[实用新型]一种天然气调压门站压力能回收综合利用系统

说明书

本实用新型公开了一种天然气调压门站压力能回收综合利用系统，该系统包括天然气预处理器、调压阀组、前加热器、天然气膨胀机、发电机、后加热器、油分离器、油过滤器、油泵、载冷剂泵、载冷剂储箱、换热器、冷却塔、冷却水泵、用冷单元。本实用新型综合回收天然气压力能产生电能和冷能，且所回收的冷能经过载冷剂子系统和冷却水子系统直接用于企业内部工艺冷却相关用冷负荷，减少企业原有冷却塔冷却负荷，具有天然气压力能整体回收利用效率高、经济效益确定等优点，尤其适用于工业企业或工业园区天然气调压门站中的压力能及冷能回收利用，具有非常大的社会效益及经济效益。

技术领域

本实用新型涉及管道天然气压力能回收领域，具体地指一种天然气压力能及冷能回收综合利用系统。

背景技术

天然气作为一种清洁化石能源，随着我国能源消费结构的调整以及城市化的进一步深入，我国天然气的消费量将呈现快速升高的趋势。预计到2020年天然气在我国一次能源消费中的比例将提高到10％以上，由此带来的我国天然气输气管道建设也将得到快速发展。

天然气管线输送中，在气源侧需要消耗动力驱动压气机组提高输气压力，而在用户侧则需要降压满足使用需求。目前天然气的调压方式多采用调压阀组等焓节流方式，此过程无机械能输出，高品质的压力能完全消耗在克服阀门的局部阻力上，无法得到有效利用。同时由于焦耳汤姆逊效应，经调压阀组降压后的天然气温度将降低，导致出站温度低于标准要求(>5℃)的供气温度。尤其在环境温度较低的季节，节流后的温度甚至达-20℃，释放了大量冷能，在阀门中产生霜冻堵塞管道，对下游城市管网存在较大安全隐患。传统的解决方案是通过燃烧锅炉热水换热器或电伴热带提前对高压气体加热。这不仅需要消耗燃气或电能，同时造成压力能和冷能的严重浪费。

由此可见，天然气输送过程中，蕴含着巨大的天然气压力能回收利用空间。天然气余压利用技术是我国近年兴起的新兴技术，从回收天然气压力能最终获得的能源产品的角度分析，这些利用方式可以分为：(1)利用天然气压力能发电，比如公告号为CNI03334891A，CN203362233U，CN203430574U，CNI04088605A；(2)利用膨胀后天然气所具有的冷能进行制冷，比如公告号CN 101245956A，CN 101852529 A；(3)利用天然气压力能发电的同时利用膨胀后天然气所具有的冷能进行制冷，比如公告号CN 103362579A，CN 203847188U，CN106351697A，CN 105041395A。显热利用天然气压力能发电的同时利用冷能，实现天然气压力能综合回收利用的效率最高。对于天然气压力能回收所产生的电能和冷能这两种能源产品，在实际工程案例中，我们发现其冷能回收潜在经济价值相当于甚至超过其回收的电能经济价值。此外电能作为一种高品位、易传输的通用能源，很容易被企业自用或并入国家电网消耗掉，不存在产品滞销的问题。而对于冷能目前公开专利中回收消纳的主要方式是制冰。利用天然气膨胀降温产生的冷能制冰在技术上不存在障碍，但却存在对冰的市场需求不足造成所制冰滞销的可能。因此合理选择冷能利用方式是决定天然气压力能回收项目整体经济可行性的重要因素。

实用新型内容

本实用新型为解决前述问题，提出一种天然气压力能回收综合利用系统。该系统利用天然气压力能驱动膨胀机产生动力，带动发电机产生电能；同时利用载冷剂子系统对膨胀过后的天然气进行补热，使天然气温度满足下游用气要求；并利用冷却水子系统回收冷能用于满足企业内部工艺用冷需求，使冷能在企业内部消化，确保所回收冷能的经济价值。

为实现上述目的，本实用新型所设计的天然气压力能回收综合利用系统包括天然气膨胀发电子系统、载冷剂补热子系统、冷却水冷能利用子系统。