工業節能與分布式能源業務

LNG冷能發電

基本概念

所謂冷能,實際上指的是在自然條件下,可以利用一定溫差所得到的能量。根據工程熱力學原理,利用這種溫差就可以獲得有用的能量,這種能量稱之為冷能。根據工程熱力學原理,利用這種溫差就可以獲得有用的能量,這種能量稱為冷能。LNG冷能利用主要是依靠LNG與周圍環境(如空氣、海水)之間存在的溫度和壓力差,將高壓低溫的LNG變為常壓常溫的天然氣時,回收存儲在LNG中的能量。

典型流程

MRC膨脹發電

MRC+天然氣膨脹發電

天然氣膨脹

應用范圍

LNG大型接收終端,LNG加壓氣化后進入天然氣管網。

LNG接收碼頭,LNG加壓氣化后進入天然氣管網。

LNG加壓氣化后,供工業用戶。

LNG氣化后,供輸氣管道未到的居民點或小區生活用氣。

核心設備

膨脹機       透平膨脹機,成熟技術源自空分裝置。轉速高、體積小、運行平穩、便于橇裝。

低溫離心泵  無密封結構,潛入液體,啟動時無需預冷。無需密封氣體,降低系統復雜度


關鍵技術

高效換熱器    換熱直接關系到節能效率,關系到發電量和設備投資。

工質防泄漏    因為循環工質是閉路循環,一旦泄漏將影響甚至中斷設備的運行工況。

工質配比      循環工質為烴類混合物,其組成和配比直接決定發電功率。

自動控制      要求設備能夠自動適應大幅度的變工況,并能在各類緊急情況下能可靠地自動啟動和停機等,實現無人值守。

防飛車控制    膨脹機防飛車控制,保護核心設備

天然氣分布式能源


1、基本原理:

天然氣分布式能源是以燃氣為一次能源的分布式能源系統,主要是指冷熱電聯產系統CCHP(Combined Cooling Heating and Power);或者熱電聯產系統CHP(Combined Heating and Power)。著眼冷熱電聯產系統的能量平衡、負荷調整、工藝計算,實現工藝流程、原動機、換熱設備、儲能裝置和儀控控制的設計、選型。亦即項目范圍為CCHP(或CHP)的系統設計與供貨,集中輸出冷量與熱量。

2、適用范圍

      


分  類

區域型樓宇型
規  模
一般幾十MW一般幾百kW至幾MW
談判對象政  府業  主
審批流程常規電廠手續流程簡化
主要設備燃氣-蒸汽聯合循環內燃機、小型燃氣輪機、微燃機等
電力接入方式上網售電為主并網自用為主


3、解決方案示例

天然氣液化工廠解決方案示意圖

醫院分布式能源系統解決方案示意圖

4、關鍵技術

1)工藝設計

根據用戶需求情況提出合理的工藝路線和原動機型式等總體方案。CCHP系統的能量平衡建模,除穩態模型之外,還需要動態模型來反映動態的負荷和蓄能狀態。根據系統模型提出各機組的訂貨參數,確定設備設計條件等。關鍵部機(內燃機、溴冷機等)的建模。

2)原動機

熟悉掌握燃氣內燃機、燃氣輪機、微燃機等的原理、機組特性和適用范圍。

3)制冷系統

根據實際情況,按照系統工藝提出的參數,設計氨冷機,或選擇合適型式的溴冷機。每套系統基本都包含調峰設備(電制冷機組等),需選型。

4)蓄能系統

按照系統工藝要求,主要考慮負荷變化和機組調節能力,設計出合適的蓄能系統。研究合適的蓄能結構(參考空調制冷行業技術),尋找合適的蓄能介質。蓄能可以是蓄冷,也可以是蓄熱。

5)換熱系統

換熱系統包括煙氣/蒸汽鍋爐、煙氣/熱水鍋爐、汽/水換熱器等。需要對其進行設計或選型。

6)儀電控系統

CCHP系統的負荷變化遠大于常規的LNG裝置,需要儀控系統能夠自動實時根據負荷變化,調節各處機組的運行參數,而且還需保持穩定和高效。另外,CCHP系統發出的電,將與市電網絡并網。需要合適的并網技術,以及應急故障方案。

壓差發電

基本原理:

凡是有氣體壓力差的場合,均包含壓力能。在不影響原功能的前提下(保持原進出口壓力溫度不變),通過膨脹機械可以將壓力能轉化為機械能,然后利用發電機得到電力。

基本流程

壓差發電裝置回收利用氣體壓力能發電,無需其他消耗,不改變門站原有狀態。基本流程如下圖:

根據不同的用戶條件,膨脹機級數、加熱器數量等將酌情調整。

適用范圍

在環保呼聲日益高漲的形勢下,各種存在管網壓差、壓力能廢棄的場合,均可應用壓差發電,無需額外消耗,回收壓力能得到電能,主要有:

城市首站,天然氣干線管網與城市高壓管網之間。

城市門站,天然氣高壓管網與次高壓管網之間。

城市門站,天然氣次高壓管網與中壓管網之間。

化工廠,帶壓力差的大氣量管道。

不同場合需要不同的工藝流程及設備。

技術特點

裝置具備不同流量下的自適應調壓功能,裝置運行不影響門站調壓功能,始終保持進出口壓力和溫度穩定。

電機控制技術,保持發電品質(電壓、頻率和相位等)穩定。

回收利用了天然氣的壓力能,每天20萬方天然氣,壓力從32barg降到4barg時,可發電約6000kwh。

采用獨特的膨脹機防飛車技術,在電網斷網等各種事故狀態下,保護膨脹機。

撬裝化設計,安裝快捷。對外接口簡單(只需要LNG進口、NG出口和電氣接口)。

PLC自動化控制,達到無人值守要求。

余熱發電

1、基本原理:

ORC是英文 0rganic Rankine Cycle的縮寫,意即“有機工質朗肯循環”。朗肯循環是用于熱電廠發電的典型熱力動力循環。通常熱電廠所用工質是水(高溫加熱成為高壓水蒸汽,朗肯循環工作中為過熱蒸汽),而ORC循環中是選用低沸點(較水沸點低很多)的有機工質來吸收廢氣(或中間介質)余熱,使其在一定壓力和溫度下被汽化后進入膨脹機,利用其對外膨脹做功的能量帶動發電機,從而達到回收低勢位能源發電的目的。

2、典型流程

3、適用范圍

鋼鐵行業氧氣轉爐余熱發電、燒結余熱發電

焦化行業干熄焦余熱發電

水泥行業低溫余熱發電

玻璃、制陶制磚等建材爐窯煙氣余熱發電

地熱行業

4、技術特點

因良好的物性(低的沸點及高的蒸氣壓力),使0RC方法比水蒸氣朗肯循環具有較高的熱效率,對較低溫度熱源的利用有更高的效率。

運行中不再消耗任何能源資源和耗材,節約運行成本,而且減少向大氣的CO2排放量。

ORC低溫余熱發電,適應溫度范圍(80~400℃)廣,適應流量范圍廣。

有機工質在膨脹做功過程中始終保持干燥狀態,避免了夾液對汽輪機葉片產生的液擊。所以,ORC能比水蒸氣汽輪機更有效地適應部分負荷運行及大的功率變動,不需要裝過熱器。

因有機工質凝固點遠低于水,能適應嚴寒氣候,無需考慮防凍。

機組結構緊湊、占地面積小、投資省。









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