一种管网天然气压力能及冷能回收的高效利用系统的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明涉及天然气调压过程中压力能及冷能回收利用领域，尤其是涉及一种管网 天然气压力能及冷能回收的高效利用系统。
【背景技术】
[0002] 天然气作为一种清洁能源，随着国家能源结构调整，天然气的消费比重不断增加， 到2020年天然气在一次能源消费中的比例提高到10%以上，我国天然气输气管道将得到 快速发展。
[0003] 天然气长输管道一般采用高压输送，即：天然气在输送工艺过程中，需要经压气站 升至高压输送，而至用户侧则需要降压使用。目前我国已陆续建成投产的"西气东输" I线 管道压力约为lOMPa，年供气能力已逾160亿立方。"西气东输" II线压力约为12MPa，年供 气能力逾300亿立方米。西气东输各个分输站点通常有三四个用户，输送给这些下游用户 时一般都经过调压，此调压为初级调压，用户接受来气用于企业管网时需要再次调压，此次 调压称之为二次调压，还有些用户例如华润，新奥，昆仑等城市燃气公司再输送给终端用户 时的调压为三次调压。
[0004] 因此，目前在天然气长输过程中，需要消耗动力驱动压气机组提高输气压力；而在 用户侧需要采用调压阀组降压的方式，来降低输气压力。在采用调压阀调压（降压）时， 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；且经调压阀组降 压后，天然气温度降低（焦耳一汤姆逊效应），还需要额外提供热量提升天然气至合适的温 度，才能为用户使用。即天然气长输需要增压输送，降压和回温使用。
[0005] 由此可见，天然气输送过程中，蕴含着巨大的能量高效利用与节能空间。在能源资 源日趋紧张的国情下，如何采用高效的系统与装置、合适的能量利用方式，有效获取天然气 压力能是一个值得研宄的命题。
[0006] 天然气余压利用技术是我国近年兴起的新兴技术，目前，已开发出多种余能利用 技术，包括压力能储气调峰、压力能发电、天然气液化、制冷等。从可获得的能源产品的角度 分析，这些利用方式可以分为：利用天然气压力能发电、利用膨胀后天然气所具有的冷能进 行制冷，以及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等。 在能量梯级利用的要求下，利用天然气压力能发电的同时利用冷能，实现电冷能综合利用 的分布式能源系统是我国现阶段高效的能量回收方式。
[0007] 深圳市燃气集团股份有限公司徐文东、沈红萍、边海军、刘建辉、樊栓狮、陈秋雄、 陈运文、陆涵、安成名等发明的一种利用管网天然气压力能发电与制冰的方法与装置，我国 专利号为CN 102563958 A。此发明的内容主要解决的是利用天然气压力能时，获取能量形 式的单一性及天然气压力能技术的工业实际应用问题。此发明虽然可以综合利用天然气压 力能（发电的同时进行制冷），但此发明中的产品电能主要用于供调压门站办公楼和职工 生活用电，剩余部分则直接带动压缩制冷循环制冰，即消耗高品质的电能用来制冰。
[0008] 华北电力大学伦立勇、谢英柏等发明的高压天然气管路压力能在燃气轮机作功领 域的回收利用方法，我国专利号为CN101280723A。此发明主要是用于克服已有技术缺陷而 提供一种高压天然气管路压力能在燃气轮机作功领域的回收利用方法。同样是利用高压天 然气管路压力能，这里产生的冷能用燃气机组的余热进行回温，膨胀后天然气所具有的冷 能也未得到有效利用。此外，该发明只适合燃气轮机作功领域，适用场合受限。
[0009] 碧海舟（北京）石油化工设备有限公司娄世松、邸建军、沈懿桐、胡传芬等发明的 适用于高压天然气管路的发电调压装置，专利号为CN203962047U解决了对降压后的低温 天然气加热时，换热器需要安装驱动电缆，导致需要调压站建发电站的技术缺陷，以及采用 加热炉加热低温天然气的过程中消耗天然气，导致能耗高的技术缺陷。但是该专利仍没有 从根本上利用降压后天然气所具有的冷能，而是利用天然气压力能所发的电能带动空冷器 对低温天然气进行回温，消耗了系统产生的电能。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能源利用率高、 安全可靠、多重回温保护、高效节能、结构清晰、改造方便的管网天然气压力能及冷能回收 的高效利用系统。
[0011] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0012] 一种管网天然气压力能及冷能回收的高效利用系统，用以将高压天然气管路中的 天然气压力能回收发电并将管网天然气冷能回收制冰，所述的系统包括压力能回收利用装 置和冷能回收利用装置，所述的压力能回收利用装置分别与冷能回收利用装置和高压天然 气管路连接，所述的冷能回收利用装置分别与下游天然气管路和市政水管网连接，所述的 高压天然气管路与压力能回收利用装置之间设有稳压阀。
[0013] 所述的压力能回收利用装置包括脱水器、膨胀机、传动组件、发电机、放空管路和 气液分离器，所述的高压天然气管路、脱水器、膨胀机、放空管路、气液分离器和冷能回收利 用装置依次连接，所述的膨胀机还通过传动组件与发电机连接。
[0014] 所述的冷能回收利用装置包括盐水池、储水池、电加热器和太阳能集热器，所述的 气液分离器、盐水池、储水池、电加热器和下游天然气管路依次连接，所述的盐水池内设有 冰桶，所述的冰桶由储水池提供制冰用水，所述的储水池通过太阳能集热器与市政水管网 连接。
[0015] 所述的盐水池内设有第一换热器，所述的储水池内设有第二换热器，所述的第一 换热器的天然气管路、第二换热器的天然气管路、电加热器的天然气管路和下游天然气管 路依次连接，所述的第一换热器的水回路、第二换热器的水回路、太阳能集热器和市政水管 网依次连接。
[0016] 所述的冷能回收利用装置还包括融冰槽和冷库，所述的融冰槽用以将冰桶内的冰 和桶体分离，所述的冷库用以存放分离出来的冰。
[0017] 所述的储水池内还设有水温监测器，所述的水温监测器通过实时监测储水池水的 温度，从而控制太阳能集热器进行加热。
[0018] 所述的脱水器为分子筛脱水器，所述的膨胀机为透平膨胀机，所述的传动组件为 变速箱。
[0019] 该系统还包括与储水池并联的天然气支管路，当储水池不足以将天然气回温至要 求温度时，天然气通过天然气支管路至电加热器加热回温。
[0020] 本系统包括：
[0021] 1、压力能回收利用装置：在该部分，高压天然气经过稳压阀稳压及脱水器脱水之 后，进入膨胀机膨胀降压，膨胀过程中天然气的压差带动旋转机械，进而带动发电机进行发 电，所获得的电能直接上网，同时膨胀后的低温天然气经过气液分离器分离重烃后，输送至 冷能回收利用系统。
[0022] 2、冷能回收利用装置：本发明中的冷能回收利用装置是指包括盐水池、储水池、电 加热器、融冰槽、冷库、太阳能集热器、冰桶等装置组成的低温天然气回温过程，该部分利用 膨胀后低温天然气所具有的冷能进行制冰，具体过程分为两个流程进行：
[0023] 天然气流程：经气液分离器分离液化的水和重烃后的低温天然气，进入盐水池为 盐水提供冷环境，从而使盐水池内冰桶中的水结冰，在盐水池内升温后的天然气进入储水 池继续升温，同时可以提供给制冰用水进行预冷。在储水池内升温后的天然气经过电加热 器进入下游管网，正常情况下，电加热器处于非工作状态，只起到通流作用，只有储水池出 口处天然气的温度不能达到下游天然气管路的要求，电加热器才会启动加热天然气。
[0024] 制冰原材料水流程：由市政水管网供水，经太阳能集热器加热后，送入储水池内预 冷，在储水池中预冷后装入冰桶，开始制冰过程，制冰完成后，冰与冰桶在融冰槽内分离，最 终以冰的形式储存在冷库内。
[0025] 该发明是一种管网天然气压力能及冷能回收利用系统及装置，压力能回收利用系 统中所发的电能直接上网，冷能回收利用系统中，依据能源梯级利用的理念，膨胀机出口的 低温天然气首先经过盐水池升温后，进入储水池继续利用冷能，保证最大限度回收冷能；利 用太阳能集热器和电加热保障天然气的有效回温。
[0026] 工作时，高压天然气首先进入压力能回收利用装置，天然气依次经过脱水器脱水 后进入膨胀机进行膨胀降压，并利用膨胀机进出口压差带动发电机进行发电，膨胀后的低 温天然气经气液分离器分离液化的重烃后进入冷能回收利用装置，在此过程中，利用膨胀 回收利用天然气压力能的同时，实现了高压管网天然气的调压过程，接着，除去重烃之后的 低温天然气依次经过盐水池和储水池，充分进行热交换，从而回收管网天然气的冷能，最后 通过电加热器保证了低温天然气正常回温。
[0027] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0028] 一、能源利用率高：本发明代替原有调压阀组和加热回温系统工作，实现门站的调 压和回温任务，管网天然气压力能和冷能得到了有效回收利用，提高了系统能源综合利用 率。
[0029] 二、安全可靠：本发明将脱水器设置在膨胀机之前，防止降压后低温天然气在后续 流程中发生冰堵，并且在膨胀机之后，盐水池之前设置气液分离器，可以利用天然气降压导 致的温降直接分离液化的重烃，防止后续流程中的设备发生堵塞，进而保障系统能够安全、