[发明专利]一种高压天然气管网压力能回收利用系统

说明书

本发明涉及高压气体膨胀发电或制冷技术，具体为一种高压天然气管网压力能回收利用系统，它包括依次连通的高压天然气管网、预处理器（1）、膨胀机（5）以及低压天然气管网，且所述膨胀机（5）还连接有通过膨胀机驱动的工作组件，它还包括设置在预处理器（1）与膨胀机（5）之间用于在高压天然气进入膨胀机之前加热高压天然气的加热机构。采用这种系统可以为膨胀前的高压天然气提供充足的加热量，进而避免膨胀后温度过低而带来的安全隐患。

技术领域

本发明涉及高压气体膨胀发电或制冷技术，具体为一种高压天然气管网压力能回收利用系统。

背景技术

在天然气的运输过程中，高压干路管网与下游城市管网之间存在巨大的压差，需要进行降压处理。目前，常用的减压方式为等焓节流，这一过程为典型的不可逆过程，大量的可用能在此过程中被损耗掉。此外，节流后天然气的温度较低，无法满足用户的需求且容易在阀门处产生霜冻而带来安全隐患。为了避免这种情况的出现，需要对高压气体进行预热，这一过程则会额外消耗燃料或电能。

为了对高压管网的压力能进行回收，普遍的做法是利用膨胀过程替代节流过程来完成降压，在膨胀过程中，一方面可以输出机械功用来驱动发电机发电，另一方面膨胀后的气体具有比节流后更低的温度，可以用于制冷，比如制冰或天然气液化等。从这两个基本方向出发，国内出现了一些不同的天然气管网压力能回收技术。授权公告号CN104070050B的发明专利提出了一种利用高压天然气压力能回收废旧PCB的工艺与装置，利用天然气膨胀机驱动PCB粉碎设备并利用膨胀后的天然气对PCB进行冷却，该工艺可以实现机械能和冷能的同时利用，具有无污染能耗小等优点，但其应用范围非常有限。申请公布号CN103334891A的发明专利公开了一种天然气调压式发电装置，这一装置采用涡轮装置回收压力能并驱动发电机发电，但是该发明没有考虑到涡轮装置出口天然气温度过低的问题。申请公布号CN105736944A的发明专利公开了一种利用天然气压力能发电及冷能回收的工艺和装置，该发明中高压天然气进入膨胀机膨胀并带动发电机发电，膨胀机出口的低温天然气则进入制冰机制冰以实现冷能的回收以及天然气复温，该发明同样可以实现机械能和冷能的同时利用，但是没有考虑到复温前低温天然气可能带来的设备堵塞等问题。此外，在无制冰需求时，该发明中高压天然气进入膨胀机前的预热过程缺乏可靠的加热量来源。申请公布号CN105041395A的发明专利提供了一种天然气管网压力能回收综合利用系统，该系统包括三个子系统：压力能发电子系统、载冷剂子系统以及制冰补热子系统，其中压力能发电子系统使用两级膨胀，可以降低天然气补热的热源温度，此外，利用热泵为天然气补热提供热量并同时回收冷能进行制冰，该发明可以同时实现天然气膨胀发电和冷能回收制冰，但是，驱动热泵需要消耗电能，当天然气流量较低时会对整体系统的发电效率带来较大影响，此外，与发明专利CN105736944A类似，在无制冰需求时，高压天然气的补热缺乏足够的加热量来源。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高压天然气管网压力能回收利用系统，采用这种系统可以为膨胀前的高压天然气提供充足的加热量，进而避免膨胀后温度过低而带来的安全隐患。

本发明所采用的技术方案是：一种高压天然气管网压力能回收利用系统，它包括依次连通的高压天然气管网、预处理器、膨胀机以及低压天然气管网，且所述膨胀机还连接有通过膨胀机驱动的工作组件，它还包括设置在预处理器与膨胀机之间用于在高压天然气进入膨胀机之前加热高压天然气的加热机构。

采用以上结构与现有技术相比，本发明具有以下优点：在膨胀机之前设置一个加热机构，这样通过将膨胀前的高压天然气预热到较高温度，使其在膨胀后可以具有合适的温度，能够直接进入低压管道使用，从而避免了膨胀过程中或膨胀后天然气温度过低可能带来的设备堵塞等不良影响。