一种基于余热利用适用于天然气分输压气站的压差发电系统

本技术涉及天然气分输加压站的压差发电，尤其涉及一种基于余热利用适用于天然气分输压气站的压差发电系统。

背景技术：

1、天然气分输压力站是指同时具备分输至门站和提升主管路天然气压力功能的场站。一方面，天然气分输压气站主管路来气压力较高，分输到门站的压力较低，高压主管路和下游门站管路中的压差较大，目前，通常借助调压阀来降低压力以满足去往下游门站管路的需求。这种方法首先带来天然气压力能的浪费，另一方面降压后天然气温度降低，会有产生天然气水合物进而发生冻堵等现象的可能性，更为严重会造成输送管道泄漏、断裂等危害输送安全的事故发生。

2、另一方面，天然气分输压力站配有压缩机，对上游主管路来的大部分天然气加压后进入下游的主管路进行输送，以提高输送效率，经压缩后的天然气温度升高，通用方法是采用空冷器降温，以保证输送温度要求。该方法造成了余热浪费，同时空冷器消耗了电能。

3、此外，该压缩机一般用天然气发动机也即燃气轮机进行驱动，燃气轮机的排气温度较高，通常大大高于经压缩机压缩后的天然气温度，目前该部分燃气直接放空排出，造成了余热浪费。

技术实现思路

1、本技术实施例通过提供一种基于余热利用适用于天然气分输压气站的压差发电系统，解决了天然气分输压气站中存在的高压天然气需通过调压阀降压后输送到门站所造成的压力能损失问题，压气站中经压缩机后排出的天然气温度过高需采用空冷器进行冷却所带来的余热损失和驱动空冷器所需的电能浪费问题，以及燃气轮机尾气的余热浪费问题。

2、本技术实施例提供了基于余热利用适用于天然气分输压气站的压差发电系统，包括压缩机、燃气轮机、空冷器、导热油换热装置、天然气发电机构和第一换热器；上游主管路来气的第一输出端连接于所述压缩机，所述压缩机的第一输出端连接于所述第一换热器的第一输入端，所述压缩机的第二输出端连接于所述空冷器的输入端，所述空冷器的输出端与所述第一换热器的第一输出端均连接于下游主管路；上游主管路来气的第二输出端连接于所述燃气轮机，所述燃气轮机通过第一传动装置连接于所述压缩机，所述燃气轮机的高温烟气的第一输出端连接于所述导热油换热装置的第一输入端；上游主管路来气的第三输出端连接于所述导热油换热装置的第二输入端，所述导热油换热装置的第一输出端连接于所述天然气发电机构的输入端，所述天然气发电机构的第一输出端连接于发电机的驱动端，所述天然气发电机构的第二输出端连接于所述第一换热器的第二输入端，所述第一换热器的第二输出端连接于门站。

3、在一种可能的实现方式中，所述基于余热利用适用于天然气分输压气站的压差发电系统还包括第二换热器；所述导热油换热装置的第二输出端连接于所述第二换热器的第一输入端；所述第一换热器的第三输出端连接于所述第二换热器的第二输入端；所述第二换热器的第一输出端连接于放空，其第二输出端连接于门站。

4、在一种可能的实现方式中，所述燃气轮机的高温烟气的第二输出端连接于放空。

5、在一种可能的实现方式中，所述导热油换热装置包括导热油换热器、第三换热器、储液罐和导热油循环泵；所述导热油换热器的第一输入端连接于所述燃气轮机的高温烟气的第一输出端，其第一输出端连接于所述第三换热器的第一输入端，且其第二输出端连接于所述第二换热器的第一输入端；所述第三换热器的第二输入端连接于上游主管路来气的第三输出端，其第一输出端连接于所述天然气发电机构的输入端，且其第二输出端连接于所述储液罐的输入端，所述储液罐的输出端连接于所述导热油循环泵的输入端，所述导热油循环泵的输出端连接于所述导热油换热器的输入端。

6、在一种可能的实现方式中，所述基于余热利用适用于天然气分输压气站的压差发电系统还包括第一流量计、第二流量计和第三流量计；所述第一流量计设置于上游主管路来气的第一输出端和所述压缩机之间；所述第二流量计设置于上游主管路来气的第二输出端和所述燃气轮机之间；所述第三流量计设置于上游主管路来气的第三输出端和所述第三换热器的第二输入端之间。

7、在一种可能的实现方式中，所述天然气发电机构包括膨胀机和第二传动装置；所述导热油换热装置的第一输出端连接于所述膨胀机的输入端；所述膨胀机的第一输出端通过所述第二传动装置连接于所述发电机的驱动端；所述膨胀机的第二输出端连接于所述第一换热器的第二输入端。

8、在一种可能的实现方式中，所述基于余热利用适用于天然气分输压气站的压差发电系统还包括控制器；上游主管路来气的第一输出端与所述第一流量计之间设置有第一电控阀；上游主管路来气的第二输出端与所述第二流量计之间设置有第二电控阀；上游主管路来气的第三输出端与所述第三流量计之间设置有第三电控阀；所述燃气轮机的高温烟气的第一输出端与所述导热油换热器的第一输入端之间设置有第四电控阀；所述压缩机的第一输出端与所述第一换热器的第一输入端之间设置有第五电控阀；所述压缩机的第二输出端与所述空冷器的输入端设置有第六电控阀；所述第一换热器的第二输出端与门站之间设置有第七电控阀；所述第一换热器的第三输出端与所述第二换热器的第二输入端之间设置有第八电控阀；所述燃气轮机的高温烟气的第二输出端与放空之间设置有第九电控阀；所述导热油循环泵的输出端与所述导热油换热器的输入端之间设置有第十电控阀；所述控制器电连接于所述第一电控阀、所述第二电控阀、所述第三电控阀、所述第四电控阀、所述第五电控阀、所述第六电控阀、所述第七电控阀、所述第八电控阀、所述第九电控阀和所述第十电控阀。

9、在一种可能的实现方式中，所述导热油换热器包括箱体、进油管、出油管、多个风机、多个导热油管和多个u型管；所述箱体的底部设置有气体输入端，其顶部设置有气体输出端，所述气体输入端连通于所述燃气轮机的高温烟气的第一输出端，所述气体输出端连通于所述第二换热器的第一输入端；多个所述风机沿所述箱体的底壁的长度方向间隔设置；多个所述导热油管均设置于所述箱体内，且平行设置，并呈水平状态，多个所述导热油管沿所述箱体的高度方向间隔设置；多个所述u型管与两个相邻的所述导热油管的端部连通；位于所述箱体内部上方的所述导热油管的一端与所述出油管连通，位于所述箱体内部下方的所述导热油管的一端与所述进油管连通；所述进油管远离所述导热油管的一端连通于所述导热油循环泵的输出端，所述出油管远离所述导热油管的一端连通于所述第三换热器的第一输入端。

10、在一种可能的实现方式中，所述导热油换热器还包括多个底座；多个所述底座沿所述箱体的底部的周向设置。

11、在一种可能的实现方式中，所述第一传动装置和所述第二传动装置均为联轴器、加速器或减速器。

12、本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

13、本技术实施例提供的基于余热利用适用于天然气分输压气站的压差发电系统包括压缩机、燃气轮机、空冷器、导热油换热装置、天然气发电机构、第一换热器和第二换热器。本技术将燃气轮机的高温烟气经第一输出端输送至导热油换热装置，导热油经过换热之后，将上游主管路来气的第三输出端的天然气加热后输送至天然气发电机构，提高了天然气发电机构进口的天然气焓值和压差发电量，天然气发电机构带动发电机发电，天然气在天然气发电机构的压力能得到释放，同时降低了天然气的温度；燃气轮机驱动压缩机，经压缩机压缩后的天然气温度较高，压缩机将一部分高温天然气通过其第一输出端输送至第一换热器，经过换热之后，将降温后的天然气通过第一换热器的第一输出端输送至下游主管路；压缩机将另一部分高温天然气通过空冷器降温后输送至下游主管路；天然气发电机构的第二输出端将降低了温度和压力的天然气输送至第一换热器的第二输入端进行换热，第一换热器将升温后的天然气输送至门站。因此，本技术实施例基于余热利用适用于天然气分输压气站的压差发电系统通过合理利用燃气轮机高温烟气的余热、经压缩机后的天然气余热和天然气发电机构后天然气的冷能，实现了能量的合理利用，增加了压差发电的发电量，节省了上游主管路来气压缩后所需的空冷器耗能，降低了天然气分输压气站天然气压差的能量损失，同时避免了压差发电后天然气温度降低不能满足输送要求的难题。