[发明专利]一种低能耗复合式天然气液化调峰系统与方法

说明书

本发明公开了一种低能耗复合式天然气液化调峰系统与方法，该系统包括预冷换热器、流量分配器、主换热器、天然气膨胀机、第一混合器、气液分离器以及LNG压力储罐；所述预冷换热器设置有第一进气口，所述预冷换热器的第一出气口与流量分配器的气体进口相连，所述流量分配器的第一气体出口与主换热器的第一进口相连，所述主换热器的第一出口与气液分离器的进口相连，所述气液分离器的闪蒸汽出口与第一混合器的第一进料口相连，所述气液分离器的LNG出口与LNG压力储罐的LNG进口相连。本发明的系统充分利用了干线管道的富余压力能，实现了天然气低液化率条件下的零能耗调峰。

技术领域

本发明涉及液化天然气的技术领域，具体涉及一种低能耗复合式天然气液化调峰系统与方法。

背景技术

随着大气污染问题日益凸显，我国对清洁能源的需求愈发迫切。天然气是可大规模利用的洁净能源，其主要运输方式是采用管道进行长距离输送，天然气管道的建设将为我国的经济发展助力。长距离输气管道的设计需满足沿线用户的最低供气压力需求，由于各用户的供气压力具有差异，因此在向较低压力需求的用户分输天然气时，该处的实际供气压力与供气最低需求压力之间产生了差值。一般地，天然气直接在分输站经调压撬进行节流降压，再由城市门站调压、加臭后进入城市燃气输配系统，存在如下不足：一是直接进行天然气调压，造成了压力能的浪费；二是管道储气量有限，而储气库调峰具有地理条件限制，对于无条件可利用储气库的干线管道，为了平衡管输气的供需量，需要采取的天然气液化与再气化的调峰方式。

目前已经在我国实现应用的液化方法主要有：

(1)级联式液化工艺，即利用多种纯烃组分的制冷温度，逐级对天然气进行冷却，最终实现液化，该工艺的比功耗在0.38kWh～0.45kWh之间。其优点是：①能耗低；②每一阶制冷剂为纯物质，无组分配比问题；③技术成熟，操作稳定。其缺点是：①机组多，流程复杂；②附属设备多，需要配有专门生产和储存多种制冷剂的设备；③管道和控制系统复杂，维护不便。

(2)带丙烷预冷的混合制冷剂液化工艺，即采用多种烃类及轻组分配制变温气化工质，使得混合制冷剂在同一压力下具有连续的、变化的制冷温度。该流程具有如下优点：①机组设备较少，流程较为简单，投资省；②管理方便；③混合制冷剂组分可以部分或全部从天然气本身获取或补充；其缺点为：①能耗较高，比级联式工艺高10％～20％；②混合制冷剂的合理配比较困难；③流程计算需提供可靠的各组分平衡数据，计算困难；

(3)差压式直接膨胀液化工艺，该工艺直接采用天然气作为制冷工质，具有①流程简单、调节灵活、工作可靠、易启动、易操作等优点。其缺点为：①流程的液化率很低，难以实现大规模液化；②流程受到低压用户的限制；

(4)氮气膨胀制冷液化工艺，该工艺采用氮气或氮气与甲烷的混合物作为制冷工质，该工艺的优点是：①制冷循环为闭式循环，冷剂与天然气隔离；②液化率高、装置体积小、操作方便、灵活性强。工艺的缺点为：①比能耗较高，比级联式液化工艺高出70％以上。

鉴于以上技术现状，有必要提出一种低能耗、可调液化率、设备投资适中、能适用于无储气库条件的干线管道天然气液化、储存与再气化方法，实现降低调峰成本，提高干线管线调峰适应能力。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术的不足，而提供一种低能耗复合式天然气液化调峰系统与方法，该系统充分利用了干线管道的富余压力能，实现了天然气低液化率条件下的零能耗调峰。

为实现上述目的，本发明提供一种低能耗复合式天然气液化调峰系统，包括预冷换热器、流量分配器、主换热器、天然气膨胀机、第一混合器、气液分离器以及LNG压力储罐；