天然气余压与燃气轮机耦合联供系统、管网系统技术方案

本实用新型专利技术涉及能源利用领域，公开了一种天然气余压与燃气轮机耦合联供系统、管网系统，包括：天然气余压发电、冷能利用、燃气轮机发电、烟气余热利用和天然气预热五个子系统，包括：膨胀机、第一发电机、制冷换热器、燃气轮机、第二发电机和余热吸收式利用装置，膨胀机和第一发电机连接；制冷换热器与天然气余压发电子系统的出口端连接；第二发电机通过燃气轮机与第二调节阀连接；余热吸收式利用装置与燃气轮机发电子系统的出口端连接。本实用新型专利技术将高压天然气压力能和化学能利用相结合，系统集成优化，对外产生电能、冷能和热能，并输出低压天然气，实现能源梯级利用，供能稳定性增强，系统综合效率大大提高，对分布式能源的推广应用意义重大。

Coupling system of natural gas residual pressure and gas turbine and pipe network system

The utility model relates to the field of energy utilization, and discloses a combined supply system of natural gas residual pressure and gas turbine, and a pipe network system, which comprises five subsystems: natural gas residual pressure power generation, cold energy utilization, gas turbine power generation, waste heat utilization of flue gas and natural gas preheating, including: expander, first generator, refrigeration and heat transfer. Gas turbines, second generators and waste heat absorption devices, expanders and first generators connected; refrigeration heat exchangers and natural gas residual pressure power generation subsystem outlet connection; second generators through gas turbines and the second regulating valve connection; waste heat absorption device and gas turbine power generation subsystem outlet Mouth end connection. The utility model combines the pressure energy of high-pressure natural gas with the utilization of chemical energy, integrates and optimizes the system, generates electric energy, cold energy and heat energy, and outputs low-pressure natural gas, realizes the cascade utilization of energy, enhances the stability of energy supply, and greatly improves the comprehensive efficiency of the system, which is of great significance for the popularization and application of distributed energy.

【技术实现步骤摘要】
天然气余压与燃气轮机耦合联供系统、管网系统
本技术涉及能源利用领域，特别是涉及一种天然气余压与燃气轮机耦合联供系统、管网系统。
技术介绍
天然气作为一种高效清洁低碳能源，在我国能源结构中的地位逐步提高，国家明确提出：到2020年，我国天然气消费比重力争达到10％。加快天然气产业发展，是我国建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系的必由之路，也是改善大气质量，实现绿色低碳生活的有效途径。管道运输是天然气长距离输运最普遍也最有效的方式，国内西气东输、川气东送、中俄天然气管道、中缅天然气管道等输气工程相继建设投入运行。目前我国长输天然气大多采用高压管输方式，压力都在10MPa以上，输送的高压天然气经调压站降至中压标准进入城市燃气管网，再借助于调压站箱将压力降至低压后供用户使用。天然气在调压过程中释放出大量的压力能，同时温度迅速降低，产生大量冷能。目前该部分压差能并没有相关工艺收集应用，造成了资源的极大浪费，同时急剧降温对调压设备的安全运行构成威胁。传统天然气燃气轮机分布式能源系统存在冷热电负荷不平衡，机组运行工况范围窄、效率低等缺点。实际应用中常按照“以热定电”或“以电定热”等模式设计和运行，天然气综合利用效率和供能稳定性较低，从而限制了其大规模应用。因此，如何利用新的策略和思路来提升天然气综合利用效率以及供能稳定性是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本技术的目的是提供一种天然气余压与燃气轮机耦合联供系统、管网系统，一方面解决现有技术中无法回收天然气在调压过程中释放出大量的压力能，造成了资源的极大浪费，同时温度迅速降低，产生大量冷能，对调压设备的安全运行构成威胁；另一方面有效解决传统燃气轮机分布式能源系统冷热电负荷不平衡，能源综合利用效率低的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本技术提供一种天然气余压与燃气轮机耦合联供系统，其特征在于，包括：天然气余压发电子系统、冷能利用子系统、燃气轮机发电子系统、烟气余热利用子系统和天然气预热子系统；其中，所述天然气余压发电子系统包括膨胀机和第一发电机，所述膨胀机和第一发电机连接；所述冷能利用子系统包括制冷换热器，所述制冷换热器与所述膨胀机连接；所述燃气轮机发电子系统包括燃气轮机和第二发电机，所述燃气轮机和所述第二发电机连接；所述烟气余热利用子系统包括余热吸收式利用装置，所述余热吸收式利用装置的进口与所述燃气轮机的出口端连接；所述天然气预热子系统包括预热换热器和电加热器，所述电加热器连接于燃气轮机的入口处，用于给通入所述燃气轮机或下一级低压管网的天然气加热，所述预热换热器的一条换热管道连接于所述制冷换热器与所述电加热器之间，所述预热换热器的另一条换热管道与所述余热吸收式利用装置连接。其中，所述天然气余压发电子系统还包括第一过滤器，所述第一过滤器与所述膨胀机的入口连接。其中，所述天然气余压发电子系统还包括第一调节阀，所述第一调节阀连接于所述第一过滤器与所述膨胀机的入口之间。其中，所述燃气轮机发电子系统还包括第二调节阀，所述电加热器通过所述第二调节阀连接于燃气轮机的入口处。其中，还包括第一蓄能罐和第二蓄能罐，所述第一蓄能罐与所述制冷换热器连接，所述第二蓄能罐与所述余热吸收式利用装置连接。其中，所述制冷换热器与所述膨胀机的出口端连接，所述余热吸收式利用装置与所述燃气轮机的出口端连接。其中，其特征在于，所述膨胀机为透平式膨胀机或螺杆式膨胀机。本技术公开一种天然气余压与燃气轮机耦合联供管网系统，还包括旁路管网系统，所述旁路管网系统包括切断阀、第二过滤器、第一调压阀、第二调压阀、紧急切断阀、截止阀和本技术的天然气余压与燃气轮机耦合联供系统，所述切断阀、第二过滤器、第一调压阀和第二调压阀依次序连接，所述紧急切断阀的一端连接于所述第二过滤器和所述第一调压阀之间，所述紧急切断阀的另一端与所述天然气余压与燃气轮机耦合联供系统连接，所述截止阀连接于下游天然气管网和所述天然气余压与燃气轮机耦合联供系统之间。(三)有益效果本技术提供的一种天然气余压与燃气轮机耦合联供系统、管网系统，通过膨胀机和第一发电机利用天然气压差能发电，并产生冷能，通过燃气轮机和第二发电机利用天然气化学能发电，利用烟气余热产生冷能和热能，并对制冷换热器出口天然气进行预热。本系统集成优化，相互补充，对外产生电能、冷能和热能，并输出低压天然气，实现能源梯级利用，供能稳定性增强，设备利用率和系统综合效率大大提高，对分布式能源的推广应用意义重大。附图说明图1为本技术一种天然气余压与燃气轮机耦合联供系统的结构示意图；图2为本技术一种天然气余压与燃气轮机耦合管网系统的结构示意图。图中，1、切断阀；2、第二过滤器；3、第一调压阀；4、第二调压阀；5、紧急切断阀；6、天然气余压与燃气轮机耦合联供系统；7、截止阀；601、第一过滤器；602、第一调节阀；603、第一发电机；604、膨胀机；605、第一蓄能罐；606、制冷换热器；607、预热换热器；608、燃气轮机；609、电加热器；610、第二发电机；611、第二蓄能罐；612、余热吸收式利用装置；613、第二调节阀。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。如图1所示，本技术公开一种天然气余压与燃气轮机耦合联供系统，包括：天然气余压发电子系统、冷能利用子系统、燃气轮机发电子系统、烟气余热利用子系统和天然气预热子系统；其中，天然气余压发电子系统包括膨胀机604和第一发电机603，膨胀机604和第一发电机603连接；冷能利用子系统包括制冷换热器606，制冷换热器606与膨胀机604连接；燃气轮机发电子系统包括燃气轮机608和第二发电机610，所述燃气轮机608和所述第二发电机610连接；烟气余热利用子系统包括余热吸收式利用装置612，余热吸收式利用装置612的进口与燃气轮机608的出口端连接；天然气预热子系统包括预热换热器607和电加热器609，电加热器609连接于燃气轮机608的入口处，用于给通入燃气轮机608或下一级低压管网的天然气加热，预热换热器607的一条换热管道连接于制冷换热器606与电加热器609之间，预热换热器607的另一条换热管道与余热吸收式利用装置612的出口连接。具体的，利用管道输送高压天然气至天然气余压发电子系统中，膨胀机604利用高压天然气膨胀降压，向外输出机械功，并使高压气体温度迅速降低，第一发电机603利用机械能发电。经过膨胀机604的天然气为低温特定压力的状态，进入制冷换热器606，与制冷工质进行热量交换，交换冷能供用户使用。天然气通过预热子系统升高温度后，一部分通过第二调节阀613进入燃气轮机发电子系统，燃烧做功发电，一部分通过截止阀7进入下一级低压管网系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然气余压与燃气轮机耦合联供系统，其特征在于，包括：天然气余压发电子系统、冷能利用子系统、燃气轮机发电子系统、烟气余热利用子系统和天然气预热子系统；其中，所述天然气余压发电子系统包括膨胀机(604)和第一发电机(603)，所述膨胀机(604)和第一发电机(603)连接；所述冷能利用子系统包括制冷换热器(606)，所述制冷换热器(606)与所述膨胀机(604)连接；所述燃气轮机发电子系统包括燃气轮机(608)和第二发电机(610)所述燃气轮机(608)和所述第二发电机(610)连接；所述烟气余热利用子系统包括余热吸收式利用装置(612)，所述余热吸收式利用装置(612)的进口与所述燃气轮机(608)的出口端连接；所述天然气预热子系统包括预热换热器(607)和电加热器(609)，所述电加热器(609)连接于燃气轮机(608)的入口处，用于给通入所述燃气轮机(608)或下一级低压管网的天然气加热，所述预热换热器(607)的一条换热管道连接于所述制冷换热器(606)与所述电加热器(609)之间，所述预热换热器(607)的另一条换热管道与所述余热吸收式利用装置(612)的出口连接。

【技术特征摘要】
1.一种天然气余压与燃气轮机耦合联供系统，其特征在于，包括：天然气余压发电子系统、冷能利用子系统、燃气轮机发电子系统、烟气余热利用子系统和天然气预热子系统；其中，所述天然气余压发电子系统包括膨胀机(604)和第一发电机(603)，所述膨胀机(604)和第一发电机(603)连接；所述冷能利用子系统包括制冷换热器(606)，所述制冷换热器(606)与所述膨胀机(604)连接；所述燃气轮机发电子系统包括燃气轮机(608)和第二发电机(610)所述燃气轮机(608)和所述第二发电机(610)连接；所述烟气余热利用子系统包括余热吸收式利用装置(612)，所述余热吸收式利用装置(612)的进口与所述燃气轮机(608)的出口端连接；所述天然气预热子系统包括预热换热器(607)和电加热器(609)，所述电加热器(609)连接于燃气轮机(608)的入口处，用于给通入所述燃气轮机(608)或下一级低压管网的天然气加热，所述预热换热器(607)的一条换热管道连接于所述制冷换热器(606)与所述电加热器(609)之间，所述预热换热器(607)的另一条换热管道与所述余热吸收式利用装置(612)的出口连接。2.如权利要求1所述的天然气余压与燃气轮机耦合联供系统，其特征在于，所述天然气余压发电子系统还包括第一过滤器(601)，所述第一过滤器(601)与所述膨胀机(604)的入口连接。3.如权利要求2所述的天然气余压与燃气轮机耦合联供系统，其特征在于，所述天然气余压发电子系统还包括第一调节阀(602)，所述第一调节阀(602)连接于所述第一过滤器(601)与所述膨胀机(604)的入...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炳康，李云玉，许泓，杨业建，任荣杰，
申请(专利权)人：中节能工程技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11