一种基于液化天然气的节能型分布式供能系统

摘要

本发明涉及天然气能源节能技术领域，具体的讲是一种基于液化天然气的节能型分布式供能系统，包括LNG储罐、柱塞泵、高压气化器、冷能回收装置、燃气轮机、热泵、板式换热器，本发明利用柱塞泵将低压LNG变为高压LNG，在压缩比相同的情况下，柱塞泵的耗电量远低于传统天然气压缩机的耗电量，节省了大量的系统自耗电量，增加了系统整体供电量，同时也节省了系统投资。

说明书

技术领域

本发明涉及天然气能源节能技术领域，具体的讲是一种基于液化天然气的节能型分布式供能系统。

背景技术

燃气轮机需要另配天然气增压机或其他形式的压缩机，将天然气的压力提升至机组运行要求，通常采用螺杆等形式的增压机，此压缩过程需要耗费大量的电能，这部分电能将直接降低分布式供能系统整体供电量；同时针对燃气轮机夏季出力衰减的问题，目前大型燃气轮机会采用前置电制冷机，对燃气轮机进气进行冷却，但此过程同样会消耗大量的电能，也将降低分布式供能系统整体供电量；并且燃气轮机整体运行时仍然需要对其各关键部件进行冷却，通常由附加的冷却塔水冷和冷却风扇风冷来完成，此过程不但会消耗一定的电能，降低分布式供能系统整体供电量，其次也浪费了大量的低温热能，传统方法无论是风冷还是水冷，都是将这部分低温热能散失到周围环境空气当中，而且其中水冷系统还会消耗珍贵大量的水资源。

目前基于液化天然气的分布式供能系统，与传统基于管道天然气的分布式供能系统并无差异，未能充分利用液化天然气的特点做到系统能效最优。

为此设计一种将基于液化天然气的分布式供能系统增加分布式供能系统整体供电量、降低自用电量以及增加燃气轮机出力，又能回收液化天然气气化过程中的冷能和燃气轮机运行过程中低温散热的功能系统是十分有必要的。

发明内容

本发明突破现有技术的难题，设计了一种一种基于液化天然气的节能型分布式供能系统，包括LNG储罐、柱塞泵、高压气化器、冷能回收装置、燃气轮机、热泵、板式换热器，其特征在于：LNG储罐与柱塞泵相连，柱塞泵分为两路分别与低温截止阀一的一端、低温截止阀二的一端相连，低温截止阀一的另一端与高压气化器的一侧相连，低温截止阀二的另一端与冷能回收装置一侧相连，高压汽化器的另一侧与天然气球阀一的一端相连，天然气球阀一的另一端与燃气轮机相连，冷能回收装置的另一侧与天然气球阀二的一端相连，冷能回收装置还采用载冷剂回收管、载冷剂供应管与翅片式换热器的一侧相连，天然气球阀二的另一端与燃气轮机相连，翅片式换热器的另一侧分为两路，分别与空气管道、燃气轮机相连，燃气轮机采用烟气管与余热锅炉的一侧相连，余热锅炉的另一侧与软水管、蒸汽管相连，燃气轮机采用电导线与发电机相连，燃气轮机与进水管的一端、出水管的一端相连，进水管的另一端、出水管的另一端均与热泵的一侧相连，热泵的另一侧采用热水回收管、热水供应管与板式换热器相连，板式换热器与生活热水管相连。

所述燃气轮机主要由燃烧室、压气机和涡轮部件组成，燃烧室采用通道分别与压气机和涡轮连接，压气机与涡轮之间采用同轴相连。

本发明与现有技术相比，基于液化天然气的分布式供能系统中以燃气轮机为原动机的无需配置天然气压缩机，利用柱塞泵将低压LNG变为高压LNG，在压缩比相同的情况下，柱塞泵的耗电量远低于传统天然气压缩机的耗电量，节省了大量的系统自耗电量，增加了系统整体供电量，同时也节省了系统投资。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

结合附图对本发明做进一步描述。

参见图1，本发明设计了一种基于液化天然气的节能型分布式供能系统，包括LNG储罐、柱塞泵、高压气化器、冷能回收装置、燃气轮机、热泵、板式换热器，其特征在于：LNG储罐1与柱塞泵2相连，柱塞泵2分为两路分别与低温截止阀一11的一端、低温截止阀二12的一端相连，低温截止阀一11的另一端与高压气化器3的一侧相连，低温截止阀二12的另一端与冷能回收装置4一侧相连，高压汽化器3的另一侧与天然气球阀一13的一端相连，天然气球阀一13的另一端与燃气轮机6相连，冷能回收装置4的另一侧与天然气球阀二14的一端相连，冷能回收装置4还采用载冷剂回收管、载冷剂供应管与翅片式换热器5的一侧相连，天然气球阀二14的另一端与燃气轮机6相连，翅片式换热器5的另一侧分为两路，分别与空气管道、燃气轮机6相连，燃气轮机6采用烟气管与余热锅炉7的一侧相连，余热锅炉7的另一侧与软水管、蒸汽管相连，燃气轮机6采用电导线与发电机8相连，燃气轮机6与进水管的一端、出水管的一端相连，进水管的另一端、出水管的另一端均与热泵9的一侧相连，热泵9的另一侧采用热水回收管、热水供应管与板式换热器10相连，板式换热器10与生活热水管相连。

本发明中燃气轮机6由燃烧室6-1、压气机6-2和涡轮6-3组成，燃烧室6-1采用空气管分别与压气机6-2和涡轮6-3连接，压气机6-2与涡轮6-3之间采用另一电导线相连。

在具体实施中，LNG储罐中1的低温低压LNG经柱塞泵2增压后变为低温高压LNG，之后进入LNG冷能回收装置4，正常运行时，低温截止阀一11关闭，低温截止阀二12打开，天然气球阀一13关闭，天然气球阀二14打开，经冷能回收装置气化后的LNG成为高压常温天然气，进入燃气轮机6的燃烧室6-2。

环境空气经翅片管式换热器5换热降温后成为低温空气，翅片管式换热器5的冷源通过载冷剂供应管进行补充，释放冷量后升温的载冷剂通过载冷剂回收管回到冷能回收装置4继续从LNG中取冷，降温后的载冷剂进入翅片管式换热器5，从而完成不间断循环过程。

降温后的低温空气进入燃气轮机6中的压气机6-1，经压气机6-1增压后成为高温高压空气，高温高压空气进入燃烧室6-2。

在燃烧室6-2内高压天然气与高压空气混合并燃烧，生成高温高压的烟气，高温高压烟气通过烟气管进入燃气轮机6涡轮6-3作功，作功后的高温高压烟气变为中温低压烟气进入余热锅炉7，涡轮6-3由于高温高压烟气的作功产生高速旋转，并带动压气机6-1和发电机8也不断旋转，提供压气机6-1和发电机8的所有机械能。

发电机8将机械能转换为电能，并输出用户配电系统中设定的接入点。

进入余热锅炉7的中温低压烟气在余热锅炉7中放热，放热后变为低温烟气，之后通过烟囱排放至大气。

经软化处理后的软水进入余热锅炉7，经中温低压烟气加热后变为蒸汽，并输出至末端用蒸汽点；燃气轮机6运行过程中会有少许部件需要冷却水冷却，中温冷却水进入热泵9，在热泵9中放热后变为低温冷却水，之后回到燃气轮机6，完成冷却水的外部循环。

闭式循环中，高温热水进入热泵，经热泵提升温度后输出，进入板式换热器10，在板式换热器10放热后进入热泵，完成闭式循环；生活热水经板式换热器换热，温度得到提升，并输出至末端用户。