一种基于天然气发电机的热电联供装置

技术领域

本发明涉及石油开采及炼化余热利用技术领域，具体涉及一种基于天然气发电机的热电联供装置。

背景技术

目前，石油开采化工及炼化中会产生大量的高温水，这些高温水都是直接排放至废水池中进行冷却、水处理或直接回注，高温水中的温度并没有被合理的回收利用；同时在井场作用中一般都是基于对现场天然气的利用，采用直燃型吸收式热泵机组供热或ORC发电机组进行发电，而天然气发电机在工作时，会产生大量的高温烟气，这部分高温烟气一般也是直接处理后排放，并没有对高温进行回收利用，另外，发电机工作时需循环冷却水对发电机进行降温，循环的冷却水还需要通过风机对其散热，这也导致部分热量的排放；

因此，发明人想根据当前生产作业环境设计一套基于天然气发电机的热电联供装置，不仅能够对生产中的高温热水进行回收利用，而且还能够对发电机所产生的高温烟气中的热量进行回收利用，从而形成一套完整的能源循环利用生态圈。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于天然气发电机的热电联供装置，其结构合理，能够对整个石油开采、炼化生产中产生的高温热水以及发电装置中的热量进行合理的利用，并且发电装置所产生的电力再用于石油开采、炼化生产以及本装置中用电器，这不仅对生产过程中的热量进行回收利用，而且还形成了一套完整的电能、热能以及动能的循环生态圈。

本发明的技术方案是：

一种基于天然气发电机的热电联供装置，包括天然气发电机、汇管、补燃型第一类溴化锂吸收式热泵、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第一循环泵和第二循环泵；

所述天然气发电机为内燃机驱动的天然气发电机，其设置有缸套和烟气出口，所述缸套和第一换热器的热源端通过管道串联，形成预热系统；

所述补燃型第一类溴化锂吸收式热泵上设置有热泵液体冷源端、热泵液体热源端和热泵气体热源端；

所述热泵液体冷源端、第一换热器的冷源端、第一循环泵以及第三换热器的热源端通过管道依次串联，形成余热利用系统；

所述热泵液体热源端与第二循环泵以及第二换热器的冷源端通过管道串联，形成热源水系统；

所述热泵气体热源端上设有气体进口和气体出口，所述气体进口通过汇管与天然气发电机的烟气出口连通，所述气体出口连通有排烟管线，形成烟气加热系统；

优选的，所述天然气发电机为多台并联成天然气发电机组，并且每台天然气发电机的烟气出口与汇管并联。

优选的，每台所述天然气发电机的烟气出口与汇管连接的管道上均安装有高温自动调节阀。

优选的，所述天然气发电机组中的多个缸套并联在预热系统中。

优选的，热源水系统和余热利用系统上均串联有过滤器和补水箱。

优选的，所述余热利用系统上还设有与第一循环泵并联的第一备用泵，所述热源水系统上还设有与第二循环泵并联的第二备用泵。

优选的，所述第三换热器为多组并联在余热利用系统上。

本发明与现有技术相比较，具有以下优点：

本发明中通过预热系统将天然气发电机工作时，缸套所产生的热量对余热利用系统中的循环水进行预热，然后进入补燃型第一类溴化锂吸收式热泵吸收利用，同时余热利用系统将缸套内热量合理利用后，对发电机起到了冷却保护的作用；

通过烟气加热系统将天然气发电机工作时，所产生高温烟气中的热量输送至补燃型第一类溴化锂吸收式热泵进行吸收利用，更大程度的对生产中天然气发电机工作时所产生的热量进行回收利用；

通过热源水系统将生产中余热管线中的热量输送至补燃型第一类溴化锂吸收式热泵进行吸收利用，并通过余热利用系统将补燃型第一类溴化锂吸收式热泵输出的高温循环水输送至第三换热器，经第三换热器对高温循环水换热后，对受热管线进行加热使用。

本发明通过预热系统、余热利用系统、热源水系统以及余热利用系统对整个石油开采、炼化中产生的高温热水以及发电装置中的热量进行合理的利用，并且发电装置所产生的电力再用于石油开采、炼化生产以及本装置中用电器，这不仅对生产过程中的热量进行回收利用，而且还形成了一套完整的电能、热能以及动能的循环生态圈。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明进一步优化方案的结构示意图；

图中：1、第一循环泵，2、第一换热器，3、天然气发电机，4、缸套，5、汇管，6、补燃型第一类溴化锂吸收式热泵，7、第三换热器，8、第二换热器，9、第二循环泵，10、排烟管线，11、高温自动调节阀，12、过滤器，13、补水箱，14、第一备用泵，15、第二备用泵，201、第一换热器的热源端，202、第一换热器的冷源端，301、烟气出口，601、气体进口，602、气体出口，603、热泵液体冷源端，604、热泵液体热源端，701、第三换热器的热源端，702、第三换热器的冷源端，801、第二换热器的冷源端，802、第二换热器的热源端。

具体实施方式

下面是结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

参照图1所示，一种基于天然气发电机的热电联供装置，包括天然气发电机3、汇管5、补燃型第一类溴化锂吸收式热泵6、第一换热器2、第二换热器8、第三换热器7、第一循环泵1和第二循环泵9。

天然气发电机3为内燃机驱动的天然气发电机，其设置有缸套4和烟气出口301，缸套4和第一换热器的热源端201通过管道串联，形成预热系统。

其中，补燃型第一类溴化锂吸收式热泵6，除烟气和热源水外，可利用天然气燃烧进行热量补充，补燃型第一类溴化锂吸收式热泵6上设置有热泵液体冷源端603、热泵液体热源端604和热泵气体热源端。

热泵液体冷源端603、第一换热器的冷源端202、第一循环泵1以及第三换热器的热源端701通过管道依次串联，形成余热利用系统。

热泵液体热源端604与第二循环泵9以及第二换热器的冷源端801通过管道串联，形成热源水系统。

热泵气体热源端上设有气体进口601和气体出口602，气体进口601通过汇管5与天然气发电机3的烟气出口301连通，气体出口602连通有排烟管线10，形成烟气加热系统。

工作中：首先将石油开采及炼化中会产生高温水的余热管线连接至第二换热器的热源端802的热源端，然后将输油管加热管线、供暖管线等受热管线与第三换热器的冷源端702进行连接，最后启动第一循环泵1、第二循环泵9、天然气发电机3以及补燃型第一类溴化锂吸收式热泵6，对整个装置进行开车运行。

本发明中通过预热系统的循环水将天然气发电机3工作时，缸套4内所产生的热量对余热利用系统中的循环水进行预热，然后进入补燃型第一类溴化锂吸收式热泵6吸收利用，同时余热利用系统将缸套4内热量合理利用后，对发电机起到了冷却保护的作用；

通过烟气加热系统将天然气发电机3工作时，所产生高温烟气中的热量输送至补燃型第一类溴化锂吸收式热泵6进行吸收利用，更大程度的对生产中天然气发电机3工作时所产生的热量进行回收利用；

通过热源水系统中的循环水将生产中余热管线中的热量输送至补燃型第一类溴化锂吸收式热泵6进行吸收利用，并通过余热利用系统将补燃型第一类溴化锂吸收式热泵6输出的高温循环水输送至第三换热器7，经第三换热器7对高温循环水换热后，对受热管线进行加热使用。

本发明通过预热系统、烟气加热系统、热源水系统以及余热利用系统对整个石油开采、炼化中产生的高温热水以及发电装置中的热量进行合理的利用，并且发电机所产生的电力再用于石油开采、炼化生产以及本装置中用电器，这不仅对生产过程中的热量进行回收利用，而且还形成了一套完整的电能、热能以及动能的循环生态圈。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上进一步优化，具体是：

参照图2所示，天然气发电机3为多台并联成天然气发电机组，每台天然气发电机3的烟气出口301与汇管5并联，天然气发电机3组中的多个缸套4并联在预热系统中，通过多台发电机并联的方式，能够大大提高发电效率和热量供应量，同时降低各个发电机之间的相互影响。

通过多组第三换热器7能够同时为输油加热管线、生活供热管线、热采装置管线进行加热工作，从而大大提高了生产和使用的效率。

实施例3

本实施例是在实施例2的基础上进一步优化，具体是：

参照图2所示，每台天然气发电机3的烟气出口301与汇管5连接的管道上均安装有高温自动调节阀11。

通过增加的高温自动调节阀11，可以在发电机组中部分发电机工作时，将发电机组中没有工作的发电机烟道进行关闭，防止烟气串流到没有工作的发电机烟道中。

实施例4

本实施例是在实施例1或实施例2的基础上进一步优化，具体是：

参照图2所示，热源水系统和余热利用系统上均串联有过滤器12和补水箱13，通过增加的过滤器12能够对循环水中的杂质进行滤除，从而增加使用寿命；通过补水箱13可以对循环水进行时时补充，从而使整个循环系统更加的合理、完善。

余热利用系统上还设有与第一循环泵1并联的第一备用泵14，热源水系统上还设有与第二循环泵9并联的第二备用泵15。

通过增加备用泵，能够在工作中的循环泵出现故障时，快速的切换到备用泵，从而达到连续高效生产的效果。