基于太阳能的井口天然气差压发电的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于太阳能的井口天然气差压发电的系统。其中，该系统包括：天然气采集装置，用于采集天然气；第一换热器，与太阳能集热器连接，其中，太阳能集热器加热导热介质并将加热后的导热介质输送至第一换热器，第一换热器采用导热介质对天然气进行加热；膨胀发电机组，与第一换热器连接，用于使用加热后的天然气进行发电，本实用新型由于利用加热后的天然气进行压差发电，发电量与现有的发电技术相比有了较大的提高，同时利用太阳能集热器加热天然气，也节约了能源，本实用新型可以解决相关技术中获取天然气后，直接进行发电，导致发电效率低的技术问题。
【专利说明】
基于太阳能的井口天然气差压发电的系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力领域，具体而言，涉及一种基于太阳能的井口天然气差压发电的系统。
【背景技术】
[0002]天然气差压发电技术为将天然气体积膨胀以降压，然后利用降压之前的天然气和降压之后的天然气的压力差进行发电。在一些采集天然气的偏远地域往往供电困难，因此，采用天然气差压发电既可以改善人们的用电生活，也能解决采气井站自身的用电问题。
[0003]需要说明的是，在相关天然气差压发电技术中，存在如下缺点:
[0004](I)在获取天然气后，对天然气不采取任何措施，直接进行发电，导致发电效率低。
[0005](2)在利用天然气发电后，对发电之后的天然气的冷能利用率小。
[0006]针对上述获取天然气后，直接进行发电，导致发电效率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型实施例提供了一种基于太阳能的井口天然气差压发电的系统，以至少解决相关技术中获取天然气后，直接进行发电，导致发电效率低的技术问题。
[0008]根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种基于太阳能的井口天然气差压发电的系统，包括:天然气采集装置，用于采集天然气;第一换热器，与天然气采集装置连接，用于对接收到的天然气进行加热处理;膨胀发电机组，与第一换热器连接，用于使用加热后的天然气进行发电。
[0009]进一步地，系统还包括:太阳能集热器，与第一换热器连接，用于加热导热介质并将加热后的导热介质输送至第一换热器。
[0010]进一步地，系统还包括:冷却器，与膨胀发电机组连接，用于利用天然气对有机工质进行冷却。
[0011 ]进一步地，系统还包括:第一循环栗，与冷却器连接;第二换热器，与第一循环栗连接，用于接收第一循环栗输送的经过冷却处理后的有机工质。
[0012]进一步地，第二换热器还与太阳能集热器连接，用于接收太阳能集热器输送的加热后的导热介质。
[0013]进一步地，系统还包括:有机朗肯发电器，与第二换热器连接，用于接收第二换热器输送的经过换热处理的有机工质，其中，第二换热器利用加热后的导热介质对经过冷却处理后的有机工质进行换热。
[0014]进一步地，有机朗肯发电器与冷却器连接，用于向冷却器输送有机工质。
[0015]进一步地，系统还包括:第二循环栗，分别与第一换热器以及太阳能集热器连接，用于将第一换热器中的导热介质输送至太阳能集热器。
[0016]进一步地，系统还包括:稳压阀，分别与天然气采集装置以及第一换热器连接。
[0017]进一步地，系统还包括:蓄热器，与太阳能集热器连接。
[0018]在本实用新型实施例中，基于太阳能的井口天然气差压发电的系统包括:天然气采集装置，用于采集天然气;第一换热器，与天然气采集装置连接，用于对接收到的天然气进行加热处理;膨胀发电机组，与第一换热器连接，用于使用加热后的天然气进行发电，解决了相关技术中获取天然气后，直接进行发电，导致发电效率低的技术问题。
【附图说明】
[0019]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0020]图1是根据本实用新型实施例的一种基于太阳能的井口天然气差压发电的系统的不意图；以及
[0021]图2是根据本实用新型实施例的一种优选地基于太阳能的井口天然气差压发电的系统的不意图。
【具体实施方式】
[0022]为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0023]本实施例提供了一种基于太阳能的井口天然气差压发电的系统，如图1，该系统可以包括:
[0024]天然气采集装置12，用于采集天然气。
[0025]具体地，天然气采集装置可以与井口连接，并且从井口采集得到天然气，然后将天然气输送至第一换热器，需要说明的是，第一换热器可以为导热介质与天然气换热器。
[0026]第一换热器14，与天然气采集装置连接，用于对接收到的天然气进行加热处理。
[0027]具体地，具体地，上述第一换热器可以利用导热介质对天然气进行加热，优选地，在本方案中，天然气被加热至50°C。
[0028]膨胀发电机组16，与第一换热器连接，用于使用加热后的天然气进行差压发电。
[0029]具体地，第一换热器在将天然气加热后，可以将上述加热后的天然气输送至膨胀发电机组，需要说明的是，上述膨胀发电机组可以为差压发电机组。膨胀发电机组可以使进入的已被加热的井口天然气的体积膨胀以降压，并利用降压之前的天然气和降压之后的天然气的压力差进行发电，将得到的电能供给用电设施或自用，需要说明的是，在本方案中，利用加热后的天然气进行发电可以产生更多的电能。
[0030]优选地，对于50万方/天、压力为1MPa的高压天然气，采用本实施例的技术方案后，用将天然气加热至50°C同时压力降低到4MPa，可发电400-600kW，比天然气未加热的情况能多发20-30%的电。
[0031]需要说明的是，本方案中，利用加热后的天然气进行发电，发电后的天然气温度可以升至管网所要求的温度(例如5°C以上)，可以避免低温天然气的再加热。
[0032]本方案通过天然气采集装置将采集到的天然气输送至第一换热器;第一换热器对天然气进行加热;第一换热器将加热后的天然气输送至膨胀发电机组;膨胀发电机组利用加热后的天然气进行发电。解决了获取天然气后，直接进行发电，导致发电效率低的技术问题。
[0033]可选地，上述系统还可以包括:太阳能集热器，与第一换热器连接，用于加热导热介质并将加热后的导热介质输送至第一换热器。
[0034]具体地，上述太阳能集热器可以用于加热上述第一换热器中的导热介质，可选地，在本方案中，太阳集热器还可以加热导热介质后，再将导热介质输送至上述第一换热器。需要说明的是，在本方案中，太阳能集热器可以为弧面聚焦，用于加热导热介质，上述导热介质可以是水，也可以是导热油。第一换热器利用加热后的导热介质对天然气进行换热处理，上述第一换热器可以为导热介质-天然气换热器，用于加热井口天然气或门站天然气。
[0035]可选地，上述系统还包括:冷却器，与膨胀发电机组连接，用于利用天然气对有机工质进行冷却。
[0036]具体地，膨胀发电机组可以将发电之后的天然气输送至冷却器，可选地，上述冷却器可以为有机工质冷却器，用于冷却有机工质。上述冷却器可以利用上述发电之后的天然气对上述有机工质进行冷却处理，需要说明的是，上述有机工质可以为有机朗肯发电系统中的有机工质。
[0037]可选地，上述系统还包括:第一循环栗，与冷却器连接;第二换热器，与第一循环栗连接，用于接收第一循环栗输送的经过冷却处理后的有机工质。
[0038]可选地，上述第二换热器还与太阳能集热器连接，用于接收太阳能集热器输送的加热后的导热介质。
[0039]具体地，第一循环栗将经过冷却处理后的有机工质输送至第二换热器，第二换热器与太阳能集热器连接，用于接收太阳能集热器输送的加热后的导热介质。上述第一循环栗可以为有机工质循环栗，有机工质循环栗可以将经过天然气冷却处理的有机工质输送到第二换热器，上述第二换热器可以为导热介质-有机工质换热器，上述导热介质-有机工质换热器与太阳能集热器用于接收太阳能集热器输送的加热后的导热介质。
[0040]可选地，上述系统还包括:有机朗肯发电器，与第二换热器连接，用于接收第二换热器输送的经过换热处理的有机工质，其中，第二换热器利用加热后的导热介质对经过冷却处理后的有机工质进行换热。
[0041 ]具体地，导热介质-有机工质换热器将有机工质通过加热蒸发后，导热介质-有机工质换热器可以将上述有机工质输送至有机朗肯发电器，有机朗肯发电器再利用上述有机工质进行发电。
[0042]可选地，上述有机朗肯发电器与冷却器连接，用于向冷却器输送有机工质。
[0043]具体地，有机朗肯发电器在利用有机工质发电后，可以将上述有机工质再输送至冷却器，然后，被减压后的天然气进行冷却，形成一个循环。
[0044]可选地，上述系统还包括:第二循环栗，分别与第一换热器以及太阳能集热器连接，用于将第一换热器中的导热介质输送至太阳能集热器。
[0045]可选地，上述系统还包括:稳压阀，分别与天然气采集装置以及第一换热器连接。
[0046]可选地，上述系统还包括:蓄热器，与太阳能集热器连接。
[0047]在一种可选地实施例中，天然气采集装置从天然气井口采集到天然气;或者
[0048]天然气采集装置从天然气门站采集到天然气。
[0049]综上，本申请可以提出一种太阳能与井口天然气差压发电联合装置，通过太阳能对膨胀减压前的天然气进行加热，通过天然气膨胀发电装置对加热后的高压天然气进行降压，利用天然气降压前后的压力差发电，通过上述方案，可以使减压后的天然气温度接近管网系统所需要的温度((TC以上)，本方案再利用发电后的天然气对有机朗肯发电系统中的有机工质进行换热冷却，有机朗肯发电系统可以利用换热后的有机工质进行发电，可以免去用于冷却有机工质的循环冷却水，本方案利用加热后的天然气进行发电，提高了发电量，同时，本方案使膨胀发电后的天然气温度接近管线正常运行的范围内，因此能够降低能耗，从而实现了太阳能光热发电。
[0050]下面本方案结合图2，介绍一种优选的联合发电系统，如图2所示，该优选的联合发电系统可以包括装置如下:
[0051]井口采气装置I，稳压阀2，膨胀发电机组3，有机工质冷却器4，有机工质循环栗5，有机朗肯发电机6，导热介质-有机工质换热器7，导热介质循环栗8，太阳能集热器9，蓄热器10，导热介质-天然气换热器11。其中，太阳能集热器，为弧面聚焦，用于加热导热介质，导热介质可以是水，也可以是导热油。蓄热器，用于蓄积热能，供无阳光时使用。用于可选择市售的熔盐型。导热介质循环栗，用于导热介质的循环。导热介质-有机工质换热器，用于加热有机工质，膨胀发电机组，用于利用天然气进行压差发电，有机朗肯发电机，用于利用有机工质进行发电。有机工质冷却器，用于冷却有机工质，有机工质循环栗，用于有机工质的循环。导热介质-天然气换热器，用于加热井口天然气。
[0052]下面详细介绍图2中各装置的协同工作方案:
[0053]首先，井口采气装置I从井口采集高压天然气，井口采气装置将天然气输送至，由稳压阀2对对通过天然气高压管网进入的天然气进行稳压，稳压阀然后将天然气输送至加热装置(导热介质-天然气换热器11)，导热介质-天然气换热器11采用换热的方式对天然气进行加热(30-80°C)，换热后的导热介质通过导热介质栗8循环至太阳能集热器9。导热介质-天然气换热器11将加热后的天然气输送至膨胀发电机组3，膨胀发电机组3通过井口天然气高压进入天然气集输或处理系统时的体积膨胀以降压，并利用降压之前的天然气和降压之后的天然气的压力差进行发电。具体地，膨胀发电机组3可以通过压力差推动膨胀机叶轮高速旋转带动连接的发电机发电，而后进入天然气集输管或处理管线。发电过程中产生多余的热量通过蓄热器10储存，供无阳光时使用。
[0054]然后，经过膨胀发电机组3发电后的天然气温度可以降低到-10°C至10 °C的范围。膨胀发电机组3再将天然气输送至有机工质冷却器4，由有机工质冷却器4利用天然气对有机朗肯发电系统的有机工质进行冷却，冷却后的有机工质由有机工质循环栗5输送至导热介质-有机工质换热器7，导热介质-有机工质换热器7将有机工质加热蒸发后进入有机朗肯发电机6(有机工质膨胀发电机组)进行发电，有机朗肯发电机6可以使导热介质的热量转化成电能。
[0055]最后，有机朗肯发电机6利用有机工质发电后，有机朗肯发电机6将有机工质输送至有机工质冷却器4，有机工质冷却器4对有机工质进行冷却后将有机工质输送至有机工质循环栗，从而构成一个循环。
[0056]上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0057]在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0058]所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0059]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种基于太阳能的井口天然气差压发电的系统，其特征在于，包括: 天然气采集装置，用于采集天然气； 第一换热器，与所述天然气采集装置连接，用于对接收到的所述天然气进行加热处理； 膨胀发电机组，与所述第一换热器连接，用于使用加热后的所述天然气进行发电。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括: 太阳能集热器，与所述第一换热器连接，用于加热导热介质并将加热后的所述导热介质输送至所述第一换热器。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括: 冷却器，与所述膨胀发电机组连接，用于利用所述天然气对有机工质进行冷却。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括: 第一循环栗，与所述冷却器连接； 第二换热器，与所述第一循环栗连接，用于接收所述第一循环栗输送的经过冷却处理后的所述有机工质。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第二换热器还与所述太阳能集热器连接，用于接收所述太阳能集热器输送的加热后的所述导热介质。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括: 有机朗肯发电器，与所述第二换热器连接，用于接收所述第二换热器输送的经过换热处理的所述有机工质，其中，所述第二换热器利用所述加热后的所述导热介质对所述经过冷却处理后的所述有机工质进行换热。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述有机朗肯发电器与所述冷却器连接，用于向所述冷却器输送所述有机工质。8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括: 第二循环栗，分别与所述第一换热器以及所述太阳能集热器连接，用于将所述第一换热器中的所述导热介质输送至所述太阳能集热器。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括: 稳压阀，分别与所述天然气采集装置以及所述第一换热器连接。10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括: 蓄热器，与所述太阳能集热器连接。
【文档编号】F01C13/00GK205558999SQ201620177686
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年3月8日
【发明人】邸建军, 娄世松, 陈溪, 王影辉
【申请人】碧海舟（北京）节能环保装备有限公司