[发明专利]利用天然气管网压力能为原料天然气增压的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用天然气管网压力能为原料天然气增压的方法及装置，即利用高低压天然气管网之间的压力差，为净化及液化处理前的天然气增压，不需额外的压缩功耗。

背景技术

管输天然气一般以高压方式通过长输管道输送到下游城市管网，在供给到终端用户前通常需要进入天然气门站，通过调压设备进行降压处理，以便天然气的压力能够与用气设施匹配。高压天然气内蕴含着巨大的压力能，在通过调压设备调压的过程中，这部分压力能往往被白白的浪费掉。另外，由于天然气急剧降压、降温，很容易对调压设备及管道设备的安全运行构成威胁而需要引入加热设施对降温后的天然气进行加热，造成能量的浪费。如果将这部分压力能加以利用，不但可以获得可观的收益，也能降低天然气的损耗提高天然气的利用率。高压天然气压力能的利用，可以通过膨胀机等装置来实现的。

CN202209192U公开了一种天然气差压发电装置，设置在高压天然气管线与低压天然气管线之间，包括至少一透平膨胀机，所述透平膨胀机的进气端与所述高压天然气管线连通，所述透平膨胀机的排气端与所述低压天然气管线连通；由所述透平膨胀机驱动的发电装置；天然气加热器，所述天然气加热器连通设置在所述高压天然气管线与所述透平膨胀机的进气端之间。

CN202791338U公开了一种管输天然气压力能回收装置，在高压天然气管路和低压天然气管路之间并联多路透平膨胀机组，透平膨胀机组依次由流量计、控制阀、膨胀机串联组成；膨胀机输出轴连接有动力装置进行能量回收。

发明内容

本发明的目的在于提出一种利用天然气管网压力能为原料天然气增压的方法和装置，充分利用高压天然气与下游低压管网之间的压力差，借助来自现有的天然气门站的高压天然气降压时产生的压力能为液化天然气工厂的原料天然气增压，无需额外的压缩功耗，同时回收高压天然气降压产生的冷量；由于提高了原料天然气的压力，液化工厂的能耗显著降低，另一方面也降低了门站的负荷。

具体而言，本发明的第一个方面，提供一种利用天然气管网压力能为原料天然气增压的方法，

来自液化工厂的原料天然气进入增压透平膨胀机的压缩端增压，增压后的天然气经换热器冷却后进入下游的天然气净化及液化系统；来自门站的高压天然气进入增压透平膨胀机的膨胀端膨胀降压，降压后的天然气经所述换热器回收冷量后进入门站调压后的低压天然气管网。

所述增压透平膨胀机的压缩端可以采用一级或二级或三级增压，膨胀端可以相应采用一级或二级或三级膨胀，各级膨胀后的气体分别与各级压缩后的气体在换热器中换热，实现各级膨胀后的气体的复热及各级压缩后气体的降温。

作为所述利用管网压力能为天然气增压的方法的一种优选实施方式，该方法包括：

来自液化工厂的原料天然气（例如压力为2.0～6.0MPaG）进入增压透平膨胀机的压缩端（一级压缩）进行压缩增压（例如增压至4.5～8.5MPaG，优选5～8MPaG，更优选5.5～7.5MPaG），增压后的天然气经换热器冷却（例如至35～45℃）后进入下游的天然气净化及液化系统；

来自门站的高压天然气（例如压力为2.0～6.0MPaG）进入增压透平膨胀机的膨胀端（一级膨胀）进行膨胀降压（例如降压至0.3～1.6MPaG，优选0.5～1.5MPaG，更优选0.7～1.2MPaG），降压后的低温天然气进入换热器回收冷量（与增压后的原料天然气换热，例如复热温度升至10～40℃）后，进入门站调压后的低压天然气管网。

作为所述利用管网压力能为天然气增压的方法的另一种优选实施方式，该方法包括：

来自液化工厂的原料天然气（例如压力为2.0～6.0MPaG）进入增压透平膨胀机的压缩端进行二级压缩增压，第一级增压（例如增压至3.0～7.2MPaG，优选3.5～7.0MPaG，更优选4.0～6.5MPaG）后的天然气经第一台换热器冷却（例如至35～45℃）后进入压缩端第二级增压，第二级增压（例如增压至4.5～8.5MPaG，优选5～8MPaG，更优选5.5～7.5MPaG）后的天然气进入第二台换热器冷却（例如至35～45℃）后进入下游的天然气净化及液化系统；