天然氣壓差發(fā)電的應(yīng)用場(chǎng)景覆蓋天然氣產(chǎn)業(yè)鏈的多個(gè)環(huán)節(jié),從長(zhǎng)輸管道分輸?shù)浇K端用戶使用,只要存在穩(wěn)定的壓力差與氣體流量,均可實(shí)現(xiàn)壓力能的回收利用。目前,主要應(yīng)用場(chǎng)景集中在長(zhǎng)輸管道分輸站、城市天然氣門站、工業(yè)用戶及燃?xì)馄嚰託庹舅拇箢I(lǐng)域。長(zhǎng)輸管道分輸站是壓差發(fā)電的重點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景之一。長(zhǎng)輸管道為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送,通常維持4.0-10MPa的高壓,在分輸站需將壓力降至1.6-4.0MPa后輸送至城市管網(wǎng),壓力差可達(dá)2.0-6.0MPa,且流量穩(wěn)定(單站日輸氣量可達(dá)數(shù)百萬(wàn)立方米),具備大規(guī)模發(fā)電的條件。此類場(chǎng)景下,通常采用大型渦輪式透平機(jī),配套高效換熱系統(tǒng),發(fā)電規(guī)模大、運(yùn)行周期長(zhǎng),投資回報(bào)穩(wěn)定。以膨脹機(jī)實(shí)際等熵效率、實(shí)際發(fā)電效率計(jì)算、修正后膨脹機(jī)輸出軸功、機(jī)組發(fā)電功率等為評(píng)價(jià)指標(biāo)。黑龍江壓力能應(yīng)用天然氣壓差發(fā)電項(xiàng)目方案

換熱單元的重心作用是解決天然氣膨脹降溫問(wèn)題。高壓天然氣在透平機(jī)內(nèi)膨脹做功時(shí),溫度會(huì)隨壓力降低而明顯下降,若溫度過(guò)低可能導(dǎo)致管道內(nèi)水分結(jié)冰或天然氣組分凝析,引發(fā)管道堵塞。換熱單元通過(guò)換熱器將膨脹前的天然氣與外部熱源(如環(huán)境空氣、熱水、工業(yè)余熱)進(jìn)行熱交換,使天然氣溫度提升至合理范圍(通常不低于5℃)。根據(jù)熱源條件的不同,可選用空氣換熱器、水換熱器或余熱換熱器,其中利用工業(yè)余熱的換熱方式可進(jìn)一步提高能源綜合利用效率。河北大壓比天然氣壓差發(fā)電公司活塞式膨脹機(jī)是利用氣體在氣缸容腔中膨脹對(duì)外做功,通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳給曲軸。

根據(jù)壓力差等級(jí)、應(yīng)用場(chǎng)景及設(shè)備選型的不同,天然氣壓差發(fā)電技術(shù)可分為大型化集中式、中小型分布式及微型一體化三種類型,各類技術(shù)具有不同的適用范圍與技術(shù)特點(diǎn)。大型化集中式壓差發(fā)電技術(shù)適用于長(zhǎng)輸管道分輸站、大型城市門站等壓力差大、流量穩(wěn)定的場(chǎng)景,單套系統(tǒng)裝機(jī)容量通常在1000kW以上,部分大型項(xiàng)目可達(dá)10MW。該技術(shù)通常采用渦輪式透平機(jī),搭配高效換熱系統(tǒng)與大容量發(fā)電機(jī),系統(tǒng)效率可達(dá)65%-70%。其優(yōu)勢(shì)在于發(fā)電規(guī)模大、單位投資成本低、運(yùn)行穩(wěn)定性強(qiáng),適合與電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行,為區(qū)域提供穩(wěn)定的綠色電能。例如,西氣東輸管道某分輸站的壓差發(fā)電項(xiàng)目,裝機(jī)容量5MW,年發(fā)電量達(dá)4000萬(wàn)kWh,全部接入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng),成為區(qū)域重要的補(bǔ)充電源。
天然氣壓差發(fā)電(Pressure Difference Power Generation, PDPG)技術(shù)通過(guò)回收這部分廢棄壓力能轉(zhuǎn)化為電能,實(shí)現(xiàn)了能源梯級(jí)利用,兼具經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保價(jià)值。天然氣壓差發(fā)電技術(shù)以其獨(dú)特的節(jié)能優(yōu)勢(shì),正在重塑全球能源利用格局。盡管面臨技術(shù)成熟度、政策配套等方面的挑戰(zhàn),但隨著材料科學(xué)的進(jìn)步、智能制造的發(fā)展以及碳交易市場(chǎng)的完善,這一綠色技術(shù)必將迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。對(duì)于能源企業(yè)而言,抓住壓差發(fā)電的戰(zhàn)略機(jī)遇,既是履行社會(huì)責(zé)任的現(xiàn)實(shí)選擇,也是培育新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)的必然要求。未來(lái),當(dāng)我們俯瞰縱橫交錯(cuò)的油氣管網(wǎng)時(shí),那些曾經(jīng)被視為“負(fù)擔(dān)”的壓力差,終將成為點(diǎn)亮城市的璀璨星光。屬于第三代膨脹機(jī)技術(shù),可有效適用于現(xiàn)代分布式用能場(chǎng)景的能源高效利用需求。

膨脹做功單元是能量轉(zhuǎn)換的重心,由透平機(jī)及輔助設(shè)備組成。透平機(jī)通過(guò)接收高壓天然氣的膨脹推力,帶動(dòng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn),將壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。根據(jù)工作原理的不同,透平機(jī)可分為容積式(螺桿式、活塞式)和速度式(渦輪式)兩類。容積式透平機(jī)適用于中低壓差、大流量的場(chǎng)景,如城市門站、大型工業(yè)用戶;速度式渦輪透平機(jī)則適用于高壓差、中小流量的場(chǎng)景,如長(zhǎng)輸管道分輸站。部分大型項(xiàng)目還會(huì)采用多臺(tái)透平機(jī)串聯(lián)或并聯(lián)的方式,以適應(yīng)寬范圍的壓力變化與流量波動(dòng)。曲軸聯(lián)軸變速箱及發(fā)電機(jī),驅(qū)動(dòng)發(fā)電;安徽零碳天然氣壓差發(fā)電效果
盡管目前天然氣壓差發(fā)電工藝已有眾多項(xiàng)目落地,但大部分天然氣壓力能仍未充分利用。黑龍江壓力能應(yīng)用天然氣壓差發(fā)電項(xiàng)目方案
優(yōu)勢(shì)與價(jià)值主張雙轉(zhuǎn)子壓差機(jī)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出,源于其一系列鮮明的綜合優(yōu)勢(shì):高可靠性:非接觸式設(shè)計(jì)使主要部件無(wú)磨損,平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間(MTBF)極長(zhǎng),可達(dá)數(shù)萬(wàn)小時(shí)。優(yōu)異的容積效率:精密的間隙控制和優(yōu)化的型線,使內(nèi)部泄漏降至比較低,尤其在部分負(fù)載時(shí)仍能保持較高效率。輸出品質(zhì)式機(jī)型提供無(wú)油潔凈氣體;噴液機(jī)型經(jīng)處理后油含量可低至1-3ppm。氣流平穩(wěn),脈動(dòng)微弱。靈活的調(diào)節(jié)能力:通過(guò)變頻調(diào)速,能在30%-100%流量范圍內(nèi)高效運(yùn)行,完美匹配波動(dòng)需求,節(jié)能效果好。良好的環(huán)境適應(yīng)性:結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,對(duì)進(jìn)氣污染不敏感,維護(hù)間隔長(zhǎng),總生命周期成本(TCO)常低于其他類型壓縮機(jī)。黑龍江壓力能應(yīng)用天然氣壓差發(fā)電項(xiàng)目方案
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