专利名称：可燃冰发电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可燃冰发电设备，特别是涉及一种可燃冰发电机和发电站。
背景技术：
可燃冰是天然气和水结合在一起的固体化合物，外形与冰相似。本身含有甲烷，占80% 99.9%，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残洛，污染比煤、石油、天然气都要小得多。同等条件下，可燃冰燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出数十倍，而且不产生残渣、废气、无污染，可称的上是一种未来能源。可燃冰设备包括可燃冰发电机和发电站，可燃冰发电机和发电站是采用可燃冰作为燃料的发电机、站。世界上有多种类的发电站，常见的有水力、火力、核能、风能发电站，他们各有劣 势。水力发电站受到地理位置和环境的限制，只能因地制宜。火力发电站所产生的空气污染、有毒气体和酸雨对人类及自然都有破坏性。核电站分为两种核裂与核聚，核裂的铀燃料也很有限，而且有放射性污染；核聚的技术目前尚未成熟。风能发电则投资高、产出低。
发明内容
与本发明相关的几个概念(本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布，其中英文名称/简称在以下出现时参照该定义)I、中文名称天然气水合物英文名称naturalgas hydrate ；gas hydrate其他名称可燃冰定义I :天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。所属学科海洋科技(一级学科)；(二级学科)；海洋地质学、海洋地球物理学、海洋地理学和河口海岸学(三级学科)。定义2:分布于深海沉积物中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。所属学科资源科技(一级学科)；海洋资源学(二级学科)据专家介绍，可燃冰形成有三个基本条件，缺一不可首先温度不能太高；第二压力要足够大，但不需太大；(TC时，30个大气压以上就可生成；
第三，地底要有气源。可燃冰受其特殊的性质和形成时所需条件的限制，只分布于特定的地理位置和地质构造单元内。一般来说，除在高纬度地区出现的与永久冻土带相关的天然气水合物之外，在海底发现的天然气水合物通常存在水深300 500m以下。由温度决定，(TC时，30个大气压以上就可生成可燃冰；由温度决定，8-15°C时，正常大气压以上就可生成CNG (参见定义2)。2、中文名称压缩天然气英文名称CompressedNatural Gas英文简称CNG所属分类能源、燃料、交通运输…… 压缩天然气(Compressed Natural Gas,简称CNG)是天然气加压(超过3，600磅/平方英寸)并以气态储存在容器中。它与管道天然气的组分相同。CNG可作为车辆燃料利用，这种以CNG为燃料的车辆叫做NGV (Natural GasVehicle)。3、中文名称蒸发气英文名称B0IL-0FFGAS英文简称BOG所属分类石油化工BOG 即 Boil Off Gas,是指低温液体、如 CNG (-162°C )、低温丙烷(-40 -42°C )、低温丁烷(O -2°C)等在储罐内吸收外界热量后挥发而成的气体，在本发明中指的是CNG蒸发产生的甲烧气。4、沃伯指数(Wobbe Index,简称WI)，该指数是燃气发热量、比重和燃烧温度的函数，具体计算方法参见式(I)。
沃伯指ft·O)其中LHV为低发热量；Mwgas为燃气的比重；Tgas为燃气的绝对温度(兰金度)。当Tgas需要被设定为目标温度(即Tl)时，可以参照下式(2)来计算。
B^UE Ti(2)
(WI)P* 且其中WI是燃气的沃伯指数的目标值，而M是燃气的比重(同式(I)中的Mwgas)。本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种可燃冰发电设备，其包括能源耐高压存储器、转化器、内燃机和发电机，具体是将地下采取的可燃冰，经转化器分解出压缩天然气CNG，再通过输送管输送到高压存储器，耐高压存储器由设置在终端的单片机调节阀控制，CNG推动内燃机做功并带动发电机发电，可依据需要调节单片机调节阀开关控制出气流量，不需要时可由单片机调控。本发明提供的可燃冰发电设备，与目前技术相比具有如下优点1立方米可燃冰可以释放出164立方米的压缩天然气即CNG，开采出来就利用，不怕可燃冰被分解，依需要调节出气量，不会造成不必要的资源浪费。更具体的，本发明提供了一种可燃冰发电机和发电站，即使在BOG生成速率变化时，本发明的可燃冰发电机和发电站也能够可靠地实现连续运行。本发明的可燃冰发电机和发电站，具体包括(a)具有燃气轮机和发电机的燃气轮机发电单元；(b)将可燃冰一汽化CNG作为燃气供应到该燃气轮机发电单元的CNG汽化设施；(c)从CNG汽化设施延伸到燃气轮机发电单元的燃气供应管道；(d)设置在燃气供应管道上CNG汽化设施和燃气轮机单元之间的燃气加热/冷却设备，被设计成加热/冷却被导入燃气轮机发电单元的燃气；(e)检测燃气的发热量的多个发热量检测器； (f)连接在燃气供应管道上燃气加热/冷却设备和燃气轮机单元之间的温度检测器，用于检测燃气的温度；(g)燃气加热/冷却设备的温度控制设备，用于控制供应到燃气轮机发电单元的燃气温度，该温度控制设备具有另一方面，提供一种用于可燃冰一汽化CNG发电设备的燃气温度控制系统，发电设备具有包括燃气轮机和发电机的燃气轮机发电单元，被设计成将汽化CNG作为燃气供应到燃气轮机发电单元的CNG汽化设施，以及从CNG汽化设施延伸到燃气机发电单元的燃气供应管道，系统包括 (a)连接在燃气供应管道上CNG汽化设施和燃气轮机单元之间的燃气加热/冷却设备，被设计成加热和冷却被导入到燃气轮机发电单元的燃气；(b)被设计成检测燃气的发热量的多个发热量检测器；(c)连接在燃气供应管道上燃气加热/冷却设备和燃气轮机单元之间的温度检侧器，被设计成检测燃气的温度；(d)燃气加热/冷却设备的温度控制设备，被设计成控制供应到燃气轮机发电单元的燃气的温度，温度控制设备具有连接到发热量检测器的目标温度计算器，被设计成接收燃气的发热量并计算被导入到燃气轮机发电单元的燃气的目标温度；以及连接到目标温度计算器和燃气加热/冷却设备的命令发生器，被设计成接收燃气的目标温度和由温度检测器检测到的燃气的温度信号，并通过比较目标温度和燃气的温度来生成控制燃气加热/冷却设备的命令。连接到发热量检测器的目标温度计算器，用于接收燃气的发热量并计算被导入到燃气轮机发电单元的燃气的目标温度；命令生成器，用于接收目标温度和由温度检测器检测到的燃气的温度信号，并通过比较目标温度和燃气温度来生成控制燃气加热/冷却设备的命令。
图I可燃冰发电机的框示意图；图2实施例2所述的可燃冰发电站的方框示意图；图3可燃冰发电站的温度控制设备的方框示意图；图4实施例3所述的可燃冰发电站的方框示意图5实施例3所述的可燃冰发电站的方框示意图；图6实施例3所述的温度控制设备的方框示意图；图7实施例4所述的可燃冰发电站的方框示意图；图8是典型的可燃冰分解CNG燃气轮机发电单元的方框示意图。附图标记说明图I的附图标记说明I，高压存储箱、2，内燃机、3，发电机，4、电阻调节阀，5、终端，7地下开采设备，8、转化机构。图2——8的附图标记说明
·
I、CNG贮罐，2、增压泵，3、汽化器，4、BOG出口阀，5、发热量检测器，6、燃气供应管道，7燃气加热/冷却设备，8、温度检测器，10、燃料控制阀，11、燃气轮机发电单元，14、温度控制设备，15、目标温度计算单元，16、命令生成器，17、动态特性模型，30、压缩机，31、压缩空气，32、燃烧室，33、CNG燃料，34、高温高压燃烧气体，35、燃气轮机，36、发电机，40、CNG汽化设施，41、发电设施，151、目标温度计算器，152、目标温度计算器，153、变化检测器，154、开关，161、比较器，162、PID计算器，Tl、目标温度信号，T2、检测到的温度，4C、公共BOG压缩机。
具体实施例方式以下结合实施例进一步说明本发明。实施例I :可燃冰发电机的框示意图本发明提供了一种可燃冰发电机，附图I为可燃冰发电机的框示意图；下面结合附图对本发明做进一步说明地下开采设备7开采出的可燃冰能源经过转化机构8的转化出的CNG，由输送管道6进入耐高压存储箱I中存放，CNG的出气量通过一电路由电阻调节阀4控制，CNG带动内燃机2做功，再由内燃机2带动发电机3发电，依据所需用电量来移动设置在终端的电阻调节阀4控制出气量，当需要大功率运转时，可调小电阻调节阀4，增加CNG出气量，增加内燃机2的燃料，以获得较大电量，当电流需求量减少时，可调大电阻调节阀4，减少CNG出气量，减少内燃机2燃料，以获得小电量，不需要使用时可将电阻调为最大。本发明应用于现实生活中，依据需要调节CNG出气量，不会造成不必要的资源浪费，与目前技术相比1立方米可燃冰可以释放出164立方米的CNG燃气，开采出来就利用，不用担心可燃冰被分解掉。实施例2 :可燃冰发电站的方框示意图本发明提供了一种可燃冰发电站，图2为可燃冰发电站的方框示意图；该可燃冰发电站具有CNG汽化设施40和发电设施41。CNG汽化设施40具有多个CNG贮罐I。这些CNG贮罐是绝热的。各CNG贮罐I通过各自的BOG出口阀4被连接到公共BOG压缩机4C。各CNG贮罐I也通过各自的增压泵2连接到汽化器3。燃气供应管道6从BOG压缩机4C和汽化器3延伸到发电设施41。在发电设施41中，燃气供应管道6通过燃料控制阀10延伸到燃气轮机发电单元11。发热量检测器5被安装在燃气供应管道6上，其可以是用于检测或计算燃气发热量的热量计或气体色谱仪，位于CNG汽化设施40和燃料控制阀10之间。燃气加热/冷却设备7设置于燃气供应管道6上，发热量检测器5和燃气控制阀10之间。温度检测器8被安装在燃气供应管道6上燃气加热/冷却设备7和燃料控制阀10之间，以便检测燃气加热/冷却设备7的出口处的燃气温度。温度控制设备14分别连接于发热量检测器5、温度检测器8和燃气加热/冷却设备7。其中，温度控制设备14的具体结构参见实施例3和图3、图6。图8是典型的可燃冰分解CNG燃气轮机发电单元11的结构示意图。在燃气轮机发电单元11中，被压缩机30压缩的压缩空气31在燃烧室32中与燃料或CNG燃料33混合。燃烧室32燃烧CNG燃料33来产生高温高压燃烧气体34。这种燃烧气体34被导入到燃气轮机35来转动转子，其中的转动能量被传输到发电机36来产生电力。实施例3 :可燃冰发电站的温度控制设备14的方框示意3为可燃冰发电站的温度控制设备的方框示意图，其工作原理为目标温度计算器151从发热量检测器5接收发热量信号，更具体地讲，接收低热量(LHV)信号，并借助表达式(2)计算目标温度Tl，以便使表达式(I)表示的沃伯指数保持基本不变。温度计算器151将Tl信号传送到命令生成器16。
权利要求
1.一种可燃冰发电站，其特征在于该发电站具有CNG汽化设施40和发电设施41 ;其中，CNG汽化设施40具有多个CNG贮罐I，各CNG贮罐I通过各自的BOG出口阀4被连接到公共BOG压缩机4C，各CNG贮罐I也通过各自的增压泵2连接到汽化器3，燃气供应管道6从BOG压缩机4C和汽化器3延伸到发电设施41 ;在发电设施41中，燃气供应管道6通过燃料控制阀10延伸到燃气轮机发电单元11，发热量检测器5被安装在燃气供应管道6上，位于CNG汽化设施40和燃料控制阀10之间；燃气加热/冷却设备7设置于燃气供应管道6上，发热量检测器5和燃气控制阀10之间；温度检测器8被安装在燃气供应管道6上燃气加热/冷却设备7和燃料控制阀10之间，以便检测燃气加热/冷却设备7的出口处的燃气温度；温度控制设备14分别连接于发热量检测器5、温度检测器8和燃气加热/冷却设备7。
2.根据权利要求I所述的可燃冰发电站，其特征在于温度控制设备14包括目标温度计算器151和命令生成器16 ;发热量检测器5是用于检测或计算燃气发热量的热量计或气体色谱仪。
3.根据权利要求I或2所述的可燃冰发电站，其特征在于燃气轮机发电单元11的结构如图8所示；在燃气轮机发电单元11中，被压缩机30压缩的压缩空气31在燃烧室32中与燃料或CNG燃料33混合，燃烧室32燃烧CNG燃料33来产生高温高压燃烧气体34，该燃烧气体34被导入到燃气轮机35来转动转子，其中的转动能量被传输到发电机36来产生电力。
4.根据权利要求3所述的可燃冰发电站，其特征在于发电机36的结构如图I所示；其具体运行方式为地下开采设备7开采出的可燃冰能源经过转化机构8的转化出的CNG，由输送管道6进入耐高压存储箱I中存放，CNG的出气量通过一电路由电阻调节阀4控制，CNG带动内燃机2做功，再由内燃机2带动发电机3发电，依据所需用电量来移动设置在终端的电阻调节阀4控制出气量，当需要大功率运转时，可调小电阻调节阀4，增加CNG出气量，增加内燃机2的燃料，以获得较大电量，当电流需求量减少时，可调大电阻调节阀4，减少CNG出气量，减少内燃机2燃料，以获得小电量，不需要使用时可将电阻调为最大。
5.一种可燃冰发电机，其特征在于其结构如图I所示；其具体运行方式为地下开采设备7开采出的可燃冰能源经过转化机构8的转化出的CNG，由输送管道6进入耐高压存储箱I中存放，CNG的出气量通过一电路由电阻调节阀4控制，CNG带动内燃机2做功，再由内燃机2带动发电机3发电，依据所需用电量来移动设置在终端的电阻调节阀4控制出气量，当需要大功率运转时，可调小电阻调节阀4，增加CNG出气量，增加内燃机2的燃料，以获得较大电量，当电流需求量减少时，可调大电阻调节阀4，减少CNG出气量，减少内燃机2燃料，以获得小电量，不需要使用时可将电阻调为最大。
全文摘要
一种可燃冰发电设备，该发电设备具体包括可燃冰发电机和发电站，其中发电站的结构中包括了发动机，其是利用可燃冰分解后产生的压缩天然气即CNG为燃料，是得开采出得可燃冰直接投入到发电生产中，提高使用率，无需运输，节约大量的运输成本，并且，可燃冰产生的CNG燃烧后无污染，达到环保的效果。本发明提供的可燃冰发电设备是在现有技术的基础上进行结构上的优化改进，其制造工艺相对简单、制造成本较低，能够可靠的连续运行。
文档编号F02M21/02GK102817713SQ201210323240
公开日2012年12月12日 申请日期2012年9月5日 优先权日2012年9月5日
发明者韩中枢, 陈飞鹏, 陈辉煌 申请人:韩中枢