天然气管网压力能用于热电系统的技术开发与工程化设计

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近年来,天然气作为一种清洁高效的能源被广泛使用,天然气调压站大规模建设的同时,天然气高压管网在我国发展铺开。在鼓励“低碳经济”和能源高效利用的今天,如何充分利用高压管网中天然气的压力能成为新研究课题。加之目前国家推出多项鼓励支持热电联产的政策。若能将天然气调压过程中的压力能与热电联产工艺相结合,开发出一种尤其适用于北方的压力能-热电联产技术将具备广阔的应用前景。传统热电联产发展模式主要是依靠一次能的燃烧来发电和产热,在此过程中会排放大量的温室气体。为满足热电需求的同时达到节能环保的要求。本文针对天然气的调压站,采用天然气直接膨胀法发电,同时利用相关的热泵技术,提出了一套将管网压力能用于热电联产的工艺方案。对关键技术分析可知,采用透平膨胀机作为发电设备、R134a作为热泵工质、两级压缩方式使得方案具有较高的操作弹性。并结合ASPEN模拟软件分析,得出最终优化的工艺方案。通过能效分析得出,本设计方案的整体火用效率为47.26%,热泵回热换热器效率较低,是能量利用的薄弱环节,可以作为后续工艺优化的研究重点。最后通过对压力能用于热电联产方案中进行工程化设计,以国内北方某门站为研究对象,利用化工模拟软件对方案进行模拟分析,得出150000Nm3/h的天然气由4MPa降低至1.6MPa的过程中,发电功率为2580kW,产热水量为31t/h。简述了关键设备的主要技术参数,并对整套方案进行经济分析可知,项目总投资约为5000万元,节电效益为1470万元,投资回收期为6.39年。根据上述分析可知,本方案具有较大的发展潜力,能为相关项目的实施提供参考依据。
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