可移动撬装式天然气调压、发电、制冷装置的制作方法

文档序号:14918934发布日期:2018-07-11 02:38

本实用新型涉及一种可移动撬装式天然气调压、发电、制冷装置,具体涉及一种使用高压天然气带动膨胀机驱动发电机组发电,向电网供电,同时回收冷能并调压的装置。



背景技术:

天然气门站、分输站、调压站主要作用是将高压、次高压的管网气减压至下游管网的压力,加臭并送至城市燃气管网。高压天然气中蕴含着丰富的压力能资源。传统的调压模式是使用调节阀将天然气节流降压,造成大量的压力能浪费的同时还需要增加热源来克服降压过程中的温度降。

采用天然气膨胀发电技术可有效回收调压输气过程中的压力能资源,高压天然气带动膨胀机做功驱动发电机发电,膨胀后的气体还蕴藏着高品位的冷能,可用于工艺装置冷却、站区空调供冷等,实现能源的综合利用。



技术实现要素:

本实用新型提供一种可移动橇装式天然气调压、发电、制冷装置用于天然气门站、天然气分输站、天然气调压站的调压,能够高效利用天然气中蕴含的高压能,将压力能转化为机械能带动发电机发电,同时回收天然气膨胀后的冷能。

本实用新型的一种可移动橇装式天然气调压、发电、制冷装置,包括膨胀发电系统、压力流量控制系统、调压旁路和冷能回收系统,

膨胀发电系统由膨胀机和发电机组成,能够将高压天然气压力能转化为机械能带动发电机发电,

所述压力流量控制系统包括设置在连接膨胀机的高压天然气输入管路上的入口流量调节阀、设置在入口流量调节阀与膨胀机进口之间的入口压力传感器、设置在膨胀发电系统出口侧的出口压力传感器和温度传感器、分别连接膨胀机与发电控制系统的转速传感器,其中,发电控制系统进一步连接发电机,发电控制系统还与入口流量调节阀连接,所述压力流量控制系统分别与调压旁路和发电控制系统协同控制膨胀发电系统运转,并控制系统出口压力和流量满足下游管网需求。

当发电控制系统检测到系统发电功率稳定,且膨胀机转速正常稳定,切换并网发电,当发电控制系统检测到发电处于逆功率状态,系统保护联锁停机,包括膨胀机、发电机停止运转,入口流量调节阀关闭,发电机的下游与用电系统或电网断开。

所述调压旁路设置调压阀,调整下游管网压力流量,同时判断系统发电或调压主控模式;

所述冷能回收系统与膨胀机的天然气出口管道连接,回收膨胀后低温天然气的冷能,将膨胀后的低温天然气复热。

进一步地,天然气输入总管路经由流量计之后分为通向膨胀机的主路和辅助调节压力的调压旁路,主路经由入口流量调节阀、入口压力传感器之后连接于膨胀机,膨胀机进一步连接发电机,膨胀机的天然气出口管路经由出口压力传感器、出口温度传感器之后与旁通调压阀之后的调压旁路汇合成天然气输出总管路,天然气输出总管路通过冷能回收换热器的一个换热通道之后连接下游管网,冷能回收换热器的内部有载冷介质流通的另一换热通道(与上述天然气的换热通道进行换热)的进口和出口连接用冷系统。

进一步地,根据天然气的流量和压力设置多台并联的膨胀机和发电机。

进一步地,发电机的下游通过线路连接用电系统或电网。

进一步地,冷能回收换热器与用冷系统之间的管路上设有用来检测载冷介质温度的温度传感器。

进一步地,本实用新型的装置可移动式撬装,便于安装,便于迁移,设计紧凑,占地面积小。

本实用新型另外提供了使用上述可移动橇装式天然气调压、发电、制冷装置的调压、发电和制冷方法,该方法包括以下步骤:

高压管网来的天然气进入系统后分为两路,一路连接膨胀机驱动发电机发电向电网供电,同时从膨胀机出来的低温天然气经由出口压力传感器、温度传感器之后经由冷能回收换热器进入下游管网,冷能回收换热器内的载冷介质将获得的冷能传递给用冷系统;另一路调压旁路设置的调压阀节流降压,调压阀从设置在膨胀机出口主路的出口压力传感器获取压力信号,调整压力,通过旁路调压阀开度信号判断系统运行模式为调压或发电模式,发送信号到发电控制系统调整入口流量调节阀,控制系统出口的气体流量和压力;

当检测到膨胀发电系统出口侧压力高于设定值时,压力流量控制系统得到流量过高的信号,此流量信号传送给流量调节阀,降低进入膨胀发电系统的天然气流量,膨胀发电系统出口压力降低,天然气流量减少;

当检测到膨胀发电系统出口侧压力低于设定值时,流量控制系统得到流量过低的信号,此流量信号传送给送给流量调节阀,增加进入系统的流量,天然气压力升高;当入口流量调节阀全开时出口压力仍低于设定值,调压旁路压力调节阀开启,天然气流量继续增加,直至满足出口压力设定值;

当膨胀发电系统满负荷运行,但膨胀发电系统出口侧压力仍低于设定值时,调压旁路上的调压阀接收压力传感器的信号开启,并自动调节开度,从而判断装置处于发电工况,膨胀发电系统满负荷运行,通过旁通调节阀稳定系统出口压力和流量;调压旁路上的调节阀处于关闭状态时,压力流量控制系统判断装置处于调压工况,通过入口流量调节阀稳定系统出口压力和流量。

本实用新型的优点:

(1)本实用新型的一种可移动橇装式天然气调压、发电、制冷装置利用膨胀转化压力能为机械能驱动发电机发电回收压力能,同时还实现了天然气调压,维持装置出口压力。

(2)采用冷能回收装置,回收膨胀后的气体还蕴含着高品位的冷能,可用于工艺装置冷却、站区空调供冷等,实现能源的综合利用。

附图说明

图1为本实用新型的一种可移动橇装式天然气调压、发电、制冷装置的配置图。

附图标记说明:

1-流量计;2-入口流量调节阀;3-入口压力传感器;4-旁通调压阀;5-膨胀机;6-出口压力传感器;7-出口温度传感器;8-冷能回收换热器;9-发电机;10-发电控制系统;11-温度传感器;12-转速传感器,L1-主路,L2-调压旁路,L3-天然气出口管路,L4-天然气输出管路。

具体实施方式

为了使本实用新型易于明白和了解,下面结合附图进一步说明本实用新型。

如图1所示,本实用新型的可移动橇装式天然气调压、发电、制冷装置包括膨胀发电系统、压力流量控制系统、调压旁路和冷能回收系统,

膨胀发电系统由膨胀机6和发电机9组成,能够将高压天然气压力能转化为机械能带动发电机发电,

所述压力流量控制系统包括设置在连接膨胀机的高压天然气输入管路上的入口流量调节阀2、设置在入口流量调节阀2与膨胀机6进口之间的入口压力传感器3、设置在膨胀发电系统出口侧的出口压力传感器6和出口温度传感器7、分别连接膨胀机5与发电控制系统10的转速传感器12,其中,发电控制系统10进一步连接发电机9,发电控制系统10还与入口流量调节阀2连接,所述压力流量控制系统分别与调压旁路和发电控制系统10协同控制膨胀发电系统运转,并控制膨胀发电系统出口压力和流量满足下游管网需求。当发电控制系统检测到系统发电功率稳定,且膨胀机转速正常稳定,切换并网发电,当发电控制系统检测到发电处于逆功率状态,系统保护联锁停机。

所述调压旁路设置旁通调压阀4,调整下游管网压力流量,同时判断系统发电或调压主控模式;

所述冷能回收系统包括一个冷能回收换热器8,与膨胀机的天然气出口管道连接,回收膨胀后低温天然气的冷能,将膨胀后的低温天然气复热。

天然气输入总管路经由流量计1之后分为通向膨胀机5的主路L1和辅助调节压力的调压旁路L2,主路L1经由入口流量调节阀2、入口压力传感器3之后连接于膨胀机5,膨胀机5之后连接发电机9,膨胀机5的天然气出口管路L3经由出口压力传感器6、出口温度传感器7之后与旁通调压阀4之后的调压旁路L2汇合成天然气输出管路L4,经由冷能回收换热器8之后进入下游管网,冷能回收换热器8另外经由管路连接于用冷系统,该管路内流通的载冷介质与流经冷能回收换热器8的天然气进行换热而回收冷能。

根据天然气的流量和压力设置多台并联的膨胀机5和发电机9。

发电机9的下游通过线路连接用电系统或电网。

冷能回收换热器8与用冷系统之间的管路上设有用来检测载冷介质温度的温度传感器11。

使用上述可移动橇装式天然气调压、发电、制冷装置的调压、发电和制冷方法包括以下步骤:

高压管网来的天然气进入系统后分为两路,一路L1连接膨胀机5驱动发电机9发电向电网供电,同时从膨胀机5出来的低温天然气经由出口压力传感器6、出口温度传感器7之后经由冷能回收换热器8进入下游管网,冷能回收换热器8内的载冷介质将获得的冷能传递给用冷系统;

另一路L2调压旁路设置的调压阀节流降压,调压阀从设置在膨胀机出口主路的出口压力传感器获取压力信号,调整压力,通过旁路调压阀开度信号判断系统运行模式为调压或发电模式,发送信号到发电控制系统调整入口流量调节阀,控制系统出口的气体流量和压力;

当检测到系统出口侧压力高于设定值时,压力流量控制系统得到流量过高的信号,此流量信号传送给入口流量调节阀2,降低进入膨胀发电系统的天然气流量,膨胀发电系统出口压力降低,天然气流量减少;

当检测到系统出口侧压力低于设定值时,压力流量控制系统得到流量过低的信号,此流量信号传送给入口流量调节阀2,增加进入膨胀发电系统的天然气流量,天然气压力升高;

当入口流量调节阀2全开时出口压力仍低于设定值,调压旁路L2的旁通调压阀4开启,天然气流量继续增加,直至满足出口压力设定值;

当膨胀发电系统满负荷运行,但膨胀发电系统出口侧压力仍低于设定值时,调压旁路L2上的旁通调压阀4接收出口压力传感器6的信号并开启,自动调节开度,从而判断装置处于发电工况,膨胀发电系统满负荷运行,通过旁通调压阀4稳定系统出口压力和流量;调压旁路L2上的旁通调压阀4处于关闭状态时,系统判断装置处于调压工况,通过入口流量调节阀2稳定膨胀发电系统出口压力和流量。

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