一种储气库余压余热耦合发电系统及方法与流程

本发明涉及天然气储运，尤其涉及一种储气库余压余热耦合发电系统以及一种储气库余压余热耦合发电方法。

背景技术：

1、天然气作为城市燃气，其消费量随季节性变化幅度较大，调峰问题日益突出，目前大多依托地下储气库来解决季节和月份的不均匀性。储气库注气期将管网天然气增压储存到地下，采气期即用气高峰期时从地下采出供给各用户。

2、由于天然气管网来气压力波动范围较大，当注气期管网来气压力较高，高于储气库注气压缩机所能适应的入口压力时，需要经过节流将压力降低到注气压缩机所需入口压力再进行增压注入地下；同时，由于储气库注气期注入气量大且注入压力较高，注气压缩机运行时产生大量的热量，一般会通过压缩机机组配置的冷却系统对压缩后的高温天然气进行冷却，使得储气库注气期大量的压力能及注气压缩机的余热未得到有效利用，造成能量浪费。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种储气库余压余热耦合发电系统及方法，通过第二换热器与第一换热器之间的循环换热，将注气压缩机进行增压过程中的热量传递至储气库输出的天然气，加热后的天然气通过膨胀机及发电机组进行降压的同时实现发电，实现了注气压缩机的余热回收以及注气期的余压发电，加强了储气库余能回收利用，有效提高了储气库的能量利用率。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种储气库余压余热耦合发电系统，包括：第一换热器、膨胀机及发电机组、注气压缩机、发电并网接入组件、第二换热器和中间介质循环泵；

3、输气管网通过所述第一换热器与所述膨胀机及发电机组的输入端相连通，所述膨胀机及发电机组的输出端与所述注气压缩机相连通，所述膨胀机及发电机组与所述发电并网接入组件相连接；

4、所述注气压缩机的输出端通过注气管道连通至储气库，所述第二换热器安装于所述注气压缩机的多级压缩机的级间，所述第二换热器与所述第一换热器通过所述中间介质循环泵循环换热；

5、所述输气管网输入的天然气通过所述第一换热器加热后，通过所述膨胀机及发电机组进行降压的同时进行发电，并由所述发电并网接入组件进行电力并网，所述注气压缩机对降压后的天然气进行逐级压缩至预设压力，并输出至所述注气管道，所述第二换热器对所述注气压缩机压缩过程中产生的热量进行换热，并通过所述中间介质循环泵将热量循环传递至所述第一换热器。

6、在上述技术方案中，优选地，所述输气管网的输出端设置过滤分离器，所述过滤分离器与所述第一换热器相连接，所述输气管网输入的天然气通过所述过滤分离器进行过滤分离后输出至所述第一换热器进行换热。

7、在上述技术方案中，优选地，所述注气压缩机包括一级压缩机、二级压缩机和三级压缩机，所述一级压缩机、所述二级压缩机和所述三级压缩机依次串联连接，所述一级压缩机的输入端与所述膨胀机及发电机组的输出端相连通，所述三级压缩机的输出端与所述注气管道相连通，所述第二换热器安装于所述二级压缩机与所述三级压缩机之间。

8、在上述技术方案中，优选地，所述第二换热器的输出端与所述第一换热器的输入端相连通，所述中间介质循环泵的输入端与所述第一换热器的输出端相连通，所述中间介质循环泵的输出端与所述第二换热器的输入端相连通，所述中间介质循环泵的泵送作用实现所述第二换热器至所述第一换热器的循环换热。

9、在上述技术方案中，优选地，所述膨胀机及发电机组中的膨胀机与发电机为同轴安装，所述膨胀机在对天然气进行降压的同时带动同轴的所述发电机运转实现发电。

10、本发明还提出一种储气库余压余热耦合发电方法，应用于上述技术方案中任一项公开的储气库余压余热耦合发电系统，包括：

11、将输气管网的天然气输出至第一换热器进行加热，加热后的天然气输出至膨胀机及发电机组；

12、所述膨胀机及发电机组对加热后的高压天然气进行降压的同时实现发电，并通过发电并网接入组件实现电力并网；

13、通过注气压缩机对降压后的天然气进行逐级压缩，并通过第二换热器对压缩过程中产生的热量进行换热，天然气压缩至预设压力后通过注气管道注入储气库；

14、所述第二换热器换热得到的热量通过中间介质循环泵传递至所述第一换热器，实现循环换热。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过第二换热器与第一换热器之间的循环换热，将注气压缩机进行增压过程中的热量传递至输气管网输入的天然气，加热后的天然气通过膨胀机及发电机组进行降压的同时实现发电，实现了注气压缩机的余热回收以及注气期的余压发电，加强了储气库余能回收利用，有效提高了储气库的能量利用率。

技术特征：

1.一种储气库余压余热耦合发电系统，其特征在于，包括：第一换热器、膨胀机及发电机组、注气压缩机、发电并网接入组件、第二换热器和中间介质循环泵；

2.根据权利要求1所述的储气库余压余热耦合发电系统，其特征在于，所述输气管网的输出端设置过滤分离器，所述过滤分离器与所述第一换热器相连接，所述输气管网输入的天然气通过所述过滤分离器进行过滤分离后输出至所述第一换热器进行换热。

3.根据权利要求1所述的储气库余压余热耦合发电系统，其特征在于，所述注气压缩机包括一级压缩机、二级压缩机和三级压缩机，所述一级压缩机、所述二级压缩机和所述三级压缩机依次串联连接，所述一级压缩机的输入端与所述膨胀机及发电机组的输出端相连通，所述三级压缩机的输出端与所述注气管道相连通，所述第二换热器安装于所述二级压缩机与所述三级压缩机之间。

4.根据权利要求1所述的储气库余压余热耦合发电系统，其特征在于，所述第二换热器的输出端与所述第一换热器的输入端相连通，所述中间介质循环泵的输入端与所述第一换热器的输出端相连通，所述中间介质循环泵的输出端与所述第二换热器的输入端相连通，所述中间介质循环泵的泵送作用实现所述第二换热器至所述第一换热器的循环换热。

5.根据权利要求1所述的储气库余压余热耦合发电系统，其特征在于，所述膨胀机及发电机组中的膨胀机与发电机为同轴安装，所述膨胀机在对天然气进行降压的同时带动同轴的所述发电机运转实现发电。

6.一种储气库余压余热耦合发电方法，其特征在于，应用于权利要求1至5中任一项所述的储气库余压余热耦合发电系统，包括：

技术总结
本发明公开了一种储气库余压余热耦合发电系统及方法，系统中，输气管网通过第一换热器与膨胀机及发电机组相连，膨胀机及发电机组分别与注气压缩机和发电并网接入组件相连接；第二换热器安装于多级压缩机的级间，第二换热器与第一换热器通过中间介质循环泵循环换热；天然气通过第一换热器加热后，通过膨胀机及发电机组进行降压的同时进行发电，实现电力并网，注气压缩机对降压后的天然气进行逐级压缩，第二换热器对压缩过程中产生的热量进行换热，并通过中间介质循环泵将热量循环传递至第一换热器。通过本发明的技术方案，实现了注气压缩机的余热回收以及注气期的余压发电，加强了储气库余能回收利用，有效提高了储气库的能量利用率。

技术研发人员：张朝阳,孟红,窦维敏,张欢,王旭锋,王金波,赵东辉,吕静成,者莉,王启拓,李梦匣,王美玲,孙淑珍
受保护的技术使用者：中国石油工程建设有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16