本實(shí)用新型屬于LNG（液化天然氣liquefied natural gas）液化廠能源利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于LNG液化廠的分布式能源站。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展對(duì)清潔能源的需求和對(duì)環(huán)保的日益加強(qiáng)，我國(guó)對(duì)LNG需求越來(lái)越大。我國(guó)政府已把天然氣利用作為優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、改善大氣環(huán)境的主要措施，鼓勵(lì)發(fā)展液化天然氣項(xiàng)目。根據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)能源研究機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)，到2013年，在世界一次能源結(jié)構(gòu)中，石油所占的比重將下降到40％以下，煤將降至22％，天然氣所占的消費(fèi)比將占26％。到2030年，天然氣的生產(chǎn)量和消費(fèi)量將均會(huì)超過(guò)石油，并有可能取代石油成為主要能源，可以說(shuō)本世紀(jì)將是天然氣的世紀(jì)。所以L(fǎng)NG液化廠的建設(shè)似雨后春筍，層出不窮。

由于LNG液化廠設(shè)備對(duì)能源耗費(fèi)量多，需要的電量大，造成生產(chǎn)成本高，從而增加用戶(hù)的用氣價(jià)格，并導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)擔(dān)增大，增加了燃煤的耗量，加劇了環(huán)境的污染，所以改變現(xiàn)狀LNG液化廠的用電模式是當(dāng)務(wù)之急。分布式能源技術(shù)是采用天然氣清潔能源，降低環(huán)境污染物的排放，降低能源輸送環(huán)節(jié)損失，擴(kuò)大能源梯級(jí)利用范圍，是一種高效、可靠、環(huán)保的用戶(hù)端能源利用系統(tǒng)。由于LNG液化廠具有便利條件，利用天然氣價(jià)格低廉優(yōu)勢(shì)，分布式能源站能源成本低，輸出電價(jià)成本比市電網(wǎng)的電價(jià)成本低，降低了液化廠的運(yùn)行成本，可見(jiàn)，LNG液化廠非常適合天然氣分布式能源站的建設(shè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有LNG液化廠能源利用率低、耗電量大和運(yùn)行費(fèi)用高的問(wèn)題，從根本上解決LNG液化廠生產(chǎn)成本，本實(shí)用新型提供一種發(fā)電效率高、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性好、潔凈環(huán)保的應(yīng)用于LNG液化廠的分布式能源站，該能源站能夠最大限度的減輕電網(wǎng)負(fù)擔(dān)，節(jié)約能源。

本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案如下：

一種應(yīng)用于LNG液化廠的分布式能源站，包括發(fā)電部分、缸套水余熱利用部分和煙氣余熱利用部分，其特征在于，所述發(fā)電部分包括市電輸入端、燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組、低壓電網(wǎng)和高壓電網(wǎng)，所述缸套水余熱利用部分包括生活熱水換熱器、采暖換熱器和低溫余熱ORC（有機(jī)朗肯循環(huán)Organic Rankine Cycle）螺桿發(fā)電機(jī)組，所述煙氣余熱利用部分包括煙氣導(dǎo)熱油爐和煙氣換熱器；燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組的進(jìn)口端與天然氣管網(wǎng)連接，燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組的高溫?zé)煔獬隹诙伺c煙氣導(dǎo)熱油爐的入口端連接；燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的缸套水的出口端分三路：一路與冬季供應(yīng)采暖換熱器的入口端連接，一路與供應(yīng)生活熱水換熱器的入口端連接，一路與低溫余熱ORC螺桿發(fā)電機(jī)組的入口端連接；煙氣導(dǎo)熱油爐的出口端分兩路：一路通過(guò)煙道與煙囪的入口端連接，一路與煙氣換熱器的入口端連接；煙氣換熱器的出口端分兩路：一路與煙囪的入口端連接，一路與生活熱水換熱器的出口端并聯(lián)共同與生活熱水用戶(hù)的用水入口端連接。

上述燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組與市電同時(shí)向10.5KV高壓電網(wǎng)供電，兩路電源分設(shè)兩組計(jì)量柜分別計(jì)量，高供高計(jì)。

上述低溫余熱ORC螺桿發(fā)電機(jī)組的輸出電壓等級(jí)與市電電壓等級(jí)相同，并且兩路電源并聯(lián)在低壓電網(wǎng)上。

本實(shí)用新型的有益效果如下：

1）、采用并網(wǎng)不上網(wǎng)的運(yùn)行方式，不足電力由市電補(bǔ)充。當(dāng)燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組發(fā)生停車(chē)，將自動(dòng)切換到市電供應(yīng)，保證LNG液化廠電力的安全供應(yīng)。

2）、系統(tǒng)缸套余熱幾乎全部利用，煙氣余熱利用溫降達(dá)到105℃?？傮w能量利用率較高，燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電效率可達(dá)到44%，低溫余熱ORC螺桿發(fā)電機(jī)組發(fā)電效率可達(dá)到1.5%，盡可能達(dá)到最大的電負(fù)荷，滿(mǎn)足LNG液化廠電負(fù)荷需求，熱能回收利用率30%。

3）、利用燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組的煙氣余熱加熱煙氣導(dǎo)熱油爐，正常運(yùn)行時(shí)不需要原有的燃?xì)鈱?dǎo)熱油爐消耗天然氣能源，綠色低碳，能源階梯利用，能源利用率達(dá)到最大化。

4）、利用低溫余熱ORC螺桿發(fā)電機(jī)組吸收缸套水的余熱，利用低品質(zhì)的熱量，回收余熱進(jìn)行發(fā)電，發(fā)電效率約10%，最大限度的滿(mǎn)足LNG液化廠供電需求。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型應(yīng)用于LNG液化廠的分布式能源站的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組，2、煙氣導(dǎo)熱油爐，3、生活熱水換熱器，4、采暖換熱器，5、低溫余熱ORC螺桿發(fā)電機(jī)組，6、煙氣換熱器，7、煙囪，8、生活熱水用戶(hù)，9、采暖用戶(hù)，10、低壓電網(wǎng)，11、天然氣管網(wǎng)，12、10.5KV高壓電網(wǎng)，13、煙道，14、缸套水余熱管道，15、燃?xì)鈱?dǎo)熱油爐。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本實(shí)用新型應(yīng)用于LNG液化廠的分布式能源站包括發(fā)電部分、缸套水余熱利用部分和煙氣余熱利用部分，發(fā)電部分包括市電輸入端、燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組1、低壓電網(wǎng)10和10.5KV高壓電網(wǎng)12，缸套水余熱利用部分包括生活熱水換熱器3、采暖換熱器4和低溫余熱ORC螺桿發(fā)電機(jī)組5，煙氣余熱利用部分包括煙氣導(dǎo)熱油爐2和煙氣換熱器6。燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組1的進(jìn)口端與天然氣管網(wǎng)11連接，通過(guò)天然氣與空氣混合燃燒進(jìn)行發(fā)電，燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組1的輸出端連接到10.5KV高壓電網(wǎng)12，與電網(wǎng)并網(wǎng)設(shè)計(jì)，但不能向電網(wǎng)送電，與原有系統(tǒng)一起向廠區(qū)供電。燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組1燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔獬隹诙送ㄟ^(guò)煙道13與煙氣導(dǎo)熱油爐2的入口端連接，經(jīng)過(guò)煙氣導(dǎo)熱油爐2降溫的煙氣出口又分兩個(gè)去向：一支路煙氣進(jìn)入煙氣換熱器6，與生活熱水換熱器3并聯(lián)，向生活熱水用戶(hù)8供應(yīng)生活用熱水；另一支路其余煙氣由于沿路繼續(xù)溫降，最后煙氣排出口通過(guò)煙道13與煙囪7的入口連接，排向室外。若煙氣導(dǎo)熱油爐2提供的熱量不足，則由燃?xì)鈱?dǎo)熱油爐15補(bǔ)充。燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組1的缸套水余熱管道14的出口分三路：一路與冬季供應(yīng)采暖換熱器4的入口端連接，經(jīng)過(guò)換熱后送給采暖用戶(hù)9；一路與供應(yīng)生活熱水換熱器3的入口端連接，經(jīng)過(guò)換熱后送給生活熱水用戶(hù)8；一路剩余部分余熱與低溫余熱ORC螺桿發(fā)電機(jī)組5的入口端連接，低溫余熱ORC螺桿發(fā)電機(jī)組5的輸出電等級(jí)為038KV，與市電電源電壓等級(jí)相同，并且兩路電源同時(shí)并在一段低壓電網(wǎng)10上。

本實(shí)用新型的分布式能源站采用燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組1和低溫余熱ORC螺桿發(fā)電機(jī)組5共同生產(chǎn)一部分電，發(fā)電效率可達(dá)到近46%，這部分電的電價(jià)成本比市電網(wǎng)的電價(jià)成本低，減少了從市電網(wǎng)取電的電量，節(jié)約了市電電源，從而節(jié)約了生產(chǎn)成本；并且利用煙氣余熱加熱導(dǎo)熱油爐 2，可以節(jié)省原有燃?xì)忮仩t的燃?xì)庥昧?；利用缸套水的余熱滿(mǎn)足整個(gè)液化廠的采暖和生活熱水的需要。能源不僅階梯利用，提高了發(fā)電效率，降低了液化廠的運(yùn)行成本，并且液化廠的燃?xì)鈨r(jià)格便宜，非常適合天然氣分布式能源站的建設(shè)。

下面以一個(gè)30萬(wàn)立方米的LNG液化廠為例，闡述本實(shí)用新型的分布式能源站所能夠?qū)崿F(xiàn)的有益效果。具體如下：

1）發(fā)電部分：

選用兩臺(tái)2*2679KW顏巴赫內(nèi)燃機(jī)組燃燒燃?xì)?，每臺(tái)發(fā)電機(jī)組發(fā)出10.5KV，額定發(fā)電量2679KW，燃?xì)鈨r(jià)格為1.5元，折算電價(jià)為0.449元/KWh，市電電價(jià)為0.6元/KWh。

2）缸套水余熱利用部分：

兩個(gè)機(jī)組缸套余熱合計(jì)2550KW，熱水溫度90/75℃。缸套水余熱利用分為下面的三條支路：

①冬季供應(yīng)采暖換熱器，額定負(fù)荷700KW；若冬季內(nèi)燃機(jī)全部停機(jī)，則需要啟動(dòng)原直燃機(jī)組補(bǔ)充供暖。

②供應(yīng)生活用水換熱器，與部分煙氣余熱一起供應(yīng)廠內(nèi)生活用熱，需求最大負(fù)荷為670KW，兩部分余熱應(yīng)以煙氣余熱為先。因此缸套水余熱供向生活用水熱量在0-670KW范圍。

③剩余部分余熱用于低溫余熱ORC螺桿發(fā)電機(jī)組，輸入熱量最大為2550KW，根據(jù)提供資料，確定此低溫發(fā)電機(jī)型號(hào)PC250/S90，發(fā)電電壓380V，平均凈輸出電功率189KW，發(fā)電效率約10%。

3）煙氣余熱利用部分：

①兩臺(tái)內(nèi)燃機(jī)組出口端煙氣溫度為410℃，流量共為2*14375kg/h。首先進(jìn)入煙氣導(dǎo)熱油爐加熱導(dǎo)熱油，最理想工況為向?qū)嵊蛡鳠崃?330KW，出油溫度為280℃。而煙氣經(jīng)過(guò)放熱降溫，達(dá)到150℃（煙氣降溫至150℃放出近2330KW），考慮沿路煙氣的熱損失、煙氣導(dǎo)熱油換熱器的換熱效率和兩臺(tái)內(nèi)燃機(jī)組不能保證滿(mǎn)發(fā)并滿(mǎn)足煙氣達(dá)到410℃的工況，實(shí)際運(yùn)行中，最后出煙氣換熱器的煙氣溫度應(yīng)在130-150℃。若煙氣導(dǎo)熱油爐提供的熱量不足，則由燃?xì)鈱?dǎo)熱油爐補(bǔ)充。

②煙氣溫度變?yōu)?30-150℃后，分為兩個(gè)去向：a、煙氣一支路進(jìn)入煙氣水換熱器，向用戶(hù)供應(yīng)生活用熱，與缸套水余熱生活用熱并聯(lián)；b、其余煙氣由于沿路繼續(xù)溫降，最后煙氣排出溫度一般低于105℃。

采取本實(shí)用新型應(yīng)用于LNG液化廠的分布式能源站，可以降低LNG液化廠用電單價(jià)，最大限度使本能源站輸出電功率，利用煙氣余熱加熱導(dǎo)熱油爐，能源階梯利用，優(yōu)化流程，減少燃?xì)忮仩t的燃?xì)庀牧浚⑶矣玫蜏豋RC螺桿發(fā)電機(jī)把缸套水低溫余熱利用上發(fā)電，提高能源利用效率。