基于压缩天然气的移动式能源供应设备

摘要

本发明提供一种基于压缩天然气的移动式能源供应设备，其包括：CNG储气罐组，具有供其中储存的压缩天然气输出的天然气出口；透平机，具有与天然气出口连通的膨胀制冷入口、供经透平机膨胀制冷后的天然气输出的膨胀制冷出口；冷凝器，具有供膨胀制冷后的天然气流经的第一换热通道、供向第一换热通道中天然气放热的有机工质流经的第二换热通道，第一换热通道的入口与膨胀制冷出口连通；以及联合发电机组、和将膨胀制冷所做的功作为驱动力传输给联合发电机组的牵引轴(32)，连接在所述联合发电机组与第一透平机(2)之间。本发明具有较大的能源利用效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于压缩天然气的移动式能源供应设备。

背景技术

常规的CNG(压缩天然气)调压站的冷能不但不被利用，而且为了得 到符合直接进入管网的NG(天然气)，CNG减压后需设置加热器将NG 加热至10℃左右，加热器所使用的燃料一般就是管道燃气。这样造成：(1) CNG的压力能被浪费；(2)CNG减压产生的冷能未被利用。如图1所示的， CNG储气罐组1中的CNG通过调压器CNG进口端23直接输入调压器22 中，在调压器22对输入的CNG节流膨胀减压后，从调压器22的天然气出 口端24输入燃气管网。现有技术方案未利用CNG的压力能以及膨胀做功 过程中产生的冷能，致使能源利用效率低。

发明内容

针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于压缩天 然气的移动式能源供应设备，以提高能源利用效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于压缩天然气的移动式能源供 应设备，其包括：CNG储气罐组，具有供其中储存的压缩天然气输出的天 然气出口；第一透平机，具有与天然气出口连通的膨胀制冷入口、供经第 一透平机膨胀制冷后的天然气输出的膨胀制冷出口；冷凝器，具有供膨胀 制冷后的天然气流经的第一换热通道、供向第一换热通道中天然气放热的 有机工质流经的第二换热通道，第一换热通道的入口与膨胀制冷出口连通； 以及联合发电机组、和将所述膨胀制冷所做的功作为驱动力传输给该联合 发电机组的牵引轴，牵引轴连接在联合发电机组与第一透平机之间，即： 所述联合发电机组是利用天然气在所述第一透平机中的膨胀制冷所做的功 进行发电。

优选地，冷凝器的第一换热通道的出口与燃气管网连通。

优选地，在联合发电机组上，还连接有将产生的电力输出的输电线。

优选地，本发明设备还包括：向冷凝器的第二换热通道提供经膨胀制 冷的有机工质的第二透平机，具有膨胀制冷入口和膨胀制冷出口，膨胀制 冷出口与第二换热通道的入口连通；对在第二换热通道中放热后输出的有 机工质加压的加压泵，具有泵入口和泵出口，泵入口与第二换热通道的出 口连通；汽化器，具有供加压泵加压后的有机工质流经的第三换热通道、 供向第三换热通道中有机工质放热的冷冻液流经的第四换热通道，其中， 第三换热通道的入口与泵出口连通，第三换热通道的出口与膨胀制冷入口 连通。

优选地，本发明设备还包括：将有机工质在第二透平机中膨胀制冷所 做的功输出以牵引联合发电机组的另一牵引轴，连接在第二透平机与联合 发电机组之间。

优选地，本发明设备还包括：蓄冰箱，具有第一换热管路，第一换热 管路与汽化器的第四换热通道连通并形成冷冻液循环管路；其中蓄冰箱中 还具有冷媒管路，该冷媒管路具有供向第一换热管路中冷冻液放热的冷媒 流入的入口端、以及供放热后的冷媒流出的出口端。

优选地，有机工质为丙烯。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的第一透平机和联 合发电机组将CNG的压力能回收利用；通过第二透平机、冷凝器、加压泵、 汽化器组成的有机工质循环系统，利用第一透平机膨胀制冷后的CNG的冷 能使得该有机工质膨胀制冷所做的功发电；通过与所述汽化器组成冷冻液 循环系统的蓄冰箱、以及蓄冰箱中的冷媒管路，对第一透平机膨胀制冷后 的CNG的冷能进行回收，并将回收的冷能输出。从而本发明达到提高CNG 的运行效率和冷能综合利用的目的，相应地本发明设备具有较高的能量利 用效率。

附图说明

图1是常规的CNG槽车设备示意图；

图2是本发明的示意图。

图1和图2中：

1     CNG储气罐组

2     第一透平机

3     联合发电机组

4     第二透平机

5     冷凝器

6     加压泵

7     丙烯汽化器

8     蓄冰箱

9     CNG膨胀机进管路

10    NG膨胀机出管路

11    NG出管路

12    输电线

13    第二透平机出管路

14    冷凝器出管路

15    加压泵出管路

16    第二透平机入管路

17    蓄冰箱冷冻液出管路

18    蓄冰箱冷冻液入管路

19    蓄冰箱外循环冷媒入口端

20    蓄冰箱外循环冷媒出口端

22    调压器

23    调压器CNG进口端

24    调压器NG出口端

具体实施方式

本发明包括以下实施例但不限于以下实施例。下面结合附图对本发明 技术方案进行具体描述。

参见图2描述本发明的基于压缩天然气的移动式能源供应设备，其包 括：CNG储气罐组1，具有供其中储存的压缩天然气输出的天然气出口； 第一透平机2，具有与天然气出口连通的膨胀制冷入口、供经第一透平机2 膨胀制冷后的天然气输出的膨胀制冷出口；冷凝器5，具有供膨胀制冷后 的天然气流经的第一换热通道、供向第一换热通道中天然气放热的有机工 质流经的第二换热通道，第一换热通道的入口与膨胀制冷出口连通；利用 天然气在第一透平机2中的膨胀制冷所做的功进行发电的联合发电机组3， 由将膨胀制冷所做的功作为驱动发电机组3的驱动力输出的牵引轴32牵 引，即：本发明的能源供应设备还包括牵引轴32，其连接在联合发电机组 3与第一透平机2之间，用以将膨胀制冷所做的功作为驱动力传输给联合 发电机组3，以驱动发电机组3发电。图2中示出，冷凝器5的第一换热 通道的出口与燃气管网连通。在联合发电机组3上，还连接有将产生的电 力输出的输电线12。本发明通过第一透平机2和联合发电机组3将CNG 的压力能回收利用，以用来发电。

继续参见图2，本发明设备还包括：第二透平机4、加压泵6、汽化器 7。第二透平机4向冷凝器5的第二换热通道提供经膨胀制冷的有机工质， 第二透平机4具有膨胀制冷入口和膨胀制冷出口，膨胀制冷出口与冷凝器 5的第二换热通道的入口连通。加压泵6对在冷凝器5的第二换热通道中 放热后输出的有机工质加压，加压泵6有泵入口和泵出口，泵入口与冷凝 器5的第二换热通道的出口连通。汽化器7使得加压泵6输出的有机工质 吸热气化，其具有供加压泵6加压后的有机工质流经的第三换热通道、供 向第三换热通道中有机工质放热的冷冻液流经的第四换热通道，第三换热 通道的入口与加压泵6的泵出口连通，第三换热通道的出口与第二透平机 4的膨胀制冷入口连通。图2还示出了：将有机工质在第二透平机4中膨 胀制冷所做的功输出以牵引联合发电机组3的另一牵引轴34，连接在第二 透平机与所述联合发电机组之间。从而本发明通过第二透平机4、冷凝器5、 加压泵6、汽化器7组成的有机工质循环系统，利用第一透平机膨胀制冷 后的CNG的冷能使得该有机工质膨胀制冷所做的功发电。

继续参见图2，本发明设备还包括：蓄冰箱8、蓄冰箱8中具有冷媒管 路。蓄冰箱8具有第一换热管路，该第一换热管路与前述汽化器7的第四 换热通道连通以形成冷冻液循环管路，该冷冻液在流经汽化器时放热。所 述的冷媒管路具有入口端19、出口端20，向第一换热管路中冷冻液放热的 冷媒经入口端19流入、向冷冻液放热后的冷媒经出口端20流出。从而通 过与汽化器组成冷冻液循环系统的蓄冰箱8、以及蓄冰箱中的冷媒管路， 对第一透平机2膨胀制冷后的CNG的冷能进行回收，并将回收的冷能输出。 优选地，本发明中有机工质为丙烯，相应地，第一透平机为丙烯透平机、 加压泵为丙烯加压泵、汽化器为丙烯汽化器。

以下参见图2描述本发明的工艺流程：CNG储气罐组1中的CNG通 过CNG膨胀机进管路9进入第一透平机2膨胀制冷所做的功，第一透平机 2牵引联合发电机组3做功发电，并通过输电线12对外输出。膨胀制冷所 做的功之后的低温NG通过NG膨胀机出管路10进入冷凝器5，与循环有 机工质换热后温度上升，并通过NG出管路11直接进入燃气管网。循环有 机工质通过第二透平机出管路13进入冷凝器5后被冷凝为液态，通过冷凝 器出管路14进入加压泵6后被加压，随后通过加压泵出管路15进入汽化 器7，与内循环冷媒换热后汽化，通过第二透平机入管路16进入第二透平 机4膨胀制冷所做的功，第二透平机4采用同轴技术也牵引联合发电机组 3做功发电，完成有机工质发电循环。内循环冷媒从蓄冰箱8中流出，通 过蓄冰箱冷冻液出管路17进入汽化器7，冷却后通过蓄冰箱冷冻液入管路 18返回蓄冰箱8。外循环冷媒工质从蓄冰箱外循环冷媒入口端19中来，取 冷后从蓄冰箱外循环冷媒出口端20外输。

参见图2示出的本发明，以220个标准大气压、20℃、2140kg/h的CNG 为例，第一透平机2产生的压力能是161.5kw、第二透平机4产生的压力能 是40kw、汽化器7产生的冷能是203kw。

综上，本发明采用CNG膨胀制冷所做的功发电，即通过第一透平机和 联合发电机组将CNG的压力能回收利用，以用来发电；CNG膨胀制冷后， 其冷能先通过低温有机工质膨胀制冷所做的功发电，然后通过内循环冷媒 存入蓄冰池，并由外循环冷媒对外供应。从而本发明达到提高CNG的运行 效率和冷能综合利用的目的，相应地本发明设备具有较高的能量利用效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于 本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。