基於壓縮天然氣的移動式能源供應設備的製作方法

2023-07-11 19:38:41 2

專利名稱：基於壓縮天然氣的移動式能源供應設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種基於壓縮天然氣的移動式能源供應設備。
背景技術：
常規的CNG (壓縮天然氣)調壓站的冷能不但不被利用，而且為了得到符合直接進入管網的NG (天然氣)，CNG減壓後需設置加熱器將NG加熱至10°C左右，加熱器所使用的燃料一般就是管道燃氣。這樣造成:(I)CNG的壓力能被浪費；(2) CNG減壓產生的冷能未被利用。如圖1所示的，CNG儲氣罐組I中的CNG通過調壓器CNG進口端23直接輸入調壓器22中，在調壓器22對輸入的CNG節流膨脹減壓後，從調壓器22的天然氣出口端24輸入燃氣管網。現有技術方案未利用CNG的壓力能以及膨脹做功過程中產生的冷能，致使能源利用效率低。

發明內容
針對相關技術中存在的問題，本發明的目的在於提供一種基於壓縮天然氣的移動式能源供應設備，以提高能源利用效率。為實現上述目的，本發明提供了一種基於壓縮天然氣的移動式能源供應設備，其包括:CNG儲氣罐組，具有供其中儲存的壓縮天然氣輸出的天然氣出口 ；第一透平機，具有與天然氣出口連通的膨脹製冷入口、供經第一透平機膨脹製冷後的天然氣輸出的膨脹製冷出口 ；冷凝器，具有供膨脹製冷後的天然氣流經的第一換熱通道、供向第一換熱通道中天然氣放熱的有機工質流經的第二換熱通道，第一換熱通道的入口與膨脹製冷出口連通；以及聯合發電機組、和將所述膨脹製冷所做的功作為驅動力傳輸給該聯合發電機組的牽引軸，牽引軸連接在聯合發電機組與第一透平機之間，即:所述聯合發電機組是利用天然氣在所述第一透平機中的膨脹製冷所做的功進行發電。優選地，冷凝器的第一換熱通道的出口與燃氣管網連通。優選地,在聯合發電機組上,還連接有將產生的電力輸出的輸電線。優選地，本發明設備還包括:向冷凝器的第二換熱通道提供經膨脹製冷的有機工質的第二透平機，具有膨脹製冷入口和膨脹製冷出口，膨脹製冷出口與第二換熱通道的入口連通；對在第二換熱通道中放熱後輸出的有機工質加壓的加壓泵，具有泵入口和泵出口，泵入口與第二換熱通道的出口連通；汽化器，具有供加壓泵加壓後的有機工質流經的第三換熱通道、供向第三換熱通道中有機工質放熱的冷凍液流經的第四換熱通道，其中，第三換熱通道的入口與泵出口連通，第三換熱通道的出口與膨脹製冷入口連通。優選地，本發明設備還包括:將有機工質在第二透平機中膨脹製冷所做的功輸出以牽引聯合發電機組的另一牽引軸，連接在第二透平機與聯合發電機組之間。優選地，本發明設備還包括:蓄冰箱，具有第一換熱管路，第一換熱管路與汽化器的第四換熱通道連通並形成冷凍液循環管路；其中蓄冰箱中還具有冷媒管路，該冷媒管路具有供向第一換熱管路中冷凍液放熱的冷媒流入的入口端、以及供放熱後的冷媒流出的出口端。優選地，有機工質為丙烯。 與現有技術相比，本發明的有益效果在於:本發明的第一透平機和聯合發電機組將CNG的壓力能回收利用；通過第二透平機、冷凝器、加壓泵、汽化器組成的有機工質循環系統，利用第一透平機膨脹製冷後的CNG的冷能使得該有機工質膨脹製冷所做的功發電；通過與所述汽化器組成冷凍液循環系統的蓄冰箱、以及蓄冰箱中的冷媒管路，對第一透平機膨脹製冷後的CNG的冷能進行回收，並將回收的冷能輸出。從而本發明達到提高CNG的運行效率和冷能綜合利用的目的，相應地本發明設備具有較高的能量利用效率。


圖1是常規的CNG槽車設備示意圖；圖2是本發明的示意圖。圖1和圖2中:ICNG儲氣罐組2第一透平機3聯合發電機組4第二透平機5冷凝器

6加壓泵7丙烯汽化器8蓄冰箱9CNG膨脹機進管路10NG膨脹機出管路11NG 出管路12輸電線13第二透平機出管路14冷凝器出管路15加壓泵出管路16第二透平機入管路
17蓄冰箱冷凍液出管路18蓄冰箱 冷凍液入管路19蓄冰箱外循環冷媒入口端20蓄冰箱外循環冷媒出口端22調壓器23調壓器CNG進口端24調壓器NG出口端
具體實施例方式本發明包括以下實施例但不限於以下實施例。下面結合附圖對本發明技術方案進行具體描述。參見圖2描述本發明的基於壓縮天然氣的移動式能源供應設備，其包括:CNG儲氣罐組1，具有供其中儲存的壓縮天然氣輸出的天然氣出口 ；第一透平機2，具有與天然氣出口連通的膨脹製冷入口、供經第一透平機2膨脹製冷後的天然氣輸出的膨脹製冷出口 ；冷凝器5，具有供膨脹製冷後的天然氣流經的第一換熱通道、供向第一換熱通道中天然氣放熱的有機工質流經的第二換熱通道，第一換熱通道的入口與膨脹製冷出口連通；利用天然氣在第一透平機2中的膨脹製冷所做的功進行發電的聯合發電機組3，由將膨脹製冷所做的功作為驅動發電機組3的驅動力輸出的牽引軸32牽引，S卩:本發明的能源供應設備還包括牽引軸32，其連接在聯合發電機組3與第一透平機2之間，用以將膨脹製冷所做的功作為驅動力傳輸給聯合發電機組3，以驅動發電機組3發電。圖2中示出，冷凝器5的第一換熱通道的出口與燃氣管網連通。在聯合發電機組3上，還連接有將產生的電力輸出的輸電線
12。本發明通過第一透平機2和聯合發電機組3將CNG的壓力能回收利用，以用來發電。繼續參見圖2，本發明設備還包括:第二透平機4、加壓泵6、汽化器7。第二透平機4向冷凝器5的第二換熱通道提供經膨脹製冷的有機工質，第二透平機4具有膨脹製冷入口和膨脹製冷出口，膨脹製冷出口與冷凝器5的第二換熱通道的入口連通。加壓泵6對在冷凝器5的第二換熱通道中放熱後輸出的有機工質加壓，加壓泵6有泵入口和泵出口，泵入口與冷凝器5的第二換熱通道的出口連通。汽化器7使得加壓泵6輸出的有機工質吸熱氣化，其具有供加壓泵6加壓後的有機工質流經的第三換熱通道、供向第三換熱通道中有機工質放熱的冷凍液流經的第四換熱通道，第三換熱通道的入口與加壓泵6的泵出口連通，第三換熱通道的出口與第二透平機4的膨脹製冷入口連通。圖2還示出了:將有機工質在第二透平機4中膨脹製冷所做的功輸出以牽引聯合發電機組3的另一牽引軸34，連接在第二透平機與所述聯合發電機組之間。從而本發明通過第二透平機4、冷凝器5、加壓泵6、汽化器7組成的有機工質循環系統，利用第一透平機膨脹製冷後的CNG的冷能使得該有機工質膨脹製冷所做的功發電。繼續參見圖2，本發明設備還包括:蓄冰箱8、蓄冰箱8中具有冷媒管路。蓄冰箱8具有第一換熱管路，該第一換熱管路與前述汽化器7的第四換熱通道連通以形成冷凍液循環管路，該冷凍液在流經汽化器時放熱。所述的冷媒管路具有入口端19、出口端20，向第一換熱管路中冷凍液放熱的冷媒經入口端19流入、向冷凍液放熱後的冷媒經出口端20流出。從而通過與汽化器組成冷凍液循環系統的蓄冰箱8、以及蓄冰箱中的冷媒管路，對第一透平機2膨脹製冷後的CNG的冷能進行回收，並將回收的冷能輸出。優選地，本發明中有機工質為丙烯，相應地，第一透平機為丙烯透平機、加壓泵為丙烯加壓泵、汽化器為丙烯汽化器。以下參見圖2描述本發明的工藝流程:CNG儲氣罐組I中的CNG通過CNG膨脹機進管路9進入第一透平機2膨脹製冷所做的功，第一透平機2牽引聯合發電機組3做功發電，並通過輸電線12對外輸出。膨脹製冷所做的功之後的低溫NG通過NG膨脹機出管路10進入冷凝器5，與循環有機工質換熱後溫度上升，並通過NG出管路11直接進入燃氣管網。循環有機工質通過第二透平機出管路13進入冷凝器5後被冷凝為液態，通過冷凝器出管路14進入加壓泵6後被加壓，隨後通過加壓泵出管路15進入汽化器7，與內循環冷媒換熱後汽化，通過第二透平機入管路16進入第二透平機4膨脹製冷所做的功，第二透平機4採用同軸技術也牽弓I聯合發電機組3做功發電，完成有機工質發電循環。內循環冷媒從蓄冰箱8中流出，通過蓄冰箱冷凍液出管路17進入汽化器7，冷卻後通過蓄冰箱冷凍液入管路18返回蓄冰箱8。外循環冷媒工質從蓄冰箱外循環冷媒入口端19中來，取冷後從蓄冰箱外循環冷媒出口端20外輸。參見圖2示出的本發明，以220個標準大氣壓、20°C、2140kg/h的CNG為例，第一透平機2產生的壓力能是161.5kw、第二透平機4產生的壓力能是40kw、汽化器7產生的冷能是 203kwo綜上，本發明採用CNG膨脹製冷所做的功發電，即通過第一透平機和聯合發電機組將CNG的壓力能回收利用，以用來發電；CNG膨脹製冷後，其冷能先通過低溫有機工質膨脹製冷所做的功發電，然後通過內循環冷媒存入蓄冰池，並由外循環冷媒對外供應。從而本發明達到提高CNG的運行效率和冷能綜合利用的目的，相應地本發明設備具有較高的能量利用效率。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種基於壓縮天然氣的移動式能源供應設備，其特徵在於，包括: CNG儲氣罐組(I)，具有供其中儲存的壓縮天然氣輸出的天然氣出口 ； 第一透平機(2)，具有與所述天然氣出口連通的膨脹製冷入口、供經所述第一透平機(2)膨脹製冷後的天然氣輸出的膨脹製冷出口； 冷凝器(5)，具 有供所述膨脹製冷後的天然氣流經的第一換熱通道、供向所述第一換熱通道中天然氣放熱的有機工質流經的第二換熱通道，所述第一換熱通道的入口與所述膨脹製冷出口連通；以及 聯合發電機組(3)、和將所述膨脹製冷所做的功作為驅動力傳輸給所述聯合發電機組(3)的牽引軸(32)，所述牽引軸(32)連接在所述聯合發電機組(3)與所述第一透平機(2)之間。
2.根據權利要求1所述的能源供應設備，其特徵在於，在所述聯合發電機組(3)上，還連接有將產生的電力輸出的輸電線(12)。
3.根據權利要求1-2中任一項所述的能源供應設備，其特徵在於，還包括: 向所述冷凝器(5)的第二換熱通道提供經膨脹製冷的有機工質的第二透平機(4)，具有膨脹製冷入口和膨脹製冷出口，所述膨脹製冷出口與所述第二換熱通道的入口連通；對在所述第二換熱通道中放熱後輸出的有機工質加壓的加壓泵￠)，具有泵入口和泵出口，所述泵入口與所述第二換熱通道的出口連通；以及 汽化器(7)，具有供所述加壓泵(6)加壓後的有機工質流經的第三換熱通道、供向所述第三換熱通道中有機工質放熱的冷凍液流經的第四換熱通道，其中，所述第三換熱通道的入口與所述泵出口連通，所述第三換熱通道的出口與所述膨脹製冷入口連通。
4.根據權利要求3所述的能源供應設備，其特徵在於，還包括: 將有機工質在所述第二透平機(4)中膨脹製冷所做的功輸出以牽引所述聯合發電機組(3)的另一牽引軸(34)，連接在所述第二透平機與所述聯合發電機組之間。
5.根據權利要求4所述的能源供應設備，其特徵在於，還包括: 蓄冰箱(8)，具有第一換熱管路，所述第一換熱管路與所述汽化器(7)的第四換熱通道連通並形成冷凍液循環管路； 其中，所述蓄冰箱(8)中還具有冷媒管路，該冷媒管路具有供向所述第一換熱管路中冷凍液放熱的冷媒流入的入口端(19)、以及供放熱後的冷媒流出的出口端(20)。
6.根據權利要求1所述的能源供應設備，其特徵在於，所述有機工質為丙烯。
全文摘要
本發明提供一種基於壓縮天然氣的移動式能源供應設備，其包括CNG儲氣罐組，具有供其中儲存的壓縮天然氣輸出的天然氣出口；透平機，具有與天然氣出口連通的膨脹製冷入口、供經透平機膨脹製冷後的天然氣輸出的膨脹製冷出口；冷凝器，具有供膨脹製冷後的天然氣流經的第一換熱通道、供向第一換熱通道中天然氣放熱的有機工質流經的第二換熱通道，第一換熱通道的入口與膨脹製冷出口連通；以及聯合發電機組、和將膨脹製冷所做的功作為驅動力傳輸給聯合發電機組的牽引軸(32)，連接在所述聯合發電機組與第一透平機(2)之間。本發明具有較大的能源利用效率。
文檔編號F03G7/00GK103184987SQ20111046001
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者仵浩, 張貴寶, 楊濤, 李文樂, 蔡奇志, 甘中學 申請人:新奧科技發展有限公司