一种可燃气的压差发电系统及方法与流程

    专利2025-06-22  8


    本发明属于冷藏车,尤其涉及一种可燃气的压差发电系统及方法。


    背景技术:

    1、一些接收站、长输管道分输站、城市燃气门站、高中压调压站、工业直供用户调压站等分布式的调压场站都存在天然气压力能的降压释放现象,目前都是经过调压阀节流降压,造成了大量能量浪费,通过天然气压差发电可以进行能量的回收,但天然气压差发电生产电能的同时,不可避免得产生低品质余冷,影响了天然气压差发电的系统效率。


    技术实现思路

    1、针对现有技术中存在的上述技术问题,本发明提供一种可燃气的压差发电系统及方法,该压差发电系统提高了可燃气压差发电的系统效率,同时也提高了燃料电池的热能利用率。

    2、本发明实施例采用的技术方案是:

    3、一种可燃气的压差发电系统,包括可燃气余压利用单元、冷却介质循环单元及电池余热回收单元;

    4、所述可燃气余压利用单元包括可燃气管网、第一可燃气换热器和膨胀发电机;所述可燃气管网通过第一支路与所述第一可燃气换热器的冷媒入口连通,所述第一可燃气换热器的冷媒出口与所述膨胀发电机的进气口连通;

    5、所述电池余热回收单元包括燃料电池系统和燃烧器,所述燃料电池系统的尾气口与所述燃烧器的进气口连通;

    6、所述冷却介质循环单元分别与所述燃烧器的出气口和所述第一可燃气换热器的热媒进口连接,所述冷却介质循环单元中冷却介质能够在所述第一可燃气换热器的冷媒通道内吸收所述燃烧器产生热量以升温,且升温后的冷却介质能够对对所述第一可燃气换热器、内流通的可燃气进行加热。

    7、进一步地,所述冷却介质循环单元包括冷却介质存储罐及介质换热器;所述冷却介质存储罐的出液口与所述介质换热器的冷媒入口连通,所述介质换热器的冷媒出口与所述第一可燃气换热器的热媒进口连通,所述第一可燃气换热器的热媒出口与所述冷却介质存储罐的进液口连通;所述介质换热器的热媒入口与所述燃烧器的出气口连接。

    8、进一步地,所述可燃气余压利用单元还包括气化器、第二可燃气换热器和三通阀;

    9、所述膨胀发电机的出气口与所述气化器的进气口连通,所述气化器的出气口与所述第二可燃气换热器的冷媒入口连接;

    10、所述介质换热器的冷媒出口通过所述三通阀分别与所述第一可燃气换热器的热媒进口和所述第二可燃气换热器的热媒进口连接;所述第二可燃气换热器的热媒出口与所述冷却介质存储罐连接。

    11、进一步地,所述冷却介质循环单元还包括流量控制阀,所述流量控制阀分别与所述三通阀和所述第二可燃气换热器的热媒进口连接,所述流量控制阀用于基于所述第二可燃气换热器的冷媒出口温度和/或环境温度调节所述第二可燃气换热器的冷媒通道流量。

    12、进一步地,所述可燃气管网通过第二支路与下游管网连通;所述第二可燃气换热器的冷媒出口连通下游管网;所述第二支路上沿气体流通的方向依次设有加热炉和第一减压阀。

    13、进一步地,所述燃料电池系统包括依次连接的重整器及电池主体,所述重整器具有可燃气进口和空气进口,所述可燃气管网通过第三支路与所述重整器的可燃气进口连通,所述第三支路上设有第二减压阀,所述电池主体的尾气口与所述燃烧器的进气口连通。

    14、进一步地,所述燃料电池系统还包括第一尾气换热器和鼓风机;所述第一尾气换热器的冷媒通道分别与所述鼓风机的排风口和所述重整器的空气进口连接,所述第一尾气换热器的热媒通道分别与所述燃烧器的出气口和所述介质换热器的热媒进口连接。

    15、进一步地,所述燃料电池系统还包括第二尾气换热器和去离子水管路,所述第二尾气换热器的热媒通道分别与所述燃烧器的出气口与所述介质换热器的热媒进口连接,所述第二尾气换热器的冷媒通道分别与所述去离子水管路和所述第三支路连接。

    16、进一步地,所述压差发电系统还包括冷凝水回收利用系统,所述冷凝水回收利用系统包括依次连通的气液分离罐、解吸塔及去脱盐水站,所述介质换热器的热媒出口与所述气液分离罐的进液口连通。

    17、基于上述任一项所述的一种可燃气的压差发电系统的发电方法,该发电方法包括如下过程:

    18、将所述可燃气管网中的可燃气送入至所述第一可燃气换热器内进行加热;将加热后的可燃气送入所述膨胀发电机内进行膨胀发电做功;

    19、将所述燃料电池系统反应后产生的尾气送入所述燃烧器中进行燃烧释放热量,通过流入至所述第一可燃气换热器内的冷却介质吸收所述燃烧器内释放的热量以对流入至所述第一可燃气换热器的可燃气进行加热。

    20、与现有技术相比,本发明实施例的有益效果在于:

    21、本发明提供的压差发电系统兼具燃料电池余热利用和可燃气余压发电的功能,充分运用了可燃气余压进行发电并通过燃料电池的余热中和可燃气余压发电产生的冷量。该压差发电系统能够同时提高可燃气压差发电系统和燃料电池发电系统的系统效率,减少了额外复热或者冷却系统的投资成本和运行成本。且充分考虑了可燃气压差发电系统和燃料电池系统内部能量循环和燃料循环的匹配性,输入电力可供厂区使用。

    22、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。



    技术特征:

    1.一种可燃气的压差发电系统,其特征在于,包括可燃气余压利用单元、冷却介质循环单元及电池余热回收单元;

    2.如权利要求1所述的一种可燃气的压差发电系统,其特征在于,所述冷却介质循环单元包括冷却介质存储罐及介质换热器;所述冷却介质存储罐的出液口与所述介质换热器的冷媒入口连通,所述介质换热器的冷媒出口与所述第一可燃气换热器的热媒进口连通,所述第一可燃气换热器的热媒出口与所述冷却介质存储罐的进液口连通;所述介质换热器的热媒入口与所述燃烧器的出气口连接。

    3.根据权利要求2所述的一种可燃气的压差发电系统,其特征在于,所述可燃气余压利用单元还包括气化器、第二可燃气换热器和三通阀;

    4.如权利要求3所述的一种可燃气的压差发电系统,其特征在于,所述冷却介质循环单元还包括流量控制阀,所述流量控制阀分别与所述三通阀和所述第二可燃气换热器的热媒进口连接,所述流量控制阀用于基于所述第二可燃气换热器的冷媒出口温度和/或环境温度调节所述第二可燃气换热器的冷媒通道流量。

    5.如权利要求3所述的一种可燃气的压差发电系统,其特征在于,所述可燃气管网通过第二支路与下游管网连通;所述第二可燃气换热器的冷媒出口连通下游管网;所述第二支路上沿气体流通的方向依次设有加热炉和第一减压阀。

    6.如权利要求2所述的一种可燃气的压差发电系统,其特征在于,所述燃料电池系统包括依次连接的重整器及电池主体,所述重整器具有可燃气进口和空气进口,所述可燃气管网通过第三支路与所述重整器的可燃气进口连通,所述第三支路上设有第二减压阀,所述电池主体的尾气口与所述燃烧器的进气口连接。

    7.如权利要求6所述的一种可燃气的压差发电系统,其特征在于,所述燃料电池系统还包括第一尾气换热器和鼓风机;所述第一尾气换热器的冷媒通道分别与所述鼓风机的排风口和所述重整器的空气进口连接,所述第一尾气换热器的热媒通道分别与所述燃烧器的出气口和所述介质换热器的热媒进口连接。

    8.如权利要求6所述的一种可燃气的压差发电系统,其特征在于,所述燃料电池系统还包括第二尾气换热器和去离子水管路,所述第二尾气换热器的热媒通道分别与所述燃烧器的出气口与所述介质换热器的热媒进口连接,所述第二尾气换热器的冷媒通道分别与所述去离子水管路和所述第三支路连接。

    9.如权利要求7或8所述的一种可燃气的压差发电系统,其特征在于,所述压差发电系统还包括冷凝水回收利用系统,所述冷凝水回收利用系统包括依次连通的气液分离罐、解吸塔及去脱盐水站,所述介质换热器的热媒出口与所述气液分离罐的进液口连通。

    10.基于权利要求1-9任一项所述的一种可燃气的压差发电系统的发电方法,其特征在于,包括如下过程:


    技术总结
    本发明提供了一种可燃气的压差发电系统及方法,属于天然气技术领域。该压差发电系统包括可燃气余压利用单元、冷却介质循环单元及电池余热回收单元;可燃气余压利用单元包括可燃气管网、第一可燃气换热器和膨胀发电机;可燃气管网与第一可燃气换热器的冷媒入口连通,第一可燃气换热器的冷媒出口与膨胀发电机的进气口连通;电池余热回收单元包括燃料电池系统和燃烧器,燃料电池系统的尾气口与燃烧器的进气口连通;冷却介质循环单元分别与燃烧器和第一可燃气换热器连接,冷却介质循环单元用于利用燃烧器的尾气中的热量对可燃气进行加热。该压差发电系统提高了可燃气压差发电的系统效率,同时也提高了燃料电池的热能利用率。

    技术研发人员:范嘉堃,肖立,扬帆,邱灶杨,许佳伟,姚辉超,盖小刚,杨亮,郝思佳,陈举,李鑫
    受保护的技术使用者:中海石油气电集团有限责任公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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