[发明专利]一种天然气复合发电系统

说明书

本发明公开了一种天然气复合发电系统，包括：压差发电设备，用于利用天然气的压力变化进行发电；第一冷能发电设备，用于使第一工质通过分别与第一高温流体和通过了压差发电设备的天然气进行循环热交换而不停地在气态和液态之间转换，并利用气态的第一工质进行发电；第二冷能发电设备，用于使第二工质通过分别与第二高温流体和通过了第一冷能发电设备的天然气进行循环热交换而不停地在气态和液态之间转换，并利用气态的第二工质进行发电；燃烧发电设备，用于利用通过了第二冷能发电设备的天然气燃烧而产生的烟气发电；第一高温流体和第二高温流体均为通过了烟气发电设备的烟气。本发明提供的上述方案，能够提高对天然气所蕴含能量的综合利用效率。

技术领域

本发明涉及能源利用技术领域，尤其涉及到一种天然气复合发电系统。

背景技术

天然气是一种重要的能源，在未来能源结构是煤、石油等的理想替代品。2019年，我国天然气消耗量较2018年上涨约17.7％，占世界天然气消耗净增长量的21.8％。

目前，我国长输天然气大多采用高压管输方式(如我国西气东输管道、陕京线及二线系统和冀宁联络线输气管道的设计输气压力为10Mpa，西气东输二线管道设计压力为12MPa)，而城镇燃气管网的设计压力一般为1.6-4.0Mpa，因此在送达用户端之前要经过降压处理。目前，大多采用调压设备或者在接收门站进行节流的方式对高压天然气进行降压，致使降压过程中天然气中所蕴含的压力能被白白的浪费。此外，由于天然气热值较高，在燃烧过程中会释放大量的余热，如果不对该部分能量加以合理的利用，也将造成能量的严重浪费。

因此，如何提高对天然气所蕴含的能量的综合利用效率成为亟待解决的问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于解决现有技术中天然气降压过程和燃烧过程中的能量浪费严重，提供一种提高对天然气所蕴含的能量的综合利用效率的天然气复合发电系统。

为此，本发明提供了一种天然气复合发电系统，包括：压差发电设备，用于利用天然气的压力变化进行发电；第一冷能发电设备，用于使第一工质通过分别与第一高温流体和通过了压差发电设备的天然气进行循环热交换而不停地在气态和液态之间转换，并利用气态的第一工质进行发电；第二冷能发电设备，用于使第二工质通过分别与第二高温流体和通过了第一冷能发电设备的天然气进行循环热交换而不停地在气态和液态之间转换，并利用气态的第二工质进行发电；第二工质的沸点高于第一工质的沸点；燃烧发电设备，包括依次连接的空气压缩机、燃烧器和烟气发电设备；空气压缩机用于吸入外部空气并予以压缩，燃烧器用于将压缩后的空气和通过了第二冷能发电设备的天然气予以混合并燃烧，烟气发电设备用于利用燃烧器的燃烧而产生的烟气发电；第一高温流体和第二高温流体均为通过了烟气发电设备的烟气。

可选地，天然气复合发电系统还包括：第二压差发电设备，设置于第二冷能发电设备和燃烧发电设备之间，用于利用通过了第二冷能发电设备的天然气的压力变化进行发电；燃烧器用于将压缩后的空气和通过了第二压差发电设备的天然气予以混合并燃烧。

可选地，天然气复合发电系统还包括：天然气-空气热交换器，设置于第二压差发电设备与燃烧发电设备之间，天然气-烟气热交换器用于使通过了第二压差发电设备的天然气与空气进行热交换，通过了天然气-空气热交换器后的空气被空气压缩机吸入并压缩；燃烧器用于将压缩后的空气和通过了天然气-空气热交换器的天然气予以混合并燃烧。

可选地，第一冷能发电设备包括环状连接的第一工质热交换器、第一工质发电设备、第一天然气热交换器和第一工质泵；第一工质热交换器用于使第一工质与第一高温流体进行热交换，第一工质发电设备用于利用通过了第一工质热交换器后转变为气态的第一工质进行发电，第一天然气热交换器用于使通过了第一工质发电设备的气态的第一工质与通过了压差发电设备的天然气进行热交换后恢复为液态，第一工质泵用于驱动第一工质在第一工质热交换器和第一天然气热交换器之间循环。