一种利用燃气和天然气管网压力能的联合循环发电系统技术方案

本发明专利技术提供了一种利用燃气和天然气管网压力能的联合循环发电系统，系统包括压力能发电装置和燃气轮机、压力能发电装置和燃气轮机之间设有烟气废热回收装置，本发明专利技术所提供的一种利用燃气和天然气管网压力能的联合循环发电系统，创新性地把燃气轮机与膨胀发电机联合，提出了燃气和压力能联合循环发电技术，提高了天然气发电效率，燃气轮机的应用解决了大多数天然气调压站无废热可利用的现状，实现了天然气调压站的压力能高效发电利用。在天然气调压站设置燃气轮机，丰富了天然气调压站的能源输出品种。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及适用于天然气调压站的发电系统，具体为一种利用燃气和天然气管网压力能的联合循环发电系统。
技术介绍
天然气是一种优质、高效、清洁的低碳能源。加快天然气产业发展，提高天然气在一次能源消费中的比重，对我国调整能源结构、提高人民生活水平、促进节能减排、应对气候变化具有重要的战略意义。为此“十二五”期间，我国加大了天然气勘探、生产能力和基础设施建设，2012年天然气产量达到了 1071.5立方米，消费总量达到了 1463亿立方米。“十二五”期间，我国计划新增干线管输能力约1500亿立方米/年，新建天然气管道(含支线)4.4万公里，我国天然气主干管道长度达到8.4万公里。为了降低输送成本、提高管线安全性，目前世界上天然气管线压力普遍在1MPa以上，我国天然气干线管网的设计压力为10-12MPa之间，区域管网的设计压力为6.3-8MPa之间。同时，天然气输送到用户时必须降压后才能使用，如燃气轮机的天然气进口压力要求在2.5MPa左右，城镇燃气管网的天然气压力更低，大多只要略高于大气压即可。为了满足不同用户需要，天然气管网中设置了众多调压站。目前天然气的调压方式多采用紧急截断阀SSV+监控调压阀PCV+工作调压阀PV的三阀组调压型式，天然气通过节流阀降压后产生巨大冷量而产生霜冻，堵塞阀门和管道，对调压及管道设备运行安全构成威胁。传统的解决方案是通过水浴式电加热器、水浴式天然气加热器等形式对调压前的高压气体进行加热。这种方式在消耗燃气或电能的同时也浪费了管网中天然气的压力能。而大型天然气接收站的天然气压力能多用于液化天然气，在利用压力能的同时达到调峰的目的，此种天然气压力能的能源利用率较高。为了回收天然气管网中的压力能，申请号为201210403284.X的专利技术专利公开了一种可在天然气进行调压输送时利用压差能发电的装置，该专利技术采用预加热器和膨胀发电机替代传统的三阀组调压装置，把膨胀前的高压天然气加热至一定温度后利用膨胀发电机把天然气中的压力能转换为电能，天然气加热用热源采用电能或一定温度的废热。由于膨胀机减压是等熵膨胀，而传统的三阀组调压是等焓膨胀，因此采用膨胀机减压后的天然气温降远大于传统的三阀组调压后的天然气温降，相应地为保证产生霜冻或水化物的生成预热所需的能源要大得多。由于大多天然气调压站没有余热可利用，因此通常需要采用电能或天然气加热，同时预热器换热、膨胀发电机的转换存在一定的损失，天然气预热所需的热量要多于膨胀发电机转换成的电能。申请号为201410260983.2的专利技术专利公开了一种天然气压能冷能联合的发电系统，该专利技术取消了天然气预热器，采用膨胀发电机组回收天然气中的压力能，ORC循环系统回收减压后的低温天然气中的冷能，与申请号为201210403284.X的专利技术专利相比提高了天然气压力能回收效率，但由于天然气气质要低于液化天然气，因此如不经脱水、脱二氧化碳、脱硫化氢等预处理在常温下采用膨胀发电机组直接膨胀将导致设备堵塞、腐蚀和磨蚀现象的发生，同时ORC系统的发电效率只有10%左右，采用膨胀发电机减压后产生的冷能利用率低。因此需要进一步提高发电效率。另一方面，轻型燃气轮机技术(通常指功率在1000kW~50000kW之间)和微型燃气轮机技术(功率在100kW以下)在能源利用率、污染物排放等方面具有明显优势，能提供清洁、可靠、高质量的电能。我国正在推广以微型和轻型燃气轮机为核心的分布式供能系统。目前，世界上先进微型和轻型燃气轮机的简单循环发电效率可达到30%以上，排烟温度在250°C左右，因此有60%以上的输入能量通过烟气排放至周围环境中。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种利用燃气和天然气管网压力能的联合循环发电系统，区别于目前成熟的“燃气-蒸汽”联合循环发电技术，本专利技术通过烟气余热回收系统把燃气轮机发电和天然气压力能发电整合在一起，以达到高效回收天然气压力能、提高联合发电系统的综合发电效率的目的。本专利技术采用的技术方案是，构建一种利用燃气和天然气管网压力能的循环发电系统，上述系统包括压力能发电装置和燃气轮机，压力能发电装置和燃气轮机之间通过烟气废热回收装置相连。上述压力能发电装置包括预处理装置，其进口与高压天然气管道相连，其出口与原有的天然气预热器的进气口相连，天然气预热器出气口通过第一阀门分为两路，一路通过第二阀门与原有的天然气调压装置的进口相连，天然气调压装置的出口通过第三阀门与下游管线相连；另一路通过第四阀门与天然气加热器进口相连，天然气加热器出口通过第五阀门与驱动发电机运转的膨胀机天然气进口相连，膨胀机天然气出口通过第六阀门分别与第八阀门和通过第七阀门与天然气下游管网相连。燃气轮机的燃料进口通过第八阀门和第六阀门与膨胀机出口相连，燃气轮机(7)的烟气出口与烟气废热回收装置的烟气废热回收器相连。进一步地，上述烟气废热回收器为烟气走管外，介质水走管内的鳍片管式烟气废热回收器。进一步地，天然气膨胀发电装置为透平膨胀机或螺杆式膨胀机。进一步地，上述天然气加热器结构为介质水走管外，天然气走管内的列管式换热器。进一步地，上述烟气废热回收器的介质进口与天然气加热器介质出口相通，烟气废热回收器的介质进口与天然气加热器介质出口之间管路上还设有电动泵；烟气废热回收器的介质出口与天然气加热器的介质进口相连，烟气废热回收器的介质出口与天然气加热器的介质进口之间的管道上还设有备用加热器。进一步地，上述备用加热器为水浴式电加热器。进一步地，上述介质为除盐水。与现有技术相比，本专利技术所提供的一种利用燃气和天然气管网压力能的联合循环发电系统，具有以下优点: 1、创新性地把燃气轮机与膨胀发电机联合，提出了燃气-压力能联合循环发电技术，提高了天然气发电效率。2、燃气轮机的应用解决了大多数天然气调压站无废热可利用的现状，实现了天然气调压站的压力能高效发电利用。3、在天然气调压站设置燃气轮机，丰富了天然气调压站的能源输出品种。【附图说明】图1为本专利技术的原理图。【具体实施方式】在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。下面结合附图和实施例，对本专利技术的【具体实施方式】做进一步的说明。实施例1 在本实施例中，结合附图，对本专利技术的结构进行详细描述。请参见附图，本专利技术提供的一种利用燃气和天然气管网压力能的循环发电系统，本专利技术采用的技术方案是，构建一种利用燃气和天然气管网压力能的循环发电系统，系统包括压力能发电装置和燃气轮机，压力能发电装置和燃气轮机7之间通过烟气废热回收装置相连。压力能发电装置包括预处理装置1，其进口与高压天然气管道相连，其出口与原有的天然气预热器2的进气口相连，天然气预热器2出气口通过第一阀门11分为两路，一路通过第二阀门12与原有的天然气调压装置3的进口相连，天然气调压装置3的出口通过第三阀门13与下游管线相连；另一路通过第四阀门14与天然气加热器4进口相连，天然气加热器4出口通过第五阀门15与驱动发电机6运转的膨胀机5天然气进口相连，膨胀机5天然气出口通过第六阀门16分别与第八阀门18和通过第七阀门17与天然气下游管网相连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用燃气和天然气管网压力能的联合循环发电系统，所述系统包括压力能发电装置和燃气轮机，其特征在于，压力能发电装置和燃气轮机（6）之间通过烟气废热回收装置相连；所述压力能发电装置包括预处理装置（1），其进口与高压天然气管道相连，其出口与原有的天然气预热器（2）的进气口相连，天然气预热器（2）出气口通过第一阀门（11）分为两路；一路通过第二阀门（12）与原有的天然气调压装置（3）的进口相连，天然气调压装置（3）的出口通过第三阀门（13）与下游管线相连；另一路通过第四阀门（14）与天然气加热器（4）进口相连，天然气加热器（4）出口通过第五阀门（15）与驱动发电机（6）运转的膨胀机（5）天然气进口相连，膨胀机（5）天然气出口通过第六阀门（16）分别与第八阀门（18）和通过第七阀门（17）与天然气下游管网相连；燃气轮机（7）的燃料进口通过第八阀门（18）和第六阀门（16）与膨胀机出口相连，燃气轮机（7）的烟气出口与烟气废热回收装置的烟气废热回收器（8）相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张东明，林少平，钟金鸣，杨晨，樊立安，赵军，方志星，
申请(专利权)人：浙江浙能节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33