本技術(shù)涉及壓力發(fā)電設(shè)備，尤其涉及一種天然氣差壓發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

1、天然氣燃機發(fā)電廠具有高流量高壓力的管道天然氣供應(yīng)，且由于天然氣調(diào)壓站所供應(yīng)的天然氣壓力一般在6-8公斤以上，而燃機天然氣入口對天然氣的壓力需求僅為3-4公斤，這就導(dǎo)致發(fā)電廠需要使用廠內(nèi)調(diào)壓站對供應(yīng)的天然氣二次調(diào)壓，之后才能通入燃機中進行發(fā)電，這顯然損失了大量管道壓力能。因此，已經(jīng)有部分天然氣發(fā)電廠采用管道差壓發(fā)電技術(shù)，通過膨脹發(fā)電機代替二次調(diào)壓，將天然氣的壓力能轉(zhuǎn)換為電能，取得了很大的經(jīng)濟效益。

2、然而，現(xiàn)有的天然氣差壓發(fā)電技術(shù)還存在以下問題：一、成本投資昂貴。對于常規(guī)4臺機組的燃機發(fā)電廠，天然氣的壓差能量最大需要500kw的發(fā)電機發(fā)電轉(zhuǎn)換，而這一功率等級顯然只有高壓電機才能達到，同時，考慮到天然氣壓力的波動性，還需要配置雙向高壓變頻器進行調(diào)速，但這種類型的變頻器需要進行專門定制，價格即為昂貴，每千瓦成本在1000元以上。高壓電機與高壓雙向變頻器的巨大投資使得差壓發(fā)電的投資回收期大幅延長，約需要10年左右，經(jīng)濟性下降明顯。二、發(fā)電效率不夠高。現(xiàn)有的差壓發(fā)電技術(shù)不僅沒有對發(fā)電以后膨脹減壓的天然氣余冷進行利用，還需要通過額外加熱將天然氣恢復(fù)到室溫，以適應(yīng)燃機的需要，這使得發(fā)電的效率只有50％左右，未充分利用壓力能量資源。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種投資成本低廉的天然氣差壓發(fā)電裝置。

2、本實用新型采用如下技術(shù)方案：

3、本實用新型提供一種天然氣差壓發(fā)電裝置，包括差壓發(fā)電機、汽車差速器、變頻發(fā)電機、工頻發(fā)電機、雙向變頻器和交流電源，差壓發(fā)電機的工質(zhì)入口與外部天然氣調(diào)壓站的進廠管道連接、工質(zhì)出口與天然氣進機組總管道連接，差壓發(fā)電機的動力軸與汽車差速器的動力輸入端連接，汽車差速器的車輪端分別與變頻發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸、工頻發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸連接，變頻發(fā)電機的三相接線端與雙向變頻器的電機側(cè)電連接，雙向變頻器的電網(wǎng)側(cè)、工頻發(fā)電機的三相接線端均并聯(lián)接入交流電源。

4、優(yōu)選地，還包括天然氣輸入管道和天然氣輸出管道，天然氣輸入管道的兩端分別連接外部天然氣調(diào)壓站的進廠管道和差壓發(fā)電機的工質(zhì)入口，天然氣輸出管道的兩端分別連接天然氣進機組總管道和差壓發(fā)電機的工質(zhì)出口。

5、優(yōu)選地，還包括煙氣天然氣入口換熱器，煙氣天然氣入口換熱器的天然氣入口通道與外部天然氣調(diào)壓站的進廠管道連接、天然氣出口通道與差壓發(fā)電機的工質(zhì)入口連接，且煙氣天然氣入口換熱器的煙氣入口通道與余熱鍋爐的排煙端連接、煙氣出口通道與煙囪連接。

6、優(yōu)選地，還包括煙氣輸出管道和煙氣輸入管道，煙氣輸出管道的兩端分別連接煙囪和煙氣天然氣入口換熱器的煙氣出口通道，煙氣輸入管道的兩端分別連接余熱鍋爐的排煙端和煙氣天然氣入口換熱器的煙氣入口通道。

7、優(yōu)選地，還包括天然氣出口換熱器，天然氣出口換熱器的天然氣入口通道與差壓發(fā)電機的工質(zhì)出口連接、天然氣出口通道與天然氣進機組總管道連接，且天然氣出口換熱器的進水管道與電廠中央空調(diào)冷水總管的輸水管連接、排水管道與電廠中央空調(diào)冷水總管的回水管連接。

8、優(yōu)選地，天然氣出口換熱器的進水管道與電廠中央空調(diào)冷水總管的輸水管之間、天然氣出口換熱器的排水管道與電廠中央空調(diào)冷水總管的回水管之間分別通過余冷余熱換熱管道連接。

9、優(yōu)選地，還包括溫差發(fā)電片陣列、煙氣溫差發(fā)電換熱器和溫差發(fā)電冷端換熱器，煙氣溫差發(fā)電換熱器的煙氣入口與余熱鍋爐的排煙端連接、煙氣出口與煙氣天然氣入口換熱器的煙氣入口通道連接，溫差發(fā)電冷端換熱器的進出水口均與天然氣出口換熱器的水道連接，溫差發(fā)電片陣列設(shè)置在煙氣溫差發(fā)電換熱器和溫差發(fā)電冷端換熱器之間的間隔空間內(nèi)，且溫差發(fā)電片陣列的直流側(cè)與溫差發(fā)電逆變器電連接，溫差發(fā)電逆變器的電網(wǎng)側(cè)與交流電源并聯(lián)。

10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果為：

11、本實用新型的天然氣差壓發(fā)電裝置巧妙利用汽車差速器，通過機械傳動的方式分解動力，將差壓發(fā)電機動力軸上的動力分解為兩部分，而這兩部分動力分別帶動變頻發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸、工頻發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動進行發(fā)電，并將產(chǎn)出的電能導(dǎo)入交流電源內(nèi)。

12、相對于現(xiàn)有的天然氣差壓發(fā)電技術(shù)而言，本實用新型的天然氣差壓發(fā)電裝置可以用兩臺250kw的發(fā)電機代替一臺500kw的發(fā)電機，而250kw的發(fā)電機相對于500kw的發(fā)電機價格較為低廉，當(dāng)使用的兩臺250kw的發(fā)電機均為低壓異步電機時，電機購置成本的降幅將達到40％；同時，原本500kw的高壓雙向變頻器也對應(yīng)變成了250kw的低壓雙向變頻器，而低壓變頻器的每千瓦成本僅為300元，這樣變頻器的購置成本也直接降低了85％；整個天然氣差壓發(fā)電裝置的總成本下降了50％以上，約需要連續(xù)使用5年即可回本，極大地提升了差壓發(fā)電的投資價值與經(jīng)濟性，大幅降低投資成本。

技術(shù)特征：

1.一種天然氣差壓發(fā)電裝置，其特征在于，包括差壓發(fā)電機(3)、汽車差速器(4)、變頻發(fā)電機(5)、工頻發(fā)電機(6)、雙向變頻器(7)和交流電源(8)，所述差壓發(fā)電機(3)的工質(zhì)入口與外部天然氣調(diào)壓站的進廠管道連接、工質(zhì)出口與天然氣進機組總管道連接，所述差壓發(fā)電機(3)的動力軸與所述汽車差速器(4)的動力輸入端連接，所述汽車差速器(4)的車輪端分別與所述變頻發(fā)電機(5)的轉(zhuǎn)軸、所述工頻發(fā)電機(6)的轉(zhuǎn)軸連接，所述變頻發(fā)電機(5)的三相接線端與所述雙向變頻器(7)的電機側(cè)電連接，所述雙向變頻器(7)的電網(wǎng)側(cè)、所述工頻發(fā)電機(6)的三相接線端均并聯(lián)接入所述交流電源(8)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣差壓發(fā)電裝置，其特征在于，還包括天然氣輸入管道(1)和天然氣輸出管道(2)，所述天然氣輸入管道(1)的兩端分別連接外部天然氣調(diào)壓站的進廠管道和所述差壓發(fā)電機(3)的工質(zhì)入口，所述天然氣輸出管道(2)的兩端分別連接天然氣進機組總管道和所述差壓發(fā)電機(3)的工質(zhì)出口。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣差壓發(fā)電裝置，其特征在于，還包括煙氣天然氣入口換熱器(14)，所述煙氣天然氣入口換熱器(14)的天然氣入口通道與外部天然氣調(diào)壓站的進廠管道連接、天然氣出口通道與所述差壓發(fā)電機(3)的工質(zhì)入口連接，且所述煙氣天然氣入口換熱器(14)的煙氣入口通道與余熱鍋爐的排煙端連接、煙氣出口通道與煙囪連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天然氣差壓發(fā)電裝置，其特征在于，還包括煙氣輸出管道(11)和煙氣輸入管道(12)，所述煙氣輸出管道(11)的兩端分別連接煙囪和所述煙氣天然氣入口換熱器(14)的煙氣出口通道，所述煙氣輸入管道(12)的兩端分別連接余熱鍋爐的排煙端和所述煙氣天然氣入口換熱器(14)的煙氣入口通道。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的天然氣差壓發(fā)電裝置，其特征在于，還包括天然氣出口換熱器(15)，所述天然氣出口換熱器(15)的天然氣入口通道與所述差壓發(fā)電機(3)的工質(zhì)出口連接、天然氣出口通道與天然氣進機組總管道連接，且所述天然氣出口換熱器(15)的進水管道與電廠中央空調(diào)冷水總管的輸水管連接、排水管道與電廠中央空調(diào)冷水總管的回水管連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天然氣差壓發(fā)電裝置，其特征在于，所述天然氣出口換熱器(15)的進水管道與電廠中央空調(diào)冷水總管的輸水管之間、所述天然氣出口換熱器(15)的排水管道與電廠中央空調(diào)冷水總管的回水管之間分別通過余冷余熱換熱管道(17)連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天然氣差壓發(fā)電裝置，其特征在于，還包括溫差發(fā)電片陣列(10)、煙氣溫差發(fā)電換熱器(13)和溫差發(fā)電冷端換熱器(16)，所述煙氣溫差發(fā)電換熱器(13)的煙氣入口與余熱鍋爐的排煙端連接、煙氣出口與所述煙氣天然氣入口換熱器(14)的煙氣入口通道連接，所述溫差發(fā)電冷端換熱器(16)的進出水口均與所述天然氣出口換熱器(15)的水道連接，所述溫差發(fā)電片陣列(10)設(shè)置在所述煙氣溫差發(fā)電換熱器(13)和所述溫差發(fā)電冷端換熱器(16)之間的間隔空間內(nèi)，且所述溫差發(fā)電片陣列(10)的直流側(cè)與溫差發(fā)電逆變器(9)電連接，所述溫差發(fā)電逆變器(9)的電網(wǎng)側(cè)與所述交流電源(8)并聯(lián)。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及壓力發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種天然氣差壓發(fā)電裝置，包括差壓發(fā)電機、汽車差速器、變頻發(fā)電機、工頻發(fā)電機、雙向變頻器和交流電源，差壓發(fā)電機的工質(zhì)入口與外部天然氣調(diào)壓站的進廠管道連接、工質(zhì)出口與天然氣進機組總管道連接，差壓發(fā)電機的動力軸與汽車差速器的動力輸入端連接，汽車差速器的車輪端分別與變頻發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸、工頻發(fā)電機的轉(zhuǎn)軸連接，變頻發(fā)電機的三相接線端與雙向變頻器的電機側(cè)電連接，雙向變頻器的電網(wǎng)側(cè)、工頻發(fā)電機的三相接線端均并聯(lián)接入交流電源。該天然氣差壓發(fā)電裝置具有投資成本低廉的特點。

技術(shù)研發(fā)人員：王念詩,高上,呂勇根,屠怡凌,鄭俊,王赟
受保護的技術(shù)使用者：上海申能臨港燃機發(fā)電有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240223
技術(shù)公布日：2024/10/21