[发明专利]用于天然气调压的余压发电冷能回收利用复温系统

说明书

本发明公开了一种用于天然气调压的余压发电冷能回收复温系统，换热器A（3）热侧进口通过管线与过滤器（2）相连，过滤器（2）入口前管线上设有切断阀（1），换热器热侧出口通过设有调节阀（4）的管线与膨胀机（5）相连，膨胀机（5）的动力轴通过联轴器与齿轮箱（6）相连。齿轮箱（6）经过联轴器与发电机（7）相连；膨胀机（5）工质出口通过管线与换热器B（8）相连，汽化器（8）经过管线与换热器A（3）冷侧入口相连，换热器A（3）冷侧出口管线上设有出口切断阀（9）。本发明具有实现压力能的有效回收利用、能量梯级利用，节能减排的特点。

技术领域

本发明涉及机械技术领域，具体来说涉及一种用于天然气调压的余压发电冷能回收利用复温系统。

背景技术

全球范围内天然气占一次能源消费比重约为24.9%，而我国天然气所占比重为5.1%，与国际平均水平存在较大差距。天然气与煤和石油相比污染更少，我国将不断增加天然气在一次能源消费中的比重。随着中俄天然气管线的开通，我国天然气消费所占比重还会大幅度提高，在2019年年底中俄管线北段已投产，中线及南线将于近年开通，年输气量将突破380亿立方米。

为了节约输气管线的建设成本，长距离的输气管线都采用高压输气管线，基本上输气距离在100km以上的输气管线压力都在5MPa以上，而作为最终用户的城市燃气管网压力最高只有4.0MPa，而民用天然气管网压力更低，为0.01MPa，天然气的压力需要通过逐级减压达到用户所需的压力等级才能利用。

目前往往直接利用减压阀降压，降压后的天然气温度较低，不仅将压力能白白浪费，而且还对后续管线造成低温结冰堵塞等安全隐患。而利用天然气余压发电冷能回收利用复温系统可以回收压力能发电并获得冷能，实现冷电联产，提高能源利用率，减少管网振动及噪音，提高管网运行的稳定性。

授权公告号为CN104088605的发明专利公开了一种能够实现压力能发电和利用热泵对天然气加热的系统，该专利在气井压力能利用的基础上考虑到了节流后天然气温度过低的问题，采用压力能发的电再次驱动热泵对低温天然气进行加热。这种方式虽然解决了出口天然气温度过低的问题，但是消耗了大量的电能且未能实现冷能回收。

授权公告号为CN103334891A的发明专利公开了一种天然气调压发电系统，该系统利用涡轮回收剩余的天然气压力能，这种方式回收了压力能没有浪费，但是对于冷能回收以及节流后低温天然气对下游管网的温度影响未考虑，易引起管网的冰堵，造成能量浪费，效率不高。

授权公告号CN210396824的实用新型专利公开了一种天然气余压能量的梯级利用系统，该系统使用透平膨胀机实现发电，所发出的电量用于给电加热器供电对低温天然气进行复温，利用膨胀后的天然气所携带的冷量进行冷能回收利用。这种方法在一定程度上实现了能量的梯级利用，但是对于出口处低温天然气的处理上采用了所发出的电能进行复温，造成了能量的消耗，浪费能源，效率依然不高。

高压天然气经过节流膨胀后实现降压，但同时会降低到比较低的温度，目前的处理方式是将这部分冷能直接释放，并且还需要通过水套炉或者水浴加热器等设备消耗燃气或者电能对出口物流进行加热，浪费了能源。而当前的研究集中于将这部分冷能回收，但是仅仅通过制冰机等冷能回收系统处理后的天然气温度仍然很低，并不满足下游管网运行的相关国家标准要求，低温天然气回到管网系统后仍然会造成冰堵等安全隐患，并不具备实际应用意义。

发明内容

本发明的目的在克服上述缺点而提出的一种实现压力能的有效回收利用、能量梯级利用，节能减排的用于天然气调压的余压发电冷能回收利用复温系统。