CN214741487U - 天然气涡轮减压发电系统 - Google Patents

Abstract

天然气涡轮减压发电系统，涉及到压缩天然气减压领域，包括依次设置的干燥净化单元、涡轮制冷膨胀发电单元和一级制冰机组；涡轮制冷膨胀发电单元包括喷嘴环、叶轮和发电机，喷嘴环的气体入口与干燥净化单元的气体出口相通，喷嘴环的气体出口与叶轮的气体入口相通；叶轮的动力输出端与发电机传动连接，发电机通过并网装置与电网接通；涡轮制冷膨胀发电单元的气体出口与一级制冰机组的气体入口相通，一级制冰机组的气体出口与居民天然气管网相通；利用压缩天然气的压力能量对涡轮制冷膨胀发电单元的叶轮做功，从而实现发电功能；同时降压后的天然气通过一级制冰机组进行制冰为调压站创造额外的收益。

Description

天然气涡轮减压发电系统

技术领域

本实用新型涉及到压缩天然气减压领域，具体为一种天然气涡轮减压发电系统。

背景技术

压缩天然气是通过压缩机将低压的天然气进行增压到10～25MPa,使得压缩天然气的分子密度增大，以便于长距离的运输；目前，用户使用的天然气均为低压天然气，所以压缩天然气在进入城市居民天然气管网之前，都需要对压缩天然气进行降压，降压至城市管网允许的0.4～1.5MPa才能被允许进入管道。

将压缩天然气进行减压至低压天然气，天然气调压站的一般做法是直接采用调压装置进行减压操作，这样的操作导致巨大的压力能量被浪费，并没有得到有效的利用；因此，如何有效合理利用压缩天然气的压力能量同时将压缩天然气降压成低压天然气，是目前调压站工作人员一直待解决的问题。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出一种的新的技术方案，采用涡轮减压的方式，既能够达到减低目的，又能够利用压缩天然气的压力能量进行发电，以实现对能量的充分利用。

本实用新型提出的技术方案如下：

天然气涡轮减压发电系统，包括依次设置的干燥净化单元、涡轮制冷膨胀发电单元和一级制冰机组；

所述涡轮制冷膨胀发电单元包括喷嘴环、叶轮和发电机，所述喷嘴环的气体入口与所述干燥净化单元的气体出口相通，所述喷嘴环的气体出口与所述叶轮的气体入口相通；所述叶轮的动力输出端与所述发电机传动连接，所述发电机通过并网装置与电网接通；

所述叶轮的气体出口与所述一级制冰机组的气体入口相通，所述一级制冰机组的气体出口与居民天然气管网相通。

进一步的，所述一级制冰机组的气体出口与居民天然气管网之间还设置有风冷器，天然气依次经过一级制冰机组和风冷器之后，再进入居民天然气管网。

进一步的，所述喷嘴环为自动可调式喷嘴环。

进一步的，还包括二级制冰机组，所述二级制冰机组与所述并网装置接通。

采用本技术方案所达到的有益效果为：

通过在压缩天然气与城市居民天然气管网的管道上设置涡轮制冷膨胀发电单元和一级制冰机组，利用压缩天然气的压力能量对涡轮制冷膨胀发电单元的叶轮做功，从而实现发电功能；同时降压后的天然气通过一级制冰机组，利用一级制冰机组吸收低压天然气中的低温能量，使得低压天然气回热；一级制冰机组吸收低温能量后制冰为调压站创造额外的收益。

附图说明

图1为本一种天然气涡轮减压发电系统结构布置原理图。

其中：10干燥净化单元、20涡轮制冷膨胀发电单元、21喷嘴环、22叶轮、23发电机、24并网装置、25二级制冰机组、30一级制冰机组、40风冷器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

本实施例提供了一种天然气涡轮减压发电系统，利用压缩天然气转换成低压天然气的的压力能量，来实现发电和制冰的功能，实现对能量的充分利用。

具体的，天然气涡轮减压发电系统包括依次设置的干燥净化单元10、涡轮制冷膨胀发电单元20和一级制冰机组30；压缩天然气将会依次通过干燥净化单元10、涡轮制冷膨胀发电单元20和一级制冰机组30实现降压过程(图中箭头方向为压缩天然气降压至低压天然气的流向)。

涡轮制冷膨胀发电单元20包括喷嘴环21、叶轮22和发电机23，其中喷嘴环21的气体入口与干燥净化单元10的气体出口相通，可以理解为压缩天然气在经过了干燥净化单元10后，将会进入到喷嘴环21中；并且喷嘴环21的气体出口与叶轮22的气体入口相通；可以理解为在喷嘴环21的配合下，压缩天然气将会从喷嘴环21的气体出口喷出作用在叶轮22上，通过对叶轮22做功的方式使得压缩天然气膨胀得到减压。

本实施例中，喷嘴环21为自动可调式喷嘴环，这里的可调式可以理解为喷嘴环的喷嘴大小可以根据压缩天然气的气量进行自动的调节，这样即使输入的压缩天然气的气量不同，但是通过自动调节喷嘴环21的喷嘴的大小，可以使得喷射在叶轮22上的作用力大小几乎是相近的，这样可以有效的保证整个涡轮制冷膨胀发电单元20的制冷效率和发电效率。

涡轮制冷膨胀发电单元20的制冷效率具体是指，减压过程中由于焦汤效应的影响，天然气温度也会随之迅速降低，降低到-60℃～-70℃左右，降低过程中会从周围环境吸收大量的热量，如果不及时补充这些热量将会出现管线结霜甚至阀门冰堵现象，极大的破坏管线及其附属的管件阀门，所以本方案设计低压天然气通过一级制冰机组30，利用低压天然气温度低的特性配合一级制冰机组30进行制冰，制冰过程中一级制冰机组30将吸收低压天然气的低温，使得低压天然气温度从-60℃～-70℃逐渐回温，直至回热到天然气管网规定温度范围。

可选的，一级制冰机组30的气体出口与居民天然气管网之间还设置有风冷器40，这里的风冷器40用于进一步的促进低压天然气能够达到规定温度范围，即低压天然气依次经过一级制冰机组30和风冷器40之后，再进入居民天然气管网。

通过利用涡轮制冷膨胀发电单元20和一级制冰机组30的配合，不仅使得压缩天然气得到有效的降压，并且还充分的利用了降压后的天然气温度低的特性，对低压天然气中的低温能量进行制冰，提供社会效益，使得低温能量得到了充分的利用。

不仅如此，本方案还利用压缩天然气的高压能量实现发电收益，即叶轮22的动力输出端与发电机23传动连接，发电机23通过并网装置24与电网接通。

这样压缩天然气在对叶轮22做功的方式使得压缩天然气膨胀得到减压的同时，使得叶轮22的动力输出端与发电机23实现动力传输，发电机23工作实现发电功能，这里利用发电机23产生的电能通过并网装置24传输到电网中得到运用。

可选的，在并网装置24上还可以接入二级制冰机组25，这里的二级制冰机组25主要作为备选方案，即当产生的电量不方便接入电网时，可以直接将产生的电能用于二级制冰机组25的运作，为二级制冰机组25提供电能进行制冰，从而获得额外的收益。

本实施例通过在压缩天然气与城市居民天然气管网的管道上设置涡轮制冷膨胀发电单元20和一级制冰机组30，利用压缩天然气的压力能量对涡轮制冷膨胀发电单元20的叶轮22做功，从而实现发电和降压功能；降压后的低压天然气通过一级制冰机组30，利用一级制冰机组30吸收低压天然气中的低温能量，进行制冰为调压站创造额外的收益，同时使得低压天然气回热，便于输送到居民天然气管网中。

以下以某25000Nm³/h的天然气为例，说明该发电系统的经济效益。

经过以上发电系统减压处理后，每年可制冰12000吨，每年发电量可达312万度，每年系统运行消耗电量为62.09万度，每年净发电量为249.91万度/年。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.天然气涡轮减压发电系统，其特征在于，包括依次设置的干燥净化单元(10)、涡轮制冷膨胀发电单元(20)和一级制冰机组(30)；

所述涡轮制冷膨胀发电单元(20)包括喷嘴环(21)、叶轮(22)和发电机(23)，所述喷嘴环(21)的气体入口与所述干燥净化单元(10)的气体出口相通，所述喷嘴环(21)的气体出口与所述叶轮(22)的气体入口相通；所述叶轮(22)的动力输出端与所述发电机(23)传动连接，所述发电机(23)通过并网装置(24)与电网接通；

所述涡轮制冷膨胀发电单元(20)的气体出口与所述一级制冰机组(30)的气体入口相通，所述一级制冰机组(30)的气体出口与居民天然气管网相通。

2.根据权利要求1所述的天然气涡轮减压发电系统，其特征在于，所述一级制冰机组(30)的气体出口与居民天然气管网之间还设置有风冷器(40)，低压天然气依次经过一级制冰机组(30)和风冷器(40)之后，再进入居民天然气管网。

3.根据权利要求1所述的天然气涡轮减压发电系统，其特征在于，所述喷嘴环(21)为自动可调式喷嘴环。

4.根据权利要求1所述的天然气涡轮减压发电系统，其特征在于，还包括二级制冰机组(25)，所述二级制冰机组(25)与所述并网装置(24)接通。

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