冷物质，吸收所述燃气设备的空气进气管道中所输送的空气的热量，将被吸收热量之后的空气输送到所述燃气设备，使得能够利用所述降压处理之后的燃气，对所述制冷物质进行制冷处理，将所述制冷处理之后的燃气输送到所述燃气设备，由于所述降压处理之后的燃气压力下降，使得其温度也会随着下降，因此，能够利用降压处理之后的燃气，对所述制冷物质进行制冷处理，进而利用所述降温装置中的制冷物质，吸收所述燃气设备的空气进气管道中所输送的空气的热量，将被吸收热量之后的空气输送到所述燃气设备，这样，使得进入燃气设备的空气的热量经过了降温装置进行换热，以实现冷却的目的，由于无需额外的驱动装置，从而降低了能量消耗。

可选地，在本实施例的一个可能的实现方式中，在301中，具体可以利用减压阀和透平膨胀机中的至少一项，对燃气设备的燃气进气管道中所输送的燃气，进行降压处理。

在一个具体的实现过程中，若采用透平膨胀机作为所述降压装置，那么，根据透平膨胀机的降压原理，透平膨胀机可以将燃气的热力学能(内能)转换成流动的动能，因此，在301之后，还可以进一步驱动发电设备进行正常运行，该透平膨胀机所输出的动能可以带动所述发电设备进行发电。这样，能够有效增加降温系统的用途。

在另一个具体的实现过程中，若采用减压阀和透平膨胀机同时作为降压装置，为了保证降温系统的正常工作，减压阀与透平膨胀机可以并联设置，在一个设备检修或者故障的时候，另一个设备仍然可以起到降压的作用，对燃气进气管道中所输送的燃气，进行降压处理。这样，能够有效增加降温系统的可靠性。

经过降压处理之后的燃气，压力会下降，由于燃气压力下降，使得其温度也会随着下降。

可选地，在本实施例的一个可能的实现方式中，本实施例所提供的利用燃气压力进行降温和发电的方法还可以进一步包括对所述制冷物质进行驱动处理，以驱动所述降温装置中的制冷物质的循环的步骤。

在一个具体的实现过程中，具体可以采用例如，循环泵，压缩机等循环部件，驱动所述制冷物质的循环。这样，能够有效提高降温系统的降温效率。

在另一个具体的实现过程中，具体可以利用重力热管原理，对所述制冷物质进行循环处理。这样，无需额外的驱动装置，能够有效降低能量消耗。具体地，重力热管原理的详细描述可以参见现有技术中的相关内容，此处不再赘述。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

本实施例中，通过对燃气设备的燃气进气管道中所输送的燃气，进行降压处理，进而利用制冷物质，吸收所述燃气设备的空气进气管道中所输送的空气的热量，将被吸收热量之后的空气输送到所述燃气设备，使得能够利用所述降压处理之后的燃气，对所述制冷物质进行制冷处理，将所述制冷处理之后的燃气输送到所述燃气设备，由于所述降压处理之后的燃气压力下降，使得其温度也会随着下降，因此，能够利用降压处理之后的燃气，对所述制冷物质进行制冷处理，进而利用所述降温装置中的制冷物质，吸收所述燃气设备的空气进气管道中所输送的空气的热量，将被吸收热量之后的空气输送到所述燃气设备，这样，使得进入燃气设备的空气的热量经过了降温装置进行换热，以实现冷却的目的，由于无需额外的驱动装置，从而降低了能量消耗。

另外，采用本发明所提供的技术方案，由于采用制冷物质，而不存在水，使得本发明所提供的降温方法不会带来水浸风险，因此，提高了降温方法的安全性和可靠性。

另外，采用本发明所提供的技术方案，能够利用重力热管原理，对制冷物质进行循环处理，无需额外的驱动装置，能够有效降低能量消耗。

另外，采用本发明所提供的技术方案，所带来的优势主要还有以下几点：

1)、更加靠近热源，冷却的效率较高；

2)、对机房土建条件要求低，传统精密空调的技术方案的土建条件可以兼容此方案；

3)、结构简单，价格便宜，主要零部件供应商较多。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种利用燃气压力进行降温和发电的系统，其特征在于，包括：

降压装置，连接燃气设备的燃气进气管道，用于对所述燃气进气管道中所输送的燃气，进行降压处理；

降温装置，连接所述燃气设备的空气进气管道，用于利用其中的制冷物质，吸收所述燃气设备的空气进气管道中所输送的空气的热量，将被吸收热量之后的空气输送到所述燃气设备；

换热装置，其一侧连接所述降压装置，其另一侧连接所述降温装置，用于利用所述降压装置所输出的燃气，对所述降温装置中制冷物质进行制冷处理，将所述制冷处理之后的燃气输送到所述燃气设备。

2.根据权利要求1所述的利用燃气压力进行降温和发电的系统，其特征在于，所述降压装置包括减压阀和透平膨胀机中的至少一项。

3.根据权利要求2所述的利用燃气压力进行降温和发电的系统，其特征在于，所述降压装置包括透平膨胀机；所述利用燃气压力进行降温和发电的系统还包括发电设备，与所述降压装置连接。

4.根据权利要求2所述的利用燃气压力进行降温和发电的系统，其特征在于，所述降压装置包括减压阀和透平膨胀机；所述减压阀与所述透平膨胀机并联设置。

5.根据权利要求1所述的利用燃气压力进行降温和发电的系统，其特征在于，所述降温装置内设置循环部件，用于驱动所述降温装置中的制冷物质的循环。

6.根据权利要求1～4任一权利要求所述的利用燃气压力进行降温和发电的系统，其特征在于，所述换热装置的高度与所述降温装置的高度的差值大于或等于预先设置的高度阈值。

7.一种利用燃气压力进行降温和发电的方法，其特征在于，包括：

对燃气设备的燃气进气管道中所输送的燃气，进行降压处理；

利用制冷物质，吸收所述燃气设备的空气进气管道中所输送的空气的热量，将被吸收热量之后的空气输送到所述燃气设备；

利用所述降压处理之后的燃气，对所述制冷物质进行制冷处理，将所述制冷处理之后的燃气输送到所述燃气设备。

8.根据权利要求7所述的利用燃气压力进行降温和发电的方法，其特征在于，所述对燃气设备的燃气进气管道中所输送的燃气，进行降压处理，包括：

利用减压阀和透平膨胀机中的至少一项，对燃气设备的燃气进气管道中所输送的燃气，进行降压处理。

9.根据权利要求8所述的利用燃气压力进行降温和发电的方法，其特征在于，所述利用透平膨胀机，对燃气设备的燃气进气管道中所输送的燃气，进行降压处理之后，还包括：

驱动发电设备进行正常运行。

10.根据权利要求7～9任一权利要求所述的利用燃气压力进行降温和发电的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述制冷物质进行驱动处理，以驱动所述降温装置中的制冷物质的循环。