天然氣壓差發(fā)電是一個近似等熵膨脹的過程,相較于傳統(tǒng)天然氣行業(yè)所使用的節(jié)流式調壓器,其在能源轉化效率上具有很大優(yōu)勢。天然氣壓差發(fā)電機組在對天然氣進行膨脹降壓的過程中,天然氣溫度會大幅度降低,也預示著可以產(chǎn)生大量的冷能資源。為了保證下游天然氣管網(wǎng)輸送溫度滿足要求(>5℃),如果采用傳統(tǒng)熱源加熱或空溫氣化器對天然氣進行復溫,則此部分冷能將白白浪費掉。因此提出天然氣壓差發(fā)電冷能綜合利用的概念,通過制冰、制冷凍水、供給冷庫等手段,來實現(xiàn)天然氣壓力能和冷能的綜合利用。在天然氣壓差發(fā)電工藝中,膨脹機和發(fā)電機的運行能效直接影響整個系統(tǒng)的性能。山東高壓天然氣壓差發(fā)電場站

膨脹機是壓能發(fā)電系統(tǒng)的主要組成部分,其性能的優(yōu)劣直接關乎發(fā)電系統(tǒng)的整體發(fā)電效率,其影響因素主要有膨脹機類型、等熵效率、結構膨脹比、轉速等
再給大家介紹一下等熵效率。等熵效率是等熵膨脹過程的輸出功率較大,但實際膨脹過程中往往由于摩擦、泄露、傳熱溫差等不可逆因素,無法實現(xiàn)等熵膨脹。不同類型的膨脹機等熵效率不同,系統(tǒng)發(fā)電量及發(fā)電效率與膨脹機的等熵效率成線性關系,選擇等熵效率較高的膨脹機對系統(tǒng)發(fā)電效率提升有很大幫助。 安徽高溫天然氣壓差發(fā)電壓力等級通過冷能回收裝置,可以將冷能回收后用于工業(yè)用戶的循環(huán)水冷卻降溫、空調制冷、制冰和冷庫需求。

天然氣壓差發(fā)電的不同技術路線根據(jù)壓差發(fā)電的原理,壓差發(fā)電裝置的主要設備有膨脹機、發(fā)電機組以及加熱器。膨脹機和發(fā)電機是天然氣壓差發(fā)電的關鍵設備,其中膨脹機的功能是將天然氣的內能轉化為機械能。其性能的優(yōu)劣直接影響發(fā)電系統(tǒng)的整體發(fā)電效率。
目前天然氣壓差發(fā)電主要采用了雙轉子膨脹、透平膨脹、螺桿膨脹等不同技術路線。透平膨脹機將高壓氣體膨脹做功轉換成機械能,帶動發(fā)電機運轉,產(chǎn)生電能;螺桿膨脹發(fā)電機基本構造是由一對螺旋轉子和機殼組成的動力機,流體進入螺桿齒槽,壓力推動螺桿轉動,齒槽容積增加,流體降壓膨脹作功,實現(xiàn)能量轉換;活塞式膨脹機是利用氣體在氣缸容腔中膨脹對外做功,通過曲柄連桿機構傳給曲軸,曲軸聯(lián)軸變速箱及發(fā)電機,驅動發(fā)電;雙轉子膨脹機包括機殼、內轉子、外轉子組成,三者形成腔體,氣體在腔體內膨脹做功。它是一種將氣體壓力能轉換為機械能的熱力設備,通過兩個反向旋轉的轉子實現(xiàn)氣體絕熱膨脹并驅動轉子轉動。
雙轉子膨脹機技術源自美國德州農工大學,玄同科技于2013年引進該技術,并以新型轉子式膨脹機為主要開發(fā)天然氣壓差發(fā)電解決方案,高效回收管網(wǎng)天然氣的壓力能,在整個發(fā)電運行過程中不消耗天然氣,零碳排放,在無一次能源消耗的前提下為企業(yè)提供清潔的電能及冷能,是真正清潔高效的綠色零碳能源。未來可廣泛應用于余熱發(fā)電、熱泵精餾、制備壓縮天然氣、電力調峰、城市高效供暖等能源利用領域。(零碳先鋒——雙轉子膨脹機壓差發(fā)電裝備開發(fā)與應用)螺桿膨脹發(fā)電機基本構造是由一對螺旋轉子和機殼組成的動力機,流體進入螺桿齒槽。

天然氣多級膨脹壓差發(fā)電工藝由多個膨脹機與多個加熱器串聯(lián)組成,高壓天然氣流經(jīng)多個膨脹機,壓力逐級降低,直至壓力降至下游所需壓力。在相鄰膨脹機之間設置加熱裝置,通過中間加熱提高每級膨脹機的天然氣進口溫度,進而提高發(fā)電功率與出口天然氣溫度。相同上、下游天然氣參數(shù)的兩級膨脹與三級膨脹工藝相比,三級膨脹工藝輸出的技術功大于兩級膨脹工藝。因此,想要獲取比較大技術功,應盡可能使膨脹過程趨于等溫膨脹脹,但等溫膨脹屬于一個理想過程,不可實現(xiàn)。結合?分析理論建立了天然氣壓差發(fā)電能效計算模型。福建高壓天然氣壓差發(fā)電廠家
壓力推動螺桿轉動,齒槽容積增加,流體降壓膨脹作功,實現(xiàn)能量轉換;山東高壓天然氣壓差發(fā)電場站
華北油田儲氣庫蘇橋注采作業(yè)區(qū)壓差發(fā)電項目,是中國石油較早兆瓦級壓差發(fā)電項目,也是國內儲氣庫工程中較早壓力能耦合余熱利用發(fā)電項目。該項目采用東方汽輪機完全自主研發(fā)的高壓力、大壓降、寬負荷壓差透平技術,同步配置可調靜葉,匹配儲氣庫“大功率-寬負荷”運行特點,膨脹機轉速達到15000轉/分鐘,等熵效率可達80%。通過先進的天然氣壓差發(fā)電技術運用。有效解決了儲氣庫壓差發(fā)電“有壓無熱”以及“壓力、流量變化范圍寬”等問題,在注入天然氣的同時,可以持續(xù)不間斷地生產(chǎn)“零碳”電,提高了儲氣庫能量利用率,具有良好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)保效益。山東高壓天然氣壓差發(fā)電場站
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