一种天然气气化站余压发电及节能装置的制作方法

1.本技术涉及液化天然气汽化领域，特别是一种天然气气化站余压发电及节能装置。


背景技术：

2.天然气门站是天然气的接收终端，天然气站需要将接收或储存的中高压的液化天然气(lng)汽化和调压之后供应给下游用户。
3.调压过程中需要对天然气加热，一些现有技术会使用光伏发电为加热过程供能，从而减小天然气门站对电网供电的需求，提高清洁能源的利用率，但是在阴天或者夜晚，光伏发电的效率降低，导致电网的负荷增大。


技术实现要素：

4.本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种天然气气化站余压发电及节能装置，天然气气化站余压发电及节能装置能够减小对电网的供电需求。
5.根据本技术实施例提供的天然气气化站余压发电及节能装置，包括天然气管网和供能模块，所述天然气管网包括依次连通的前加热组件、调压组件和后加热组件，所述前加热组件用于接收气态的天然气，所述前加热组件包括第一加热器，所述调压组件包括膨胀机，所述后加热组件包括第二加热器，所述后加热组件用于输出气态的所述天然气，所述供能模块包括第一发电组件、第二发电组件和储能设备，所述第一发电组件包括发电机，所述发电机的输入端与所述膨胀机的输出轴机械连接，所述发电机的输出端与所述储能设备电连接，所述第二发电组件包括光伏板，所述光伏板的输出端分别与所述第一加热器、所述第二加热器以及所述储能设备电连接。
6.根据本技术实施例提供的天然气气化站余压发电及节能装置，至少具有如下技术效果：第一加热器对接收到的天然气进行预热，膨胀机使天然气的压力释放，第二加热器将气态的天然气加热至适合向下游输出的温度，气体在膨胀机内释放的压力能通过发电机转化为电能，第一加热器能够为膨胀机提供温度更加稳定的天然气输入，从而提高膨胀机的工作稳定性，确保发电机稳定运行，在光伏发电能够满足前加热组件和后加热组件的用电需求时，光伏发电多余的电能以及发电机产生的电能储存在储能设备中，在光伏发电难以满足需求时，通过储能设备储存的电能为前加热组件和后加热组件供能，天然气气化站余压发电及节能装置能够减小对电网的供电需求。
7.根据本技术的一些实施例，所述第二发电组件包括逆变器。
8.根据本技术的一些实施例，所述第二发电组件包括变压器，所述光伏板的输出端依次与所述逆变器和所述变压器电连接，所述变压器的输出端分别与所述第一加热器、所述第二加热器以及所述储能设备电连接。
9.根据本技术的一些实施例，所述前加热组件包括第一温度计和第一压力表，所述
第一温度计和所述第一压力表安装在所述第一加热器的输出端。
10.根据本技术的一些实施例，所述前加热组件包括流量调节阀，所述流量调节阀安装在所述第一加热器的输入端，所述流量调节阀能够响应于所述第一温度计调节流量。
11.根据本技术的一些实施例，所述调压组件包括第二温度计和第二压力表，所述第二温度计和所述第二压力表安装在所述膨胀机的输出端。
12.根据本技术的一些实施例，所述天然气管网包括主气阀，所述主气阀与所述前加热组件的输入端连通，所述后加热组件包括排气阀，所述排气阀与所述第二加热器并联。
13.根据本技术的一些实施例，所述天然气管网包括快速关闭阀，所述快速关闭阀与所述前加热组件的输入端连通。
14.根据本技术的一些实施例，所述天然气管网包括并联的主管网和备用管网，所述主管网包括所述前加热组件、所述调压组件和所述后加热组件。
15.根据本技术的一些实施例，所述天然气管网包括汽化加热器，所述汽化加热器用于接收液化天然气，所述汽化加热器的输出端与所述前加热组件的输入端联通。
附图说明
16.本技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
17.图1是本技术实施例的天然气气化站余压发电及节能装置的设计示意图。
18.附图标记：
19.第一加热器111、第一温度计112、第一压力表113、流量调节阀114、膨胀机121、第二温度计122、第二压力表123、第二加热器131、排气阀132、主气阀141、快速关闭阀142、流量计143、
20.发电机211、联轴器212、光伏板221、逆变器222、变压器223、储能设备231、节电装置232、
21.备用管网300、汽化加热器400。
具体实施方式
22.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
23.在本技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
24.在本技术的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
25.本技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所
属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本技术中的具体含义。
26.参照图1，本技术实施例提供的天然气气化站余压发电及节能装置，包括天然气管网和供能模块，天然气管网包括依次连通的前加热组件、调压组件和后加热组件，前加热组件用于接收气态的天然气，前加热组件包括第一加热器111，调压组件包括膨胀机121，后加热组件包括第二加热器131，后加热组件用于输出气态的天然气，供能模块包括第一发电组件、第二发电组件和储能设备231，第一发电组件包括发电机211，发电机211的输入端与膨胀机121的输出轴机械连接，发电机211的输出端与储能设备231电连接，第二发电组件包括光伏板221，光伏板221的输出端分别与第一加热器111、第二加热器131以及储能设备231电连接。
27.第一加热器111对天然气进行预热，膨胀机121使天然气的压力释放，第二加热器131将气态的天然气加热至适合向下游输出的温度，气体在膨胀机121内释放的压力能通过发电机211转化为电能。
28.本技术实施例提供的天然气气化站余压发电及节能装置，在光伏发电能够满足前加热组件和后加热组件的用电需求时，例如光照充足的白天，光伏发电多余的电能以及发电机211产生的电能储存在储能设备中，在光伏发电难以满足需求时，例如阴雨天或者晚上，通过储能设备231储存的电能为前加热组件和后加热组件供能，天然气气化站余压发电及节能装置能够减小对电网的供电需求。
29.可以理解的是，在现有的一些天然气压力能利用技术中，气态的天然气一般直接输入膨胀机121进行膨胀发电，但是上游输入的天然气的温度可能存在较大幅度的波动，过低的温度会影响膨胀机121的正常运行，本技术首先通过第一加热器111进行预热，使天然气到达合适的温度，例如0℃至5℃，再输入膨胀机121进行膨胀做功，确保膨胀机121和发电机211稳定运行。天然气在膨胀机121中膨胀降压后压力会从2mpa至4mpa下降至0.4mpa左右，相应地温度也会下降，例如达到-5℃至0℃，第二加热器131能够将天然气加热到适于输出给居民用户的温度，例如5℃至10℃，再向下游输出。膨胀机121可以选用螺杆膨胀机。
30.在一些实施例中，第二发电组件包括逆变器222。逆变器222能够将光伏板221产生的直流电转化为交流电，便于后续流程中对电能进行利用。在一些实施例中，第二发电组件包括变压器223，光伏板221的输出端依次与逆变器222和变压器223电连接，变压器223的输出端分别与第一加热器111、第二加热器131以及储能设备231电连接。变压器223对交流电调压，使光伏板221能够接入第一加热器111、第二加热器131以及储能设备231。
31.在一些实施例中，第一发电组件包括联轴器212，发电机211与膨胀机121通过联轴器212机械连接。联轴器212使得发电机211和膨胀机121的连接更加稳定。
32.在一些实施例中，供能模块还包括节电装置232，节电装置232与储能设备231的输出端电连接，节电装置232用于消除电流中的谐波。可以理解的是，由于供能模块至少涉及发电机211及光伏板221两种发电形式，电流中二次谐波较多，储能设备231输出的电流通过节电装置232进行谐波消除，能够提高功率因数至0.98以上，从而输出稳定的交流电，达到节电的目的。节电装置232可以使用相邻领域的现有技术，例如在光伏并网领域常用的滤波器等。
33.在一些实施例中，前加热组件包括第一温度计112和第一压力表113，第一温度计
112和第一压力表113安装在第一加热器111的输出端。第一温度计112和第一压力表113用于对第一加热器111输出的天然气进行监测。
34.在一些实施例中，前加热组件包括流量调节阀114，流量调节阀114安装在第一加热器111的输入端，流量调节阀114能够响应于第一温度计112调节流量。在图1中，以虚线的方式体现了流量调节阀114和第一温度计112之间的通信连接关系，当第一温度计112检测到第一加热器111输出的天然气温度异常时，流量调节阀114进行反馈调节，使天然气能够正常被加热。例如，当第一温度计112检测到输出温度较低，加热不充分时，可以控制流量调节阀114减小输入流量。
35.在一些实施例中，调压组件包括第二温度计122和第二压力表123，第二温度计122和第二压力表123安装在膨胀机121的输出端。第二温度计122和第二压力表123用于对膨胀机121输出的天然气进行监测。
36.在一些实施例中，天然气管网包括主气阀141，主气阀141与前加热组件的输入端连通，一些实施例中后加热组件还包括排气阀132，排气阀132与第二加热器131并联。主气阀141和排气阀132用于天然气管网的前后切断。主气阀141和排气阀132可以采用手动开关的球阀。
37.在一些实施例中，天然气管网包括快速关闭阀142，快速关闭阀142与前加热组件的输入端连通。在紧急状态下，可以通过快速关闭阀142紧急停止天然气的输入。天然气管网还设置流量计143，如图1所示，主气阀141、流量计143以及快速关闭阀142沿天然气的输送方向依次设置，流量计143用于对天然气的输入流量进行监测，还可以用来监测主气阀141以及快速关闭阀142的关闭效果。
38.在一些实施例中，天然气管网包括并联的主管网和备用管网300，主管网包括前加热组件、调压组件和后加热组件。图1中以虚线示意性绘制了本技术的备用管网300，备用管网300的同样具备加热和调压功能，备用管网300的具体构成方式可以与主管网相同也可以不同，当主管网需要停机维护或者出现故障时，天然器管网可以切换至备用管网300，确保天然气气化站余压发电及节能装置不停止运行。
39.在一些实施例中，天然气管网包括汽化加热器400，汽化加热器400用于接收液化天然气，汽化加热器400的输出端与前加热组件的输入端联通。如图1所示，主管网和备用管网300并联，汽化加热器400位于主管网和备用管网300的上游，此时，天然气气化站余压发电及节能装置具备直接处理液化天然气的能力。当然在另外的一些实施例中，天然气气化站余压发电及节能装置也可以设置为直接接收来自上游的气态天然气。
40.下面参考图1以一个具体的实施例详细描述本技术实施例的天然气气化站余压发电及节能装置。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本技术的具体限制。本具体的实施例也可以被上述相应的技术特征替换或与上述的技术特征结合。
41.天然气气化站余压发电及节能装置包括天然气管网和供能模块。
42.天然气管网包括汽化加热器400以及并联的主管网和备用管网300。主管网和备用管网300相互独立，都具有天然气加热和调压功能。汽化加热器400位于主管网和备用管网300的上游。
43.具体到主管网，主管网包括沿天然气输送方向依次连通的主气阀141、流量计143、快速关闭阀142、前加热组件、调压组件和后加热组件。
44.前加热组件包括沿天然气输送方向依次连通的流量调节阀114、第一加热器111、第一温度计112以及第一压力表113，第一温度计112和流量调节阀114之间通信连接，使得流量调节阀114能够响应于第一温度计112调节流量。
45.调压组件包括沿天然气输送方向依次连通的膨胀机121、第二温度计122和第二压力表123。膨胀机121为螺杆膨胀机。
46.后加热组件包括并联在一起的第二加热器131和排气阀132，主气阀141和排气阀132用于主管网的前后切断。
47.供能模块包括第一发电组件、第二发电组件、储能设备231和节电装置232。
48.第一发电组件包括发电机211，发电机211的输入端通过联轴器212与膨胀机121的输出轴机械连接，发电机211的输出端与储能设备231电连接。
49.第二发电组件包括光伏板221、逆变器222和变压器223，光伏板221的输出端依次与逆变器222和变压器223电连接，变压器223的输出端分别与第一加热器111、第二加热器131以及储能设备231电连接。
50.节电装置232与储能设备231的输出端电连接。
51.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
52.尽管已经示出和描述了本技术的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本技术的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种天然气气化站余压发电及节能装置，其特征在于，包括：天然气管网，所述天然气管网包括依次连通的前加热组件、调压组件和后加热组件，所述前加热组件用于接收气态的天然气，所述前加热组件包括第一加热器，所述调压组件包括膨胀机，所述后加热组件包括第二加热器，所述后加热组件用于输出气态的所述天然气；供能模块，所述供能模块包括第一发电组件、第二发电组件和储能设备，所述第一发电组件包括发电机，所述发电机的输入端与所述膨胀机的输出轴机械连接，所述发电机的输出端与所述储能设备电连接，所述第二发电组件包括光伏板，所述光伏板的输出端分别与所述第一加热器、所述第二加热器以及所述储能设备电连接。2.根据权利要求1所述的天然气气化站余压发电及节能装置，其特征在于：所述第二发电组件包括逆变器。3.根据权利要求2所述的天然气气化站余压发电及节能装置，其特征在于：所述第二发电组件包括变压器，所述光伏板的输出端依次与所述逆变器和所述变压器电连接，所述变压器的输出端分别与所述第一加热器、所述第二加热器以及所述储能设备电连接。4.根据权利要求1所述的天然气气化站余压发电及节能装置，其特征在于：所述前加热组件包括第一温度计和第一压力表，所述第一温度计和所述第一压力表安装在所述第一加热器的输出端。5.根据权利要求4所述的天然气气化站余压发电及节能装置，其特征在于：所述前加热组件包括流量调节阀，所述流量调节阀安装在所述第一加热器的输入端，所述流量调节阀能够响应于所述第一温度计调节流量。6.根据权利要求1所述的天然气气化站余压发电及节能装置，其特征在于：所述调压组件包括第二温度计和第二压力表，所述第二温度计和所述第二压力表安装在所述膨胀机的输出端。7.根据权利要求1所述的天然气气化站余压发电及节能装置，其特征在于：所述天然气管网包括主气阀，所述主气阀与所述前加热组件的输入端连通，所述后加热组件包括排气阀，所述排气阀与所述第二加热器并联。8.根据权利要求1所述的天然气气化站余压发电及节能装置，其特征在于：所述天然气管网包括快速关闭阀，所述快速关闭阀与所述前加热组件的输入端连通。9.根据权利要求1所述的天然气气化站余压发电及节能装置，其特征在于：所述天然气管网包括并联的主管网和备用管网，所述主管网包括所述前加热组件、所述调压组件和所述后加热组件。10.根据权利要求1或9所述的天然气气化站余压发电及节能装置，其特征在于：所述天然气管网包括汽化加热器，所述汽化加热器用于接收液化天然气，所述汽化加热器的输出端与所述前加热组件的输入端联通。

技术总结
本申请提出一种天然气气化站余压发电及节能装置，天然气气化站余压发电及节能装置包括天然气管网和供能模块，天然气管网包括依次连通的前加热组件、调压组件和后加热组件，前加热组件包括第一加热器，调压组件包括膨胀机，后加热组件包括第二加热器，后加热组件用于输出气态的天然气，供能模块包括第一发电组件、第二发电组件和储能设备，第一发电组件包括发电机，发电机的输入端与膨胀机的输出轴机械连接，发电机的输出端与储能设备电连接，第二发电组件包括光伏板，光伏板的输出端分别与第一加热器、第二加热器以及储能设备电连接。在光伏发电难以满足需求时，通过储能设备储存的电能为前加热组件和后加热组件供能，天然气气化站余压发电及节能装置能够减小对电网的供电需求。供电需求。供电需求。


技术研发人员：李强
受保护的技术使用者：广东丰乐能源科技有限公司
技术研发日：2022.11.24
技术公布日：2023/7/19