天然气余压冷能联合发电机组制造技术

本发明专利技术公开了一种天然气余压冷能联合发电机组，利用双螺杆膨胀机作为动力输出部件，利用热管换热器作为冷能回收部件，利用承压罐密封的天然气余压冷能联合发电系统。本发明专利技术系统能够利用天然气在降压降温过程中产生的余压能和冷能发电，提高能源利用效率。同时通过采用承压罐整体封装，可靠地解决了系统泄漏问题，使天然气与外界空气隔绝，消除可燃气体泄漏引起的火灾爆炸隐患。其次，采用承压罐密封可以降低对热管换热器，油分离器，以及管道的承压能力的要求。其次，利用承压罐同时能够起到一定的降噪作用，减少噪音污染。由图2可以看出，采用承压罐封装使系统外观更加简洁。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发电系统，更具体地，涉及一种利用天然气余压发电和天然气冷能发电系统。
技术介绍
能源短缺和能源消费引起的环境污染已成为制约全球经济增长与社会进步的重要障碍。伴随国民经济的高速发展，我国已成为世界第二大能源消费国，能源消费所造成的环境污染问题已经严重的影响到人们的日常生活，所以天然气作为一种相对清洁的能源，越来越受到我国政府的重视，目前，天然气被广范应用于发电，汽车燃料，化工原料，民用燃料等领域，并且其消耗量以每年5％-10％的速度增长，随着我国“煤改燃”政策的推行，这一速度还会加快。天然气在用户端的状态是常温低压的，所以天然气在输送到用户之前要经过减压工序，目前最常用的就是进行节流减压，在减压的同时，由于天然气膨胀，温度出现大幅度的下降，产生较高品位的冷能，由于输送管道的限制，还有用户侧的需求等因素，需要把低温天然气加热到相对较高的温度，所以这天然气的处理过程中，损耗了两部分能源，第一部分是天然气的压力能，也就是下文中介绍的余压能，第二部分是加热天然气消耗的热能。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供一种天然气余压冷能联合发电机组，解决现有技术中天然气的处理过程中损耗能源的问题。本专利技术的技术方案是：一种天然气余压冷能联合发电机组，高压天然气在双螺杆余压发电膨胀机内膨胀做功，变为低温低压的状态，同时双螺杆余压发电膨胀机把膨胀功转变为机械功带动余压发电用永磁发电机转动，输出电能，低压低温天然气进入热管换热器，与低温气态工质换热，低温低压天然气被加热到低压常温状态，输送至用户，同时低温气态有机发电工质被冷凝为低压液态，经过工质泵增压，以高压液态的状态进入蒸发器与热源换热，变为高压气态工质，进入双螺杆冷能发电膨胀机膨胀做功，变为低压气态工质，完成一个有机朗肯循环，同时双螺杆冷能发电膨胀机把膨胀功转变为机械功，带动冷能发电用永磁发电机转动，输出电能。所述发电机组的外壳采用承压罐结构来保证整个系统的密封。所述承压罐罐体端口都采用法兰接口。所述承压罐罐体内设有立式油气分离器，立式油气分离器上部的端盖设置于承压罐罐体上。所述热管换热器内设置有挡板。所述工质泵采用不锈钢多级离心泵。本专利技术的有益效果是：本专利技术的天然气余压冷能联合发电机组利用双螺杆膨胀机作为动力输出部件，利用热管换热器作为冷能回收部件，利用承压罐密封的天然气余压冷能联合发电系统，能够利用天然气在降压降温过程中产生的余压能和冷能发电，提高能源利用效率。同时通过采用承压罐整体封装，可靠地解决了系统泄漏问题，使天然气与外界空气隔绝，消除可燃气体泄漏引起的火灾爆炸隐患。其次，采用承压罐密封可以降低对热管换热器，油分离器，以及管道的承压能力的要求。其次，利用承压罐同时能够起到一定的降噪作用，减少噪音污染。由图2可以看出，采用承压罐封装使系统外观更加简洁。附图说明图1为本专利技术天然气余压冷能联合发电系统流程图；图2为天然气余压冷能联合发电机组外形图；图3为天然气余压冷能联合发电系统的内部结构图；其中：1双螺杆余压发电膨胀机；2余压发电用永磁发电机；3热管换热器；4工质泵；5双螺杆冷能发电膨胀机；6冷能发电用永磁发电机；7蒸发器；8齿轮泵；9油分离器；10承压罐；11.天然气出口；12.高压气态有机工质进口；13.液态有机工质出口；14.防暴接线端子；15.天然气进口；16.油分滤芯更换孔。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。原有的天然气降压升温工序中，高压天然气(0.8-1.3Mpa)通过节流阀减压到低压状态(0.2MPa)，同时温度从较高温度(15℃)下降到低温(-45℃)，然后经过加热设备，温度提升至较高温度(10℃以上)。本专利技术用0.8-1.3Mpa的高压天然气处理过程中的余压能和冷能实施发电，实现能源的梯级利用，改善原来天然气处理工序中的能源浪费的局面。天然气余压冷能联合发电系统流程图如图1所示，高压天然气在双螺杆余压发电膨胀机1内膨胀做功，变为低温低压的状态，同时双螺杆余压发电膨胀机1把膨胀功转变为机械功带动余压发电用永磁发电机2转动，输出电能，低压低温天然气进入热管换热器3，与低温气态工质换热，低温低压天然气被加热到低压常温状态，输送至用户，同时低温气态有机发电工质被冷凝为低压液态，经过工质泵4增压，以高压液态的状态进入蒸发器7与热源换热，变为高压气态工质，进入双螺杆冷能发电膨胀机5膨胀做功，变为低压气态工质，完成一个有机朗肯循环，同时双螺杆冷能发电膨胀机5把膨胀功转变为机械功，带动冷能发电用永磁发电机6转动，输出电能。本专利技术涉及到的天然气余压冷能联合发电机组的外形图如图2所示，本专利采用承压罐10结构来保证整个系统的密封，以防系统中转动部件轴封处泄漏的天然气进入环境，引发火灾或爆炸。同时承压罐10还起到降噪的作用。罐体端口都采用法兰接口，可以比较容易的实现密封性。同时，天然气在承压罐内流动，冲刷罐内部件，达到降温的效果。本专利采用热管换热器3来作为冷能吸收部件，在热管换热器内加入挡板，多次改变天然气在热管换热器3的流向，增加天然气的流程。本专利技术采用立式油气分离器9，在本专利提及的系统中，更换油分的滤芯时，只需大概罐体上的立式油气分离器9上部的端盖，更换方便。本专利涉及的天然气余压冷能联合发电系统的内部结构图如图3所示。工质泵4采用不锈钢多级离心泵。以本专利技术所覆盖的系列发电机组中的50kW机组为例，当天然气的参数为1.3Mpa(表压)，15℃，5.8m3/min时，可以每小时产生50kW●h的电能，经过这个系统的天然气状态变为0.2Mpa(表压),10℃以上。全部过程不会破坏原生产工艺的要求，降低高品位能源的消耗，减少环境污染和热污染，达到了节能减排的目标。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，本专利技术的保护范围不限于上述的实施案例，凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化和修饰，皆应属本专利技术的涵盖范围，本申请所要求的保护范围如本申请权利要求书所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气余压冷能联合发电机组，其特征在于，高压天然气在双螺杆余压发电膨胀机内膨胀做功，变为低温低压的状态，同时双螺杆余压发电膨胀机把膨胀功转变为机械功带动余压发电用永磁发电机转动，输出电能，低压低温天然气进入热管换热器，与低温气态工质换热，低温低压天然气被加热到低压常温状态，输送至用户，同时低温气态有机发电工质被冷凝为低压液态，经过工质泵增压，以高压液态的状态进入蒸发器与热源换热，变为高压气态工质，进入双螺杆冷能发电膨胀机膨胀做功，变为低压气态工质，完成一个有机朗肯循环，同时双螺杆冷能发电膨胀机把膨胀功转变为机械功，带动冷能发电用永磁发电机转动，输出电能。

【技术特征摘要】
1.一种天然气余压冷能联合发电机组，其特征在于，高压天然气在双螺杆余压发电膨胀机内膨胀做功，变为低温低压的状态，同时双螺杆余压发电膨胀机把膨胀功转变为机械功带动余压发电用永磁发电机转动，输出电能，低压低温天然气进入热管换热器，与低温气态工质换热，低温低压天然气被加热到低压常温状态，输送至用户，同时低温气态有机发电工质被冷凝为低压液态，经过工质泵增压，以高压液态的状态进入蒸发器与热源换热，变为高压气态工质，进入双螺杆冷能发电膨胀机膨胀做功，变为低压气态工质，完成一个有机朗肯循环，同时双螺杆冷能发电膨胀机把膨胀功转变为机械功，带动冷能发电用永磁发电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：张于峰，董胜明，姚胜，张高峰，邓娜，贺中禄，张彦，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12