CN101943323A - 天然气压力差能量回收工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在天然气输送干线与支线管道之间，利用干线与支线之间的压力差(压力差从0.4MPa～25MPa之间变化)进行天然气能量回收的工艺。该工艺不但回收压力差能，而且进出该工艺装置的天然气符合原有的天然气输送的压力要求。本发明利用的途径有两种，一种是动力利用进行发电，即通过直接的方式将气体压力能转化为机械能并输出做功。另一种是利用带压气体的压力能经膨胀后制冷，生产液化天然气。

Description

天然气压力差能量回收工艺
所属技术领域
本发明涉及一种在天然气输送干线与支线管道之间，利用干线与支线之间的压力差(压力差从0.4MPa～25MPa之间变化)进行天然气能量回收的工艺。
背景技术
天然气管道是目前天然气应用过程中输送天然气的最主要手段。传统高压天然气干线、低压天然气支线间的输送供气过程是这样的：高压天然气经过高压天然气干线进入调压装置进行节流压力调节，将高压天然气降压变成低压天然气，当压力符合低压天然气支线的天然气压力输送工艺要求时，该天然气进入低压天然气支线，从而完成天然气管网间的输送供气。在该过程中高压天然气与低压天然气间的压力能量差被白白损失，而没有得到回收利用。目前天然气输送管线的干线与支线之间的压力差没有得到能量回收利用是普遍现象，从而造成巨大的能量浪费，综合运营成本较高。目前，针对该问题还没有提出解决办法。
发明内容
本发明提出一种能够解决该问题的工艺方法及装置，该工艺及装置可以实现在满足原有的输送压力要求前提下，有效的回收天然气管线间的压力差能量。这些回收的能量可以用于做功、发电、冷能利用和生产液化天然气。
由本发明所提出的天然气压力差能量回收的工艺，其工作原理基于热力学基本理论：中高压天然气中蕴涵着较高的内能，或气体压力能，在中高压天然气经过节流降压时，气体体积膨胀，可以释放大量膨胀功，这种能量是可以而且应当回收的。
本发明提出的新的能量回收利用工艺，包含两种实施方式：
(1)一种是动力利用，即直接将高压天然气送入气轮机，高压天然气通过气轮机时膨胀作功，输出机械能，可以用来发电等，同时气轮机出口的天然气压力降低，满足下游使用的压力要求。
(2)另一种是使带压天然气经过节流膨胀后制冷，同时实现压力的降低，满足下游使用的压力要求。
附图说明
本发明所涉及的工艺如图1所示：其中：1——高压天然气干线；2——调压装置；3——低压天然气支线；4——压力能回收装置(气轮机或节流膨胀制冷设备)；5——回收能量输出(冷能、热能、机械能等)；6——做功、发电、制冷、生产液化天然气等装置；7——产品输出(电能、液化天然气等)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所涉及的天然气压力差能量回收的工艺进行说明。
本发明涉及的天然气压力差能量回收的工艺由高压天然气干线1、低压天然气支线3、压力差能量回收装置4和回收能量的利用装置6组成。该工艺是在现有的调压装置2(连接高压天然气干线1与低压天然气支线3进行调压的装置，该装置无回收能量功能)旁边并联安装本发明提出的工艺管线，压力差能量回收装置4和回收能量的利用装置6组成。当投用天然气压力差能量回收的工艺时，关闭调压装置2，高压天然气干线1中的天然气进入压力差能量回收装置4，装置4可以利用压力差进行能量回收，装置4可以是气轮机，利用高、低压天然气的压力差能作功，回收和输出机械能，装置4也可以是节流膨胀装置，利用高压气体节流膨胀制冷，输出产生的冷能。装置4回收的能量5(冷能、热能、机械能等)可以进入装置6，进行发电、制冷、生产液化天然气等。装置4不但可以回收压力差能量，而且装置4出口的天然气压力降低，可以进入低压天然气支线3，其压力符合低压天然气支线3输送压力工艺要求，从而使下游供气平稳不会对管网造成影响。当天然气压力差能量回收的工艺中压力差能量回收装置4出现问题或进行维修时，切断天然气进出压力差能量回收装置4，同时开启调压装置2保证下游供气平稳不会对管网造成影响。
按以上所述，本发明提出的工艺有两种方法回收压力能，其一是动力利用，即通过气轮机将气体压力能转化为机械能。既可以带动动力设备做功又可直接发电。其二是利用高压气体的压力能经膨胀减压后制冷，既可生产液化天然气，又可利用所产生的低温流体进行发电、建设冷库或空调制冷等。当通过该工艺压力能利用后，低压天然气压力符合低压天然气支线3的天然气压力输送工艺要求时，该天然气进入低压天然气支线3，从而完成天然气管网间的平稳输送供气。
本发明提出的天然气压力差能量回收的工艺，可以用于所有天然气高低压管网间的压力能回收，当高低压管线压差大于0.4MPa时，即可实施。该工艺具有广阔的开发利用价值，为降低管道输送能耗提供有益的帮助。

Claims (5)

1.一种利用天然气输送管线的干线和支线之间的压力差进行天然气压力差能量回收的工艺，其特征是在调压装置2旁并联安装压力差能量回收装置4和回收的压力差能量的利用装置6，以及相应的联结线路。
2.根据权利要求1所述的天然气压力差能量回收装置4，其特征是可以通过两种方式进行能量回收：一种是通过气轮机作功，将天然气压力差能转化为机械能输出；一种是通过气体节流膨胀制冷。
3.根据权利要求1所述的天然气压力差能量利用装置6，可以是利用机械功的发电的发电机，和压缩机、制冷机等等；也可以是利用冷能的各种形式的热交换器，其应用之一是利用回收的冷能生产液化天然气，或者是在节流膨胀致冷过程中直接生产液化天然气。
4.根据以上权利要求所述的天然气管线压力差能量回收工艺，在用于利用机械功发电时，可以提供场站所需全部电力，并向外输出电力；在用于通过压力差能量回收制冷时，可以直接产生-170℃～0℃的低温流体并利用其冷能生产液化天然气，或为冷库供冷。
5.根据以上权利要求所述的天然气压力差能量回收的工艺，可以使用在管线压差在0.4MPa～25MPa之间任何输气管线。
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