一種用于天然氣加氣站的分布式能源綜合利用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于天然氣加氣站的分布式能源綜合利用系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括天然氣壓縮機組、換熱器、水處理器、熱水儲箱、二次換熱器、進水冷卻器、循環(huán)水泵、連接管道及調(diào)節(jié)閥門等主要設(shè)備，壓縮過程中會產(chǎn)生大量熱能，換熱器進水經(jīng)過水處理器處理成為軟水，升溫后匯總進入熱水儲箱，并與供熱用二次換熱器回水進行熱交換用于供熱，多余部分還可通過二次換熱器帶動一個沸水器提供生活飲用沸水，也可以提供生活熱水，經(jīng)過二次換熱的壓縮機冷卻水再進入一個進水冷卻器使其將至常溫，達到冷卻水進水條件。該系統(tǒng)利用壓縮過程的間冷熱量加熱冷水，將提升溫度的水經(jīng)過二次換熱，實現(xiàn)了能量的充分利用，提高了系統(tǒng)的能源利用率，降低了能源成本。
【專利說明】—種用于天然氣加氣站的分布式能源綜合利用系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及能源節(jié)約與綜合利用領(lǐng)域，特別是涉及一種用于天然氣加氣站的余熱分布式能源綜合利用系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國能源增速較快，供需矛盾突出，環(huán)境問題日益嚴重，節(jié)能減排對經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。壓縮機是國民經(jīng)濟中的重要耗能設(shè)備，據(jù)統(tǒng)計全國壓縮機能耗占總電耗的10%，壓縮過程產(chǎn)生大量的熱能，為了節(jié)約壓縮電耗，并適應(yīng)壓縮機對工質(zhì)溫度的要求，現(xiàn)有技術(shù)一般均采用多級壓縮、級間冷卻的方式獲取高壓。壓縮熱大多通過冷卻水帶走，由于換熱器設(shè)計限制，冷卻水水量一般較大，出口水溫較低，冷卻水直接排放或通過空冷塔簡單冷卻后循環(huán)使用，導(dǎo)致大量熱能的浪費。由于這部分冷卻水的熱量品位很低，較難利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，而提供一種用于天然氣加氣站的余熱分布式能源綜合利用系統(tǒng)，利用天然氣加氣站壓縮機壓縮過程產(chǎn)生的間冷熱量，在控制系統(tǒng)調(diào)控下用于加氣站或周邊建筑供熱、提供生活飲用沸水或提供生活熱水，提高了冷卻水的熱量品位和利用效率。為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)解決方案是:
[0004]一種用于天然氣加氣站的余熱分布式能源綜合利用系統(tǒng)，包括通過氣體管路連接的多級壓縮機組、多個換熱器、儲氣裝置，其特征在于，
[0005]各換熱器設(shè)置于各級壓縮機的排氣管線上，最后一級壓縮機排出的高壓壓縮天然氣經(jīng)換熱器冷卻后通入所述儲氣裝置；
[0006]各所述換熱器內(nèi)的熱流體為壓縮天然氣，冷流體為循環(huán)冷卻水；
[0007]所述循環(huán)冷卻水經(jīng)供水管路分流至各所述換熱器的冷流體側(cè)，且各所述換熱器的冷流體進口處的供水管路上均設(shè)有流量控制閥，各所述換熱器內(nèi)的循環(huán)冷卻水吸收壓縮天然氣的熱量后匯流至熱水儲箱，
[0008]所述系統(tǒng)還包括至少一個二次換熱器，所述熱水儲箱中蓄積的熱水分流至各所述二次換熱器的熱流體側(cè)，且各所述二次換熱器的熱流體進口處的供水管路上均設(shè)有流量控制閥，各所述二次換熱器內(nèi)的熱流體釋放熱量后匯流至所述循環(huán)冷卻水的供水管路，
[0009]所述循環(huán)冷卻水的供水管路上設(shè)有循環(huán)水泵、三通控制閥以及可選擇性地切入或切出所述供水管路的進水冷卻器。
[0010]優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)分別與各所述流量控制閥及所述三通控制閥電連接，用以根據(jù)設(shè)置于各換熱器中的溫度傳感器采集到的信息控制各所述流量控制閥的開度，以及控制所述三通控制閥中兩個進水口的開閉。
[0011]優(yōu)選地，所述循環(huán)冷卻水的供水管路上設(shè)有水處理器，用以對進入各所述換熱器的冷卻水進行軟化和凈化處理。[0012]優(yōu)選地，所述二次換熱器包括至少一個供熱換熱器，其冷流體側(cè)通入供熱回水，熱流體側(cè)為由所述熱水儲箱供應(yīng)的熱水，所述供熱回水升溫后進入供熱用戶。
[0013]優(yōu)選地，所述二次換熱器還包括至少一個生活熱水換熱器，其冷流體側(cè)通入生活用水，熱流體側(cè)為由所述熱水儲箱供應(yīng)的熱水。
[0014]優(yōu)選地，所述二次換熱器還包括至少一個飲用沸水換熱器，其冷流體側(cè)通入飲用水，熱流體側(cè)為由所述熱水儲箱供應(yīng)的熱水。
[0015]優(yōu)選地，所述壓縮機組由驅(qū)動電機帶動。
[0016]優(yōu)選地，僅第一級壓縮機連接的換熱器，其壓縮氣體所加熱的循環(huán)冷卻水通入所述熱水儲箱。
[0017]優(yōu)選地，所述壓縮機組為活塞式、軸流式、離心式、螺桿式或混合式壓縮機，級數(shù)至少為一級。
[0018]優(yōu)選地，所述換熱器為是板式、管殼式或板翅式換熱器，至少包括一級，其進水是經(jīng)過水處理器處理后的軟化水，各換熱器中至少有一級的出口連接熱水儲箱，并可有更多級的出口連接熱水儲箱。
[0019]優(yōu)選地，所述二次換熱器組至少包括一個換熱器，用于將壓縮機間冷熱回收用于供熱、生產(chǎn)生活熱水或生產(chǎn)飲用沸水。
[0020]本實用新型的用于天然氣加氣站的余熱分布式能源綜合利用系統(tǒng)，其工作流程為:壓縮機組由驅(qū)動電機帶動，對進入的天然氣或其他氣體介質(zhì)進行多級間冷壓縮，然后進入儲氣裝置，在壓縮過程中產(chǎn)生大量壓縮熱，通過各高效換熱器進行熱交換，冷卻水首先經(jīng)過水處理器進行軟化和凈化處理，然后進入高效換熱器，取出壓縮熱后水溫升高，進入熱水儲箱中匯合，二次換熱器可以根據(jù)實際生產(chǎn)說需要設(shè)置為供熱換熱器、生活熱水換熱器、飲用沸水換熱器。從熱水儲箱流出并經(jīng)過二次換熱器后的壓縮機冷卻水有可能溫度仍較高，此時通過一個風(fēng)冷或水冷進水冷卻器進行降溫，使其符合壓縮機冷卻水進口溫度要求，然后經(jīng)閥門循環(huán)進入換熱器，在運行過程中水處理器通過閥門控制對冷卻水進行補充。循環(huán)水泵提供壓縮機循環(huán)冷卻水在管路內(nèi)運行的動力和所需壓力。
[0021]本實用新型的所述系統(tǒng)中，換熱器系統(tǒng)非常完整，在具體應(yīng)用中隨壓縮機功率和用戶需求變化可以進行靈活調(diào)整。當用戶供熱、熱水、飲用沸水需求較少時，可以減少高效換熱器的數(shù)目，最少一個換熱器即可滿足全部熱量；當熱水儲箱中熱水經(jīng)過二次換熱可以滿足壓縮機冷卻水進口要求時，進水冷卻器可以取消；另外當加氣站只有供熱需求或壓縮熱僅能滿足供熱需求時，熱水二次換熱器和飲用沸水二次換熱器及水處理器、沸水水箱等均可取消。
[0022]現(xiàn)有的天然氣加氣站壓縮機間冷熱一般隨冷卻水直接排放，本實用新型所述的余熱分布式能源綜合利用系統(tǒng)及方法，主要包括壓縮氣體熱交換的高效換熱器、水處理器和溫度流量集成控制系統(tǒng)，它通過提高壓縮機間冷冷卻水的出口溫度和品位，可以將其直接用來供熱、生產(chǎn)生活熱水和飲用沸水，從而替代供熱能耗和部分電力消耗，可以實現(xiàn)能量的充分利用，提高系統(tǒng)能源利用率，降低能源成本，對加氣站而言效益顯著。例如對于一個占地面積1000平米的加氣站而言，按照北方地區(qū)6個月、60W/ Hf設(shè)計供熱負荷，則需天然氣燃料30m3/ m2，總計年供熱需天然氣30000m3，約合6萬元/年，折合標煤40噸，使用該技術(shù)后，壓縮機部分級的冷卻熱即足以完全取代天然氣供熱，效益顯著?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的天然氣加氣站的余熱分布式能源系統(tǒng)裝置實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本實用新型的天然氣加氣站的余熱分布式能源系統(tǒng)裝置實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步詳細描述。
[0026]圖1為本實用新型的天然氣加氣站的余熱分布式能源系統(tǒng)裝置實施例1。該系統(tǒng)裝置主要包括壓縮機組(用2、3、4分別代表壓縮機的低壓級、中壓級、高壓級)，高效換熱器
5、6、7，二次換熱器IO、12、14，儲氣裝置8，熱水儲箱9，水處理器1、13，熱用戶11、15，進水冷卻器16、以及相互連接的管路及其閥門。
[0027]裝置組成和工作過程如下:壓縮機組由驅(qū)動電機M帶動，經(jīng)過多級間冷壓縮將進口天然氣或空氣等其他介質(zhì)A進行壓縮，最后進入儲氣裝置8 ;每個壓縮級2、3、4所產(chǎn)生的壓縮熱由高效換熱器5、6、7分別帶走，壓縮級和換熱器一一對應(yīng)，經(jīng)冷卻后的壓縮空氣進入下一級壓縮級入口，直至進入儲氣裝置8 ；高效換熱器的進口冷卻水經(jīng)過一個水處理器I和控制閥門提供，通過溫度流量控制系統(tǒng)控制其進水溫度和流量，水處理器負責軟化和凈化水，換熱器出口是吸熱后的高溫熱水，匯合進入熱水儲箱9中；熱水儲箱9為二次換熱器提供熱源，經(jīng)冷卻后再經(jīng)過一個進水冷卻器16達到壓縮機進口需要，作為循環(huán)冷卻水使用，水處理器I將根據(jù)需要補充循環(huán)冷卻水；供熱用二次換熱器10吸收熱水儲箱9中部分熱水的熱量后升溫用于供熱，回水循環(huán)加熱；自來水經(jīng)過生活用水二次換熱器12后升溫用于提供生活熱水，也可在其后添加熱水水箱；自來水經(jīng)過水處理器13凈化和軟化后進入飲用沸水二次換熱器14加熱沸騰，進入沸水儲箱15中提供生活飲用沸水。循環(huán)水泵17提供壓縮機循環(huán)冷卻水在管路內(nèi)運行的動力和所需壓力。
[0028]圖2是本實用新型的實施例2，其原理和主體結(jié)構(gòu)與I相同但做了簡化，是一個僅用于供熱的實施例。壓縮機組由驅(qū)動電機M帶動，經(jīng)過多級間冷壓縮將進口天然氣或空氣等其他介質(zhì)A進行壓縮，最后進入儲氣裝置8 ;由于僅有供熱需求且所需供熱量較少，僅將壓縮級2產(chǎn)生的壓縮熱由高效換熱器5帶走，經(jīng)過熱水儲箱9起到緩沖作用，熱水儲箱9中的熱水經(jīng)過供熱二次換熱器10加熱供熱循環(huán)回水，升溫后的供水供熱用戶11所用，換熱后的熱水進入進水冷卻器16進一步冷卻達到換熱器5的進口要求；水處理器I將根據(jù)需要補充循環(huán)冷卻水；高效換熱器5的進口冷卻水經(jīng)過一個水處理器I和控制閥門提供，通過溫度流量控制系統(tǒng)控制其進水溫度和流量，水處理器負責軟化和凈化水，換熱器出口是吸熱后的高溫熱水；換熱器6、7由于不需提供熱水，使用普通換熱器即可，且其進水無需經(jīng)過水處理器處理，按照原水路進水排水即可。
[0029]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于天然氣加氣站的分布式能源綜合利用系統(tǒng)，包括通過氣體管路連接的多級壓縮機組、多個換熱器、儲氣裝置，其特征在于， 各換熱器設(shè)置于各級壓縮機的排氣管線上，最后一級壓縮機排出的高壓壓縮天然氣經(jīng)換熱器冷卻后通入所述儲氣裝置； 各所述換熱器內(nèi)的熱流體為壓縮天然氣，冷流體為循環(huán)冷卻水； 所述循環(huán)冷卻水經(jīng)供水管路分流至各所述換熱器的冷流體側(cè)，且各所述換熱器的冷流體進口處的供水管路上均設(shè)有流量控制閥，各所述換熱器內(nèi)的循環(huán)冷卻水吸收壓縮天然氣的熱量后匯流至熱水儲箱， 所述系統(tǒng)還包括至少一個二次換熱器，所述熱水儲箱中蓄積的熱水分流至各所述二次換熱器的熱流體側(cè)，且各所述二次換熱器的熱流體進口處的供水管路上均設(shè)有流量控制閥，各所述二次換熱器內(nèi)的熱流體釋放熱量后匯流至所述循環(huán)冷卻水的供水管路， 所述循環(huán)冷卻水的供水管路上設(shè)有循環(huán)水泵、三通控制閥以及可選擇性地切入或切出所述供水管路的進水冷卻器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式能源綜合利用系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)分別與各所述流量控制閥及所述三通控制閥電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式能源綜合利用系統(tǒng)，其特征在于，所述循環(huán)冷卻水的供水管路上設(shè)有水處理器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式能源綜合利用系統(tǒng)，其特征在于，所述二次換熱器包括至少一個供熱換熱器，其冷流體側(cè)通入供熱回水，熱流體側(cè)為由所述熱水儲箱供應(yīng)的熱水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式能源綜合利用系統(tǒng)，其特征在于，所述二次換熱器還包括至少一個生活熱水換熱器，其冷流體側(cè)通入生活用水，熱流體側(cè)為由所述熱水儲箱供應(yīng)的熱水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式能源綜合利用系統(tǒng)，其特征在于，所述二次換熱器還包括至少一個飲用沸水換熱器，其冷流體側(cè)通入飲用水，熱流體側(cè)為由所述熱水儲箱供應(yīng)的熱水。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式能源綜合利用系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機組由驅(qū)動電機帶動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式能源綜合利用系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機組為活塞式、軸流式、離心式、螺桿式或混合式壓縮機，級數(shù)至少為一級。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式能源綜合利用系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器為是板式、管殼式或板翅式換熱器，至少包括一級，其進水是經(jīng)過水處理器處理后的軟化水，各換熱器中至少有一級的出口連接熱水儲箱，并可有更多級的出口連接熱水儲箱。
【文檔編號】F17D3/01GK203477891SQ201320448258
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月26日
【發(fā)明者】許劍, 陳仕卿, 楊剛, 楊征, 曹和平, 徐玉杰, 王曉東, 紀律, 陳海生, 譚春青 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所