低碳排放新型管道燃驱压缩系统技术方案

本发明专利技术涉及排出气体利用技术领域，尤其涉及一种低碳排放新型管道燃驱压缩系统

【技术实现步骤摘要】
低碳排放新型管道燃驱压缩系统


[0001]本专利技术涉及排出气体利用
，尤其涉及一种低碳排放新型管道燃驱压缩系统
。

技术介绍

[0002]随着我国输气管道的发展，天然气增压设备经历了由天然气发动机驱动的往复式压缩机组为主导到燃机或电机驱动的离心式压缩机组为主导的发展历程
。
[0003]燃气轮机以管输天然气为燃料，燃机做功时从大气中吸入空气，并把空气压缩到一定压力，然后送往燃烧室与喷入的燃料混合燃烧，形成了
1000℃
以上的高温
、
高压燃气，然后膨账做功，推动透平转子转动
。
在燃气轮机做功过程中，仅有约
40
％的能量转化为机械能得到了利用，高温燃气的能量经过第一级利用后，温度降至约
400℃
～
520℃
排入大气
。
排入大气的高温烟气中仍含有大量能量，其中热焓约
452
～
481kJ/m3。
为充分利用剩余的大量热能，可对热能进行第二级利用，即对燃气轮机排出的余热进行利用，以减少将烟气直接排空形成的较大的能量浪费，并且还可以极大地减少废气排放，具有明显地经济和社会效益
。
[0004]目前燃机热能综合利用主要有余热供热
、
余热制冷和余热发电等几种方式
。
[0005]其中余热供热技术是通过余热热水锅炉回收燃气轮机排放的高温烟气余热，通过与水换热产生
95℃
的热水，为站场提供生活和生产用热，主要为站场供暖等
。
此种热能利用方式设备投资及占地相对较小，但余热利用率较低，仅有约
1/40
的余热能量得到了利用，其余热量仍随燃气烟气排放，经济效益相对较低
。
余热制冷技术是利用燃机烟气余热与介质换热，介质驱动压缩式或吸收式制冷机制冷，此种热能利用方式投资较余热供热多，但大部分热能仍未得到利用，且需站场周边有需要冷能的用户，应用受到很大限制
。
这两种方式对余热的利用都不够直接高效
。
如中国专利
(CN218624441U)
公开了一种燃气轮机余热利用设备
、
和中国专利
(CN112943454A)
一种燃气轮机余热利用系统都是关于如何提高余热利用率的，但余热利用只有一次，因此余热利用率还有提高的空间，且以上专利中都没有解决烟气排放问题，会不断造成空气污染
。
[0006]燃机余热发电是将燃机排出的高温烟气，通过换热器与介质进行换热，将烟气部分余热转化为介质的蒸汽热量，烟气温度由约
500℃
降至约
200℃
排放，介质蒸汽进入蒸汽轮机或膨水机做功，驱动发电机并网发电
。
但其中还有余热没有充分利用，造成资源浪费和环境污染
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种低碳排放新型管道燃驱压缩系统，提高了燃气轮机余热的利用率，实现了余热直驱压缩机用于管道自身输气使用，增强了压缩机增压能力，实现了清洁燃烧，减少了碳排放
。
[0008]本专利技术提供了一种低碳排放新型管道燃驱压缩系统，包括输气管道
、
燃气轮机
、
第一离心压缩机和第二离心压缩机，输气管道分别与燃气轮机和第一离心压缩机通过管路连
接，第一离心压缩机和第二离心压缩机之间通过管路连接，燃气轮机和第一离心压缩机之间通过第一齿轮箱连接，燃气轮机驱动第一离心压缩机工作用于将输气管道内气体运送至第二离心压缩机，第二离心压缩机用于驱动输气管道自身输气，输气管道和燃气轮机之间设置氢气分离装置，燃气轮机输出端设置余热回收装置，余热回收装置尾端设置膨胀机，膨胀机通过第二齿轮箱与第二离心压缩机连接
。
[0009]氢气分离装置将输气管道内的少部分气体抽离，并将天然气中氢气分离，天然气用于燃气轮机的启动，天然气燃烧产生的能量能确保燃气轮机的安全稳定启动，在燃气轮机正常启动后，改用氢气为燃气轮机的主燃料，从而降低碳排放量
。
通过燃气轮机驱动第一离心压缩机进而带动第二离心压缩机，第一离心压缩机和第二离心压缩机对输气管道中的气体进行增压以进行管道气体的输送
。
余热回收装置将燃气轮机产生的高温烟气回收，作用于膨胀机，使膨胀机为第二离心压缩机的运行增加动力，从而实现高温烟气回收利用，并减少空气污染
。
[0010]所述的余热回收装置包括余热锅炉
、
导热油罐
、
换热器组
、
有机质罐和空冷器，余热锅炉通过管路与燃气轮机输出端连接，余热锅炉
、
换热器组和导热油罐依次首尾连接，形成导热油回路，有机质罐
、
换热器组
、
膨胀机和空冷器依次首尾连接，形成有机质回路
。
余热锅炉将燃气轮机产生的高温烟气吸收，导热油罐内装填导热油，导热油罐内的导热油进入余热锅炉内，被高温烟气加热，进入换热器组内；有机质罐内装填有机介质，有机介质进入换热器组内，经高温导热油加热，高温有机介质流进膨胀机，推动膨胀机做功，空冷器用于将做功后的有机介质降温流回有机质罐内，形成有机介质回路；高温导热油将有机介质加热后流回导热油罐内，形成油回路，使有机介质和导热油循环使用，节约资源
。
导热油罐可用于调节导热油的体积膨胀
。
空冷器将有机介质冷凝，冷凝后的液体收集到有机质罐中
。
[0011]用导热油对有机介质进行加热的好处是：
(1)
为了保护有机工质的热稳定性，避免其在高温下发生热分解或氧化，影响系统性能和安全性
。
导热油作为中间传热介质，能够承受高温，在高温下不会发生降解和变质，可以控制有机介质的加热温度，使其不超过其临界温度或者分解温度；
(2)
为了提高换热效率，减少换热损失
。
导热油具有较高的比热容和导热系数，可以在较小的温差下实现较大的热量传递，降低换热器的尺寸和成本，并且传热过程中不会发生物质的相变和膨胀
。
[0012]所述的有机质罐与换热器组之间设置回热器，回热器与膨胀机连接
。
有机质罐内的有机介质先进入回热器，膨胀机做功同时也会产生大量的热，将膨胀机产生的热进行回收，用于对回热器内的有机介质进行预热，提高有机介质的温度，充分利用能源提高的工作效率
。
[0013]所述的有机质罐和回热器之间设置有机质泵
。
有机质泵将有机质罐内的有机介质主动运送至回热器，推动有机介质的循环
。
[0014]所述的余热锅炉和导热油罐之间设置油泵
。
油泵将导热油罐内的导热油主动运送至回热器内，推动导热油的循环
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种低碳排放新型管道燃驱压缩系统，其特征在于，包括输气管道
(1)、
燃气轮机
(7)、
第一离心压缩机
(9)
和第二离心压缩机
(11)
，输气管道
(1)
分别与燃气轮机
(7)
和第一离心压缩机
(9)
通过管路连接，第一离心压缩机
(9)
和第二离心压缩机
(11)
之间通过管路连接，燃气轮机
(7)
和第一离心压缩机
(9)
之间通过第一齿轮箱
(8)
连接，燃气轮机
(7)
驱动第一离心压缩机
(9)
工作用于将输气管道
(1)
内气体运送至第二离心压缩机
(11)
，第二离心压缩机
(11)
用于驱动输气管道
(1)
自身输气，输气管道
(1)
和燃气轮机
(7)
之间设置氢气分离装置，燃气轮机
(7)
输出端设置余热回收装置，余热回收装置尾端设置膨胀机
(12)
，膨胀机
(12)
通过第二齿轮箱与第二离心压缩机
(11)
连接
。2.
根据权利要求1所述的低碳排放新型管道燃驱压缩系统，其特征在于，余热回收装置包括余热锅炉
(20)、
导热油罐
(13)、
换热器组
、
有机质罐
(21)
和空冷器
(22)
，余热锅炉
(20)
通过管路与燃气轮机
(7)
输出端连接，余热锅炉
(20)、
换热器组和导热油罐
(13)
依次首尾连接，形成导热油回路；有机质罐
(21)、
换热器组
、
膨胀机
(12)
和空冷器
(22)
依次首尾连接，形成有机质回路
。3.
根据权利要求2所述的低碳排放新型管道燃驱压缩系统，其特征在于，有机质罐
(21)
与换热器组之间设置回热器
(18)
，回热器
(18)
与膨胀机
(12)
连接
。...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋金生，许进进，李狄楠，曲静，李星星，罗易洲，董海，沈登海，郭靖，赵洪亮，翟启阳，孙涛，
申请(专利权)人：青岛中科国晟动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：