CN107939516A - 天然气发电装置与发电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天然气发电装置与发电方法，包括天然气内燃机，天然气内燃机冷却水进入发生器，发生器的氨气与水汽混合物进入分离器，分离器分离出的氨气进入第一汽轮机，第一汽轮机带动第三发电机进行发电，发电后的氨气依次通过冷凝器、氨液泵进入吸收器，吸收器的氨水溶液通过溶液泵进入发生器；液态天然气罐的液态天然气通过液态天然气泵依次通过冷凝器和热交换器，气态天然气进入第二汽轮机带动第二发电机进行发电，气态天然气依次通过吸收器、加热器成为常温天然气进入天然气罐做为天然气内燃机带动第一发电机的动力。本发明具有可有效节约能源，提高发电效率，降低成本的特点。

Description

天然气发电装置与发电方法
技术领域
本发明涉及天然气发电技术领域，尤其是涉及一种可有效节约能源，提高发电效率，降低成本的天然气发电装置与发电方法。
背景技术
现在的经济发展越来越重视环境问题，普通化石能源对环境危害使液态天然气(Liquid Natural Gas)清洁能源的使用越来越得到重视。液态天然气的储存温度是零下163摄氏度，供气温度为常温，因此存在巨大的温差冷能。现在主要是将液态天然气用空气气化器气化后再用于内燃机或燃气轮机发电，气化过程中存在能量浪费的问题，由于海水浑浊很难用于气化液态天然气，造成空气气化器成本很高。
发明内容
本发明的发明目的是为了克服现有技术中的能源浪费、发电效率低、成本较高的不足，提供了一种可有效节约能源，提高发电效率，降低成本的天然气发电装置与发电方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种天然气发电装置，包括天然气内燃机，天然气内燃机冷却水进入发生器，发生器的氨气与水汽混合物进入分离器，分离器分离出的氨气进入第一汽轮机，第一汽轮机带动第三发电机进行发电，发电后的氨气依次通过冷凝器、氨液泵进入吸收器，吸收器的氨水溶液通过溶液泵进入发生器；液态天然气罐的液态天然气通过液态天然气泵依次通过冷凝器和热交换器，气态天然气进入第二汽轮机带动第二发电机进行发电，气态天然气依次通过吸收器、加热器成为常温天然气进入天然气罐做为天然气内燃机带动第一发电机的动力。
作为上述方案的替代方案，天然气内燃机组由燃气轮机发电机组替换，燃气轮机发电机组包括压气机，压气机的压缩空气被压送到燃烧室，燃烧室产生的高温燃气进入燃气轮机，燃气轮机的尾气进入水蒸气产生器。
作为优选，天然气内燃机的余热管上设有温度检测器与流量控制器，温度检测器与流量控制器通过杠杆连接。
作为优选，温度检测器上端设有温度感应铜环，温度感应铜环包括通过上半圆形铜片、下半圆形铜片和与下半圆形铜片连接的椭圆球，椭圆球内部设有若干条可上下伸缩的螺旋状的温度感应铜丝，椭圆球下部与杠杆连接，上半圆形铜片、下半圆形铜片通过销钉固定包裹在天然气内燃机的余热管上。
作为优选，流量控制器包括收紧器，收紧器上端设有固定横杆，收紧器下端设有中空的控制盒，控制盒上端开口，收紧器的控制杆可沿控制盒上端上下移动；控制盒内部设有与收紧器的控制杆连接的圆形的控制片，控制盒与管道连接，控制片可插入管道中。
作为优选，收紧器包括上连接杆、下连接杆和连接套，上连接杆、下连接杆的外表面分别为方向相反的螺纹，连接套分别和上连接杆、下连接杆螺纹连接。
一种天然气发电装置的发电方法，包括如下步骤：
(7-1)温度检测器检测天然气内燃机的冷却水的温度，当天然气内燃机发电的余热管的温度升高时，温度检测器膨胀，从而打开流量控制器，天然气内燃机的冷却水进入发生器；
(7-2)发生器中的氨水溶液被天然气内燃机的冷却水的余热加热，其中氨水溶液包括70％的氨与30％的水，加热后的氨气与部分水汽进入分离器；
(7-3)分离器将氨气与部分水汽分离，高温高压的氨气进入第一汽轮机进行发电；
(7-4)第一汽轮机排出的氨乏汽进入冷凝器，在冷凝器中氨乏汽被冷凝成液态氨；
(7-5)液态氨由氨泵泵入吸收器，被从分离器中分离出来的并被热交换器冷却后的水吸收，氨水溶液由溶液泵泵入发生器，再次循环利用；
(7-6)液态天然气罐中的液态天然气由液态天然气泵泵入冷凝器，用于冷凝氨乏汽，之后进入热交换器，用于冷却分离器的水汽；
(7-7)经过冷凝器、热交换器产生的气态天然气作为第二汽轮机的燃料动力进行发电，液态天然气进入吸收器吸收热量后进入加热器，被天然气内燃机的余热介质加热成为气态后，进入天然气罐进行保存，用于天然气内燃机的动力。
作为优选，步骤(7-1)包括如下步骤：
(8-1)温度感应铜环进行热传导，使椭圆球内的温度感应铜丝受热发生膨胀，椭圆球发生形变，推动与椭圆球连接杠杆一端向下运动；
(8-2)杠杆与流量控制器连接的另一端向上提起，通过收紧器，带动控制片向上提起，天然气内燃机的冷却水进入发生器。
因此，本发明具有如下有益效果：将液态天然气气化与发电这两个过程耦合起来，充分利用液态天然气的冷能和内燃机发电余热热能，节约了能源。按照能源梯级原则设计的发电系统，提高了发电效率。
附图说明
图1是本发明的一种流程图；
图2是本发明的燃气轮机发电机组一种流程图；
图3是本发明的温度检测器的一种结构示意图；
图4是本发明的流量控制器的一种结构示意图；
图5是本发明的收紧器的一种结构示意图；
图6是本发明的温度检测器与流量控制器的一种结构示意图。
图中：天然气内燃机1，发生器2，分离器3，第一汽轮机4，第三发电机5，冷凝器6，氨液泵7，吸收器8，溶液泵9，液态天然气罐10，液态天然气泵11，热交换器12，第二汽轮机13，带动第二发电机14，加热器15，天然气罐16，第一发电机17，压气机18，燃烧室19，燃气轮机20，水蒸气产生器21，温度检测器22，流量控制器23，温度感应铜环221，椭圆球222，温度感应铜丝223，收紧器231，横杆232，控制盒233，控制杆234，控制片235，上连接杆2311，下连接杆2312，连接套2313。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1
图1所示的实施例1是一种天然气发电装置，包括天然气内燃机1，天然气内燃机冷却水进入发生器2，发生器的氨气与水汽混合物进入分离器3，分离器分离出的氨气进入第一汽轮机4，第一汽轮机带动第三发电机5进行发电，发电后的氨气依次通过冷凝器6、氨液泵7进入吸收器8，吸收器的氨水溶液通过溶液泵9进入发生器；液态天然气罐10的液态天然气通过液态天然气泵11依次通过冷凝器和热交换器12，气态天然气进入第二汽轮机13带动第二发电机14进行发电，气态天然气依次通过吸收器、加热器15成为常温天然气进入天然气罐16做为天然气内燃机带动第一发电机17的动力。天然气内燃机的余热管上设有温度检测器22与流量控制器23，温度检测器与流量控制器通过杠杆连接。
图3、图6所示的温度检测器上端设有温度感应铜环221，温度感应铜环包括通过上半圆形铜片、下半圆形铜片和与下半圆形铜片连接的椭圆球222，椭圆球内部设有若干条可上下伸缩的螺旋状的温度感应铜丝223，椭圆球下部与杠杆连接，上半圆形铜片、下半圆形铜片通过销钉固定包裹在天然气内燃机的余热管上。
图4、图6所示的流量控制器包括收紧器231，收紧器上端设有固定横杆232，收紧器下端设有中空的控制盒233，控制盒上端开口，收紧器的控制杆234可沿控制盒上端上下移动；控制盒内部设有与收紧器的控制杆连接的圆形的控制片235，控制盒与管道连接，控制片可插入管道中。图5所示的收紧器包括上连接杆2311、下连接杆2312和连接套2313，上连接杆、下连接杆的外表面分别为方向相反的螺纹，连接套分别和上连接杆、下连接杆螺纹连接。
如图1所示，天然气发电装置的发电方法，包括如下步骤：
步骤100，温度检测器检测天然气内燃机的冷却水的温度，当天然气内燃机发电的余热管的温度升高时，温度检测器膨胀，从而打开流量控制器，天然气内燃机的冷却水进入发生器；
步骤110，温度感应铜环进行热传导，使椭圆球内的温度感应铜丝受热发生膨胀，椭圆球发生形变，推动与椭圆球连接杠杆一端向下运动；
步骤120，杠杆与流量控制器连接的另一端向上提起，通过收紧器，带动控制片向上提起，天然气内燃机的冷却水进入发生器。
步骤200，发生器中的氨水溶液被天然气内燃机的冷却水的余热加热，其中氨水溶液包括70％的氨与30％的水，加热后的氨气与部分水汽进入分离器；
步骤300，分离器将氨气与部分水汽分离，高温高压的氨气进入第一汽轮机进行发电；
步骤400，第一汽轮机排出的氨乏汽进入冷凝器，在冷凝器中氨乏汽被冷凝成液态氨；
步骤500，液态氨由氨泵泵入吸收器，被从分离器中分离出来的并被热交换器冷却后的水吸收，氨水溶液由溶液泵泵入发生器，再次循环利用；
步骤600，液态天然气罐中的液态天然气由液态天然气泵泵入冷凝器，用于冷凝氨乏汽，之后进入热交换器，用于冷却分离器的水汽；
步骤700，经过冷凝器、热交换器产生的气态天然气作为第二汽轮机的燃料动力进行发电，液态天然气进入吸收器吸收热量后进入加热器，被天然气内燃机的余热介质加热成为气态后，进入天然气罐进行保存，用于天然气内燃机的动力。
实施例2
实施例2包括实施例1的所有结构与步骤部分，其中天然气内燃机由燃气轮机发电机组替换，如图2所示，燃气轮机发电机组包括压气机18，压气机的压缩空气被压送到燃烧室19，燃烧室产生的高温燃气进入燃气轮机20，燃气轮机的尾气进入水蒸气产生器21。
应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种天然气发电装置，其特征是，包括天然气内燃机(1)，天然气内燃机冷却水进入发生器(2)，发生器的氨气与水汽混合物进入分离器(3)，分离器分离出的氨气进入第一汽轮机(4)，第一汽轮机带动第三发电机(5)进行发电，发电后的氨气依次通过冷凝器(6)、氨液泵(7)进入吸收器(8)，吸收器的氨水溶液通过溶液泵(9)进入发生器；液态天然气罐(10)的液态天然气通过液态天然气泵(11)依次通过冷凝器和热交换器(12)，气态天然气进入第二汽轮机(13)带动第二发电机(14)进行发电，气态天然气依次通过吸收器、加热器(15)成为常温天然气进入天然气罐(16)做为天然气内燃机带动第一发电机(17)的动力。
2.根据权利要求1所述的天然气发电装置，其特征是，所述天然气内燃机由燃气轮机发电机组替换，燃气轮机发电机组包括压气机(18)，压气机的压缩空气被压送到燃烧室(19)，燃烧室产生的高温燃气进入燃气轮机(20)，燃气轮机的尾气进入水蒸气产生器(21)。
3.根据权利要求1所述的天然气发电装置，其特征是，天然气内燃机的余热管上设有温度检测器(22)与流量控制器(23)，温度检测器与流量控制器通过杠杆连接。
4.根据权利要求3所述的天然气发电装置，其特征是，温度检测器上端设有温度感应铜环(221)，温度感应铜环包括通过上半圆形铜片、下半圆形铜片和与下半圆形铜片连接的椭圆球(222)，椭圆球内部设有若干条可上下伸缩的螺旋状的温度感应铜丝(223)，椭圆球下部与杠杆连接，上半圆形铜片、下半圆形铜片通过销钉固定包裹在天然气内燃机的余热管上。
5.根据权利要求3所述的天然气发电装置，其特征是，流量控制器包括收紧器(231)，收紧器上端设有固定横杆(232)，收紧器下端设有中空的控制盒(233)，控制盒上端开口，收紧器的控制杆(234)可沿控制盒上端上下移动；控制盒内部设有与收紧器的控制杆连接的圆形的控制片(235)，控制盒与管道连接，控制片可插入管道中。
6.根据权利要求5所述的天然气发电装置，其特征是，收紧器包括上连接杆(2311)、下连接杆(2312)和连接套(2313)，上连接杆、下连接杆的外表面分别为方向相反的螺纹，连接套分别和上连接杆、下连接杆螺纹连接。
7.一种基于权利要求3所述的天然气发电装置的发电方法，其特征是，包括如下步骤：
(7-1)温度检测器检测天然气内燃机的冷却水的温度，当天然气内燃机发电的余热管的温度升高时，温度检测器膨胀，从而打开流量控制器，天然气内燃机的冷却水进入发生器；
(7-2)发生器中的氨水溶液被天然气内燃机的冷却水的余热加热，其中氨水溶液包括70％的氨与30％的水，加热后的氨气与部分水汽进入分离器；
(7-3)分离器将氨气与部分水汽分离，高温高压的氨气进入第一汽轮机进行发电；
(7-4)第一汽轮机排出的氨乏汽进入冷凝器，在冷凝器中氨乏汽被冷凝成液态氨；
(7-5)液态氨由氨泵泵入吸收器，被从分离器中分离出来的并被热交换器冷却后的水吸收，氨水溶液由溶液泵泵入发生器，再次循环利用；
(7-6)液态天然气罐中的液态天然气由液态天然气泵泵入冷凝器，用于冷凝氨乏汽，之后进入热交换器，用于冷却分离器的水汽；
(7-7)经过冷凝器、热交换器产生的气态天然气作为第二汽轮机的燃料动力进行发电，液态天然气进入吸收器吸收热量后进入加热器，被天然气内燃机的余热介质加热成为气态后，进入天然气罐进行保存，用于天然气内燃机的动力。
8.根据权利要求7所述的天然气发电装置的发电方法，温度检测器上端设有温度感应铜环，温度感应铜环包括通过上半圆形铜片、下半圆形铜片和与下半圆形铜片连接的椭圆球，椭圆球内部设有若干条可上下伸缩的螺旋状的温度感应铜丝，椭圆球下部与杠杆连接，上半圆形铜片、下半圆形铜片通过销钉固定包裹在天然气内燃机的余热管上；其特征是，步骤(7-1)包括如下步骤：
(8-1)温度感应铜环进行热传导，使椭圆球内的温度感应铜丝受热发生膨胀，椭圆球发生形变，推动与椭圆球连接杠杆一端向下运动；
(8-2)杠杆与流量控制器连接的另一端向上提起，通过收紧器，带动控制片向上提起，天然气内燃机的冷却水进入发生器。
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