[发明专利]利用天然气压力能发电及冷能回收的工艺和装置

说明书

本发明公开一种利用天然气压力能发电及冷能回收的装置，包括水循环系统，PLC控制装置，以及依次连接的调压发电一体机，半导体温差发电装置，制冰装置和出口换热器；本发明还公开一种利用天然气压力能发电及冷能回收的工艺，该工艺利用天然气调压门站的天然气压力能进行发电，半导体温差发电装置利用低温天然气进行发电，又设置制冰装置进行制冰，双重发电装置获得电力，同时生产大量的工业用或食品用冰，对天然气调压过程中产生的能量进行充分的利用，大大降低天然气调压门站的运营成本。本发明配合PLC控制装置对调压发电一体机进行智能控制，保证了利用天然气压力能发电及冷能回收的装置整体的稳定运行。

技术领域

本发明涉及天然气压力能利用领域，具体涉及利用天然气压力能发电及冷能回收的工艺和装置。

背景技术

2014年我国天然气消费量达到1761亿立方米，2015年消费量为1920亿立方米，2016年消费量为2058亿立方米，截止2016年底，全国天然气分输站近300座，门站数量约3400座。而在分输站、门站的调压过程中，蕴藏着丰富压力能资源。通过对天然气管网中巨大的余压余能资源的回收利用，可以广泛应用于发电、调压储气、制冷、生产LNG等多种用途。但现阶段对于天然气余压(压力能)发电技术应用较少，少数现有的利用压力能发电的设备对压力能的利用不够充分。

中国专利文献CN 103422899 B公开了小型天然气管网压力能发电的工艺及装置。该装置的高压管网通过管道与膨胀机的进气口连接，膨胀机的排气口与温度平衡器的进气口通过管道连接；温度平衡器出口通过管道与中低压燃气管网连接；膨胀机的主轴与变速箱连接，变速箱与发电机连接，发电机与变压同步器连接；持续稳定为可间断、封闭性、1‐5kW小功率用户供给220V/380V稳定电源。但是该技术仅仅利用压力能进行发电，膨胀机输出的低温天然气没有再进行充分利用，造成冷量的浪费，增加了压力温度平衡器的工作量，降低了压力温度平衡器的使用寿命。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种压力能发电以及冷能双重回收利用，天然气压力能利用率高的压力能发电及冷能回收的装置。本发明的另外一个目的是提供一种利用天然气压力能发电及冷能回收的工艺。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种利用天然气压力能发电及冷能回收的工艺，主要包括：

(1)高压天然气进入调压发电一体机，高压天然气在调压发电一体机内膨胀降压，在降压过程中，气体在膨胀机内膨胀做功，带动发电机输出电能；

(2)膨胀后的低温天然气从膨胀机输出进入半导体温差发电装置，半导体温差发电装置利用内外温差发电输出电能；

(3)经过半导体温差发电装置内部循环后的低温天然气输出至制冰装置，水循环系统的循环水进入制冰装置进行降温制冰；

(4)制冰装置输出的天然气进入出口换热器，与压缩机循环水进行换热，出口换热器输出复热后温度≥5℃的天然气并入城市天然气管网。

作为优选，所述膨胀机输出的天然气温度为-60℃～-20℃。

本发明还涉及实现上述工艺的一种利用天然气压力能发电及冷能回收的装置，包括水循环系统，PLC控制装置，以及依次连接的调压发电一体机，半导体温差发电装置，制冰装置和出口换热器；所述调压发电一体机包括膨胀机，连接在膨胀机上游的第一调压阀和连接在膨胀机下游的发电机，高压天然气经过第一调压阀进入膨胀机膨胀做功，带动发电机输出电能，膨胀机输出低温天然气；所述半导体温差发电装置包括本体，设置在本体内部的制冷盘管和设置在本体侧壁的温差发电芯片组，所述膨胀机输出的低温天然气经过制冷盘管循环后输出至制冰装置，所述温差发电芯片组输出电能；所述制冰装置输出的天然气进入出口换热器升温后输出并入城市天然气管网；所述水循环系统的循环水一路进入制冰装置内制冰，一路进入出口换热器换热后从出口换热器排出。