从燃气分配中回收能源

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长距离州际天然气管道通常在700至1,000 psi的压力下运行，以在给定的管道尺寸下获得最大的效率和体积。然而，这种压力不适合本地分配到个人家庭和企业。闸口站从输电线中提取高压气体，并将其降低到160至180 psi用于分配，在后期阶段和个人用户站点还会进一步降低。

传统上，在这种应用中降低压力的方法是使用简单的节流阀。由于甲烷是一种非理想气体，这种压力的降低会产生主要的冷却效果，可能会冻结阀门，扭曲管道，并导致其他与冷有关的问题。为了解决这个问题，闸口站通常有一个锅炉和热交换器来加热阀门前的气体。不幸的是，当使用这种方法时，大量的能量被浪费了，更不用说以燃烧锅炉所需的气体的形式消耗了。

随着能源成本的上升，管道公司一直在寻找利用涡轮或往复式发动机代替节流阀来利用能源的方法。这就产生了电力，虽然只是压缩站进入气体的一小部分，但任何回收的能量都是有益的。然而，闸门站采用这种方法，以一种方式捕获最多的能量可能发现，锅炉必须被打开，以补偿更高的冷却涡轮，所以获得的免费电力部分抵消了增加的燃气在锅炉中使用。尽管如此，收益通常是正的，尽管这种投资的回报时间足够长，管道运营商并没有广泛接受这一想法。

添加燃料电池

燃料电池以其将氢有效地转化为电和热的能力而闻名，当两者结合起来时，效率水平可以达到85%，使该技术成为商业发电方法的最高水平。此外，燃料电池在天然气上运行良好，每单位燃料消耗和碳排放比任何燃烧技术产生更多的电力。FuelCell Energy和天然气管道运营商Enbridge公司看到了将这些元素组合在一起的潜力，创造了一个更有效的包，可以从管道减压过程中获取最大数量的能量。

DFC-ERG(直接燃料电池-能量回收发电)系统使用涡轮膨胀器与燃料电池并联运行，从而产生电力。来自燃料电池的热量被用来代替传统的锅炉，在到达涡轮机之前加热气体。该技术包包括必要的控制装置和电力调节设备，以从发电机中获取交流和从燃料电池中获取直流电，并将其组合成三相交流并网配电。燃料电池能源公司和Enbridge合作拥有这项技术，后者支持市场营销。

串联使用涡轮膨胀器和燃料电池的概念利用了这两种技术的独特优势来获得最大的效率

正常运行时，不使用常规减压阀和锅炉;但是，它们将被保留作为中断时的备份。

第一个装置位于安大略省多伦多的Enbridge工厂，目前正处于建设的最后阶段，将在2007年底前投入使用。这个中等规模的试验电站将产生2.2兆瓦的电力，使用涡轮膨胀机和1.2兆瓦的燃料电池电站的组合。燃料电池的热量输出将取代一个单独的锅炉，在气体到达涡轮机之前对其进行预热。

下一次安装，将扩大到商业生产水平，计划在米尔福德，康涅狄格州。它将使用功率为7.2的更大的燃料电池装置。考虑到闸站本身的电力消耗相对较低，这些设施产生的大部分能源可能会在当地电网上出售。

按照商业发电标准，这种电厂的效率是很高的。考虑到燃气加热和减压的所有权衡后，根据所产生的电力和该站消耗的燃气量，预计效率将达到60%至65%。这比任何燃烧技术都要高，在实用规模上很少超过45 - 50%。

“最大的挑战是吸引管道公司并让他们感兴趣，”燃料电池能源公司业务发展副总裁约翰·弗朗西斯卡纳(John Franceschina)说。“由于排放站通常位于能源需求高、供应有限、排放标准严格的主要地铁地区附近，DFC-ERG非常适合。”

燃料电池的效率是有代价的。虽然情况正在改善，但熔融碳酸盐燃料电池每千瓦时的总成本仍然在0.15美元左右，因为初始成本很高。虽然不断上涨的汽油价格倾向于高效技术，但燃料电池通常需要补贴才能让用户完成最初的购买。

“除了联邦投资税收抵免外，能源技术补贴项目也可获得，但因州而异，”燃料电池能源公司战略营销执行董事安迪·斯科克(Andy Skok)说。“天然气分销商必须明白，我们正在采取净负的方式，他们只是燃烧天然气，并为管道创造一个新的输送效率水平。”

作者信息

Peter Welander是过程工业编辑。打电话给他。PWelander@cfemedia.com

康涅狄格规定100

2003年，康涅狄格州通过立法，启动了支持可再生能源发电的100计划。根据该法案，康涅狄格州的两家主要公用事业公司必须与开发商签订长期电力购买协议，购买不少于100兆瓦的I类可再生能源。该项目之所以成立，是因为没有长期合同，大型可再生能源项目很难融资。在实施过程中，康涅狄格清洁能源基金(CCEF)负责向开发商发出提案请求，并进行初步筛选和分析，以选择将使康涅狄格所有消费者受益的项目。经甄选后，将最佳项目转发给CL&P和UI进行进一步审核和采购协议谈判。公用事业管制部核可的那些协定也从CCEF获得经费。

该计划的项目包括燃料电池、生物质能、风能和其他“绿色”发电技术。最终，该项目希望提供一种方法，使替代能源在商业上长期可行。

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