CN204678044U - 利用液化天然气加气站废弃天然气发电的系统 - Google Patents

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王克栋
刘凯
李冉
赵杰
杨帆
金彬
程刚
吕宇
罗旺兵
刘力宾
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Abstract

本实用新型提供了一种利用液化天然气加气站废弃天然气发电的系统，包括：依次连接的BOG产生单元、BOG回收单元、调压计量单元、燃气发电单元、蓄电和/或外输单元。该系统提高天然气利用率，减少温室气体的排放，同时可为加气站内及周边用电设施供应电力，在建站地允许向公用电网逆向发电时，采用可逆流并网系统向电网输电。

Description

利用液化天然气加气站废弃天然气发电的系统
技术领域
本实用新型涉及一种利用液化天然气加气站废弃天然气发电的系统，具体是一种利用液化天然气加气站内由工艺过程及自然蒸发产生的液化天然气蒸发气体(BOG)，经升温、储存、调压、过滤、计量后，输送至燃气发电机组，转化为电能，通过蓄电单元，在需要时向加气站内及周边用电设施供应电力。在建站地允许向公用电网逆向发电时，采用可逆流并网单元向电网输电。
背景技术
液化天然气(LNG)加气站一般建在城市建成区外，尤其是为运输重卡汽车配套的加气站多选址在交通干线周边，这些地区远离城区，周边没有完善的燃气输配设施。加气站通过站内工艺设施将外运来的LNG充装给LNG汽车，或通过加压、气化后给CNG汽车充装CNG(压缩天然气)，由于生产过程中因为各种漏热和工艺换热需要，不可避免地产生一定量的液化天然气蒸发气体(BOG)，这部分的气体因为缺少配套的燃气外输设施和天然气用户，长期存在于工艺系统中。随着BOG数量的增加，将导致LNG系统不断升温升压，当系统超压后，将通过安全放散系统排放出BOG，不仅降低了加气站的经济性和安全性，也将甲烷等温室气体直接排放至大气中，对环境造成一定影响。
目前国内对液化天然气加气站内BOG的回收处理有以下几种：
1、通过建设小型液化装置进行再液化；
2、增加压缩系统生产CNG给CNG汽车充气；
3、将BOG充入市政燃气管道或供站内生活自用气。
再液化及压缩方式能耗高，增加了运行成本；充入管道及自用气只有在特定条件下才能实现。
因此，有必要提出新的技术方案，将站内BOG加以利用，转化为电能，不但可以将损耗转换为可观的收益，还可以减少温室气体的排放，避免污染环境，同时因为可燃气体得到利用，降低天然气直接排放的危险性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决上述技术问题，提供一种利用液化天然气加气站(包括LNG加气站、L-CNG加气站及其合建站)废弃天然气发电系统，可充分利用LNG加气站工艺系统产生的废弃BOG，使之转化为电能，在需要时向加气站内及周边用电设施供应电力。在建站地允许向公用电网逆向发电时，采用可逆流并网单元向电网输电。
该系统包括依次连接的BOG产生单元、BOG回收单元、调压计量单元、燃气发电单元、蓄电和/或外输单元；
其中，BOG产生单元包括通过管道连接的天然气加气站内LNG储罐或槽车和卸车增压器或储罐增压器。
优选地，BOG回收单元包括通过管道依次连接的BOG加热器、复热器、BOG储罐。BOG加热器用于将LNG加气站内产生的BOG升温至0℃以上，然后进入BOG储罐储存。当BOG加热器加后气体温度低于0℃时，采用复热器进一步加热。
优选的是，BOG加热器采用空温式翅片型换热器，以降低设备能耗。
优选的是，复热器采用燃气发电单元余热加热器，也可采用电加热或天然气加热水浴式加热器。复热器的启停由PLC(可编程逻辑控制器)控制单元实现远程控制，也可以手动启停。
BOG储罐储存的气体温度为0～10℃，压力为0.4～1.6MPa。
调压计量单元优选包括依次连接的过滤器、调压器、流量计。在BOG储罐和过滤器之间可设置切断阀门。单元功能为将BOG储罐内的气体调压至0.03～0.1MPa(燃气发电机所需压力)，并经计量后输送至燃气发电单元。
燃气发电单元包括燃气发电机。
蓄电和/或外输单元包括电能储存设施、电源逆变设施、并网设施等的任何一种或多种的组合。蓄电和/或外输单元优选包括(A)充放电控制器、蓄电单元(蓄电池组)、与低压负载连接的逆变器；和/或，(B)与低压负载直接连接的输电电缆；和/或，(C)与低压电网连接的并网柜。由燃气发电机发出的电能，可供站内用电设备使用，也可以进行并网外输，还可以储存到蓄电池组，当站内停电时使用蓄电池组进行供电。
优选的是，燃气发电机选用高效成品燃气发电机组，并带有烟气及冷却水废热回收设施，将废热转换为热媒，通常为热水，以提高能源综合利用效率。
优选的是，在燃气发电机的天然气进气管道上设置用于燃气发电机燃气进气压力与LNG加气站内LNG储罐压力联锁的压力测点。燃气发电单元燃气进气压力与LNG加气站内LNG储罐压力联锁，LNG储罐压力低限时可通过卸车增压器及储罐增压器自动补压，当发电及外输单元需要连续运行时，可以开启加气站内卸车增压器或储罐增压器，增加液化天然气气化量，保证燃气发电单元所需燃气持续供应。
优选的是，燃气发电机装有换热设备。在复热器与燃气发电机之间设置通过用于将燃气发电机的余热输送至BOG回收单元的复热器的热媒管道，以及将换热后的冷媒输送至燃气发电机而用于设备降温的冷媒管道。
这里所述的压力均指表压。
本实用新型具有以下有益效果：
1、LNG加气站内产生的废弃易燃易爆气体，转化为电能向站内或周边用电设施供电，减少了危险气体的直接排放，并提高了LNG加气站资源利用率。
2、LNG加气站运行过程中能耗主要为电能及废弃天然气的排放，本方案的提出对于降低加气站运行成本及节能减排有重要意义。
3、通过燃气发电单元进气压力与LNG加气站内卸车增压器或储罐增压器的连锁，可实现电能持续供应。
附图说明
图1是本实用新型液化天然气加气站废弃天然气发电系统的结构图。
具体实施方式
下面，将结合附图对本实用新型液化天然气加气站废弃天然气发电系统的优选实施方式进行进一步详细的说明。
请参阅图1，一种利用液化天然气加气站废弃天然气发电的系统，该系统包括：液化天然气加气站内的BOG产生单元，即通过工艺管路连接的加气站内LNG储罐或LNG槽车1及卸车增压气化器或储罐增压气化器2；及设置在所述BOG产生单元下游并且通过天然气管道与所述BOG产生单元连接的、用于回收其产生废弃天然气的BOG回收单元，包括依次通过管道连接的用于BOG升温的BOG加热器3，用于二次升温的复热器4，用于常温天然气储存的BOG储罐5；设置在BOG回收单元下游且由天然气管道相连的调压计量单元，该单元包括依次由天然气管道连接的过滤器6、调压器7及流量计8；设置在调压计量单元下游的燃气发电单元，包括燃气发电机9；蓄电和/或外输单元，包括充放电控制器10、蓄电池组11、逆变器12、并网柜13及必要的连接电缆。燃气发电机9通过天然气管道与调压计量单元连接。充放电控制器10输入端连接燃气发电机9，输出端分别连接蓄电池组11和逆变器12，逆变器12连接低压负载，燃气发电机9也可直接通过输电电缆连接低压负载，或者通过并网柜13连接低压电网。另外在图中绘出了一些任选的设置在储罐增压气化器或卸车增压气化器2与LNG储罐或LNG槽车1之间的用于连锁控制的阀门14，及设置在燃气发电机9前的压力远传测点15。
第一阶段，液化天然气加气站内的BOG产生单元产生的废弃BOG气体，通过BOG加热器3升温后至0～5℃进入BOG储罐储存，当BOG加热器3后天然气温度低于0℃时，采用复热器4进一步加热至0～5℃，再进入BOG储罐储存。
第二阶段，从BOG储罐5出来的常温天然气(0.4～1.6MPa)，经过滤、调压、计量后，压力为0.03～0.1MPa，进入发电及外输单元，为燃气发电机提供燃料。
第三阶段，燃气发电机9将天然气转化电能，通过充放电控制器10可进入蓄电单元11暂存，也可将蓄电单元11中电能输送至逆变器12，供加气站内或周边用电设施供电；另一路可进入并网柜13，进行电能外输。燃气发电机9将天然气转化电能，也可直接通过输电电缆供加气站内或周边用电设施供电；或者通过并网柜13，进入低压电网。
设置在燃气发电机9天然气进气管道上的压力测点15，该压力信号与储罐(或槽车)增压气化器2连锁，当压力值低于燃气发电机9燃烧器额定工作压力时，自动开启阀门14，以保障供电系统持续运行。
为充分利用系统中产生的热量，通过热媒管道16将燃气发电机9的余热输送至BOG回收单元的复热器4，换热后的冷媒通过冷媒管道17输送至燃气发电机9，用于设备降温。燃气发电机9装有换热设备。

Claims (10)

1.一种利用液化天然气加气站废弃天然气发电的系统，其特征在于，该系统包括依次连接的BOG产生单元、BOG回收单元、调压计量单元、燃气发电单元、蓄电和/或外输单元；
其中，BOG产生单元包括通过管道连接的天然气加气站内LNG储罐或LNG槽车和卸车增压器或储罐增压器，燃气发电单元包括燃气发电机。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，BOG回收单元包括通过管道依次连接的BOG加热器、复热器、BOG储罐。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，调压计量单元包括依次连接的过滤器、调压器、流量计。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，蓄电和/或外输单元包括：(A)充放电控制器、蓄电池组、与低压负载连接的逆变器；和/或，(B)与低压负载直接连接的输电电缆；和/或，(C)与低压电网连接的并网柜。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于，在燃气发电机的天然气进气管道上设置用于燃气发电机燃气进气压力与LNG加气站内LNG储罐压力联锁的压力测点，以及设置在储罐增压气化器或卸车增压气化器与LNG储罐或LNG槽车之间的用于连锁控制的阀门。
6.根据权利要求2-4中任一项所述的系统，其特征在于，燃气发电机装有换热设备，在复热器与燃气发电机之间设置通过用于将燃气发电机的余热输送至BOG回收单元的复热器的热媒管道，以及将换热后的冷媒输送至燃气发电机而用于设备降温的冷媒管道。
7.根据权利要求2-4中任一项所述的系统，其特征在于，BOG加热器采用空温式翅片型换热器。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，复热器采用燃气发电单元余热加热器，或者电加热或天然气加热水浴式加热器。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，复热器的启停由PLC控制单元实现远程控制。
10.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于，燃气发电机为带有烟气及冷却水废热回收设施的高效成品燃气发电机组。
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