LNG冷能发电

基本概念

所谓冷能，实际上指的是在自然条件下，可以利用一定温差所得到的能量。根据工程热力学原理，利用这种温差就可以获得有用的能量，这种能量称之为冷能。根据工程热力学原理，利用这种温差就可以获得有用的能量，这种能量称为冷能。LNG冷能利用主要是依靠LNG与周围环境（如空气、海水）之间存在的温度和压力差，将高压低温的LNG变为常压常温的天然气时，回收存储在LNG中的能量。

典型流程

MRC膨胀发电

MRC+天然气膨胀发电

天然气膨胀

应用范围

LNG大型接收终端，LNG加压气化后进入天然气管网。

LNG接收码头，LNG加压气化后进入天然气管网。

LNG加压气化后，供工业用户。

LNG气化后，供输气管道未到的居民点或小区生活用气。

核心设备

膨胀机       透平膨胀机，成熟技术源自空分装置。转速高、体积小、运行平稳、便于橇装。

低温离心泵  无密封结构，潜入液体，启动时无需预冷。无需密封气体，降低系统复杂度

关键技术

高效换热器    换热直接关系到节能效率，关系到发电量和设备投资。

工质防泄漏    因为循环工质是闭路循环，一旦泄漏将影响甚至中断设备的运行工况。

工质配比      循环工质为烃类混合物，其组成和配比直接决定发电功率。

自动控制      要求设备能够自动适应大幅度的变工况，并能在各类紧急情况下能可靠地自动启动和停机等，实现无人值守。

防飞车控制    膨胀机防飞车控制，保护核心设备

天然气分布式能源

1、基本原理：

天然气分布式能源是以燃气为一次能源的分布式能源系统，主要是指冷热电联产系统CCHP（Combined Cooling Heating and Power）；或者热电联产系统CHP（Combined Heating and Power）。着眼冷热电联产系统的能量平衡、负荷调整、工艺计算，实现工艺流程、原动机、换热设备、储能装置和仪控控制的设计、选型。亦即项目范围为CCHP（或CHP）的系统设计与供货，集中输出冷量与热量。

2、适用范围

3、解决方案示例

天然气液化工厂解决方案示意图

医院分布式能源系统解决方案示意图

4、关键技术

1）工艺设计

根据用户需求情况提出合理的工艺路线和原动机型式等总体方案。CCHP系统的能量平衡建模，除稳态模型之外，还需要动态模型来反映动态的负荷和蓄能状态。根据系统模型提出各机组的订货参数，确定设备设计条件等。关键部机（内燃机、溴冷机等）的建模。

2）原动机

熟悉掌握燃气内燃机、燃气轮机、微燃机等的原理、机组特性和适用范围。

3）制冷系统

根据实际情况，按照系统工艺提出的参数，设计氨冷机，或选择合适型式的溴冷机。每套系统基本都包含调峰设备（电制冷机组等），需选型。

4）蓄能系统

按照系统工艺要求，主要考虑负荷变化和机组调节能力，设计出合适的蓄能系统。研究合适的蓄能结构（参考空调制冷行业技术），寻找合适的蓄能介质。蓄能可以是蓄冷，也可以是蓄热。

5）换热系统

换热系统包括烟气/蒸汽锅炉、烟气/热水锅炉、汽/水换热器等。需要对其进行设计或选型。

6）仪电控系统

CCHP系统的负荷变化远大于常规的LNG装置，需要仪控系统能够自动实时根据负荷变化，调节各处机组的运行参数，而且还需保持稳定和高效。另外，CCHP系统发出的电，将与市电网络并网。需要合适的并网技术，以及应急故障方案。

压差发电

基本原理：

凡是有气体压力差的场合，均包含压力能。在不影响原功能的前提下(保持原进出口压力温度不变)，通过膨胀机械可以将压力能转化为机械能，然后利用发电机得到电力。

基本流程

压差发电装置回收利用气体压力能发电，无需其他消耗，不改变门站原有状态。基本流程如下图：

根据不同的用户条件，膨胀机级数、加热器数量等将酌情调整。

适用范围

在环保呼声日益高涨的形势下，各种存在管网压差、压力能废弃的场合，均可应用压差发电，无需额外消耗，回收压力能得到电能，主要有：

城市首站，天然气干线管网与城市高压管网之间。

城市门站，天然气高压管网与次高压管网之间。

城市门站，天然气次高压管网与中压管网之间。

化工厂，带压力差的大气量管道。

不同场合需要不同的工艺流程及设备。

技术特点

装置具备不同流量下的自适应调压功能，装置运行不影响门站调压功能，始终保持进出口压力和温度稳定。

电机控制技术，保持发电品质（电压、频率和相位等）稳定。

回收利用了天然气的压力能，每天20万方天然气，压力从32barg降到4barg时，可发电约6000kwh。

采用独特的膨胀机防飞车技术，在电网断网等各种事故状态下，保护膨胀机。

撬装化设计，安装快捷。对外接口简单（只需要LNG进口、NG出口和电气接口）。

PLC自动化控制，达到无人值守要求。

余热发电

1、基本原理：

ORC是英文 0rganic Rankine Cycle的缩写，意即“有机工质朗肯循环”。朗肯循环是用于热电厂发电的典型热力动力循环。通常热电厂所用工质是水（高温加热成为高压水蒸汽，朗肯循环工作中为过热蒸汽），而ORC循环中是选用低沸点（较水沸点低很多）的有机工质来吸收废气(或中间介质)余热，使其在一定压力和温度下被汽化后进入膨胀机，利用其对外膨胀做功的能量带动发电机，从而达到回收低势位能源发电的目的。

2、典型流程

3、适用范围

钢铁行业氧气转炉余热发电、烧结余热发电

焦化行业干熄焦余热发电

水泥行业低温余热发电

玻璃、制陶制砖等建材炉窑烟气余热发电

地热行业

4、技术特点

因良好的物性（低的沸点及高的蒸气压力），使0RC方法比水蒸气朗肯循环具有较高的热效率，对较低温度热源的利用有更高的效率。

运行中不再消耗任何能源资源和耗材，节约运行成本，而且减少向大气的CO2排放量。

ORC低温余热发电，适应温度范围（80～400℃）广，适应流量范围广。

有机工质在膨胀做功过程中始终保持干燥状态，避免了夹液对汽轮机叶片产生的液击。所以，ORC能比水蒸气汽轮机更有效地适应部分负荷运行及大的功率变动，不需要装过热器。

因有机工质凝固点远低于水，能适应严寒气候，无需考虑防冻。

机组结构紧凑、占地面积小、投资省。