CN110159378A - 一种天然气余压冷能利用*** - Google Patents

Abstract

本申请涉及天然气调压的技术领域，尤其涉及一种天然气余压冷能利用***。本申请包括：第一调压装置和第一海水淡化装置；所述第一调压装置包括第一稳压阀、第一预冷器、温度调节器、第二稳压阀、第一膨胀机、第一发电机和第一热交换器；所述第一海水淡化装置包括过滤器、第一结晶器和第一储冰器；本申请提供的天然气余压冷能利用***可以利用天然气调压过程中释放的余压进行发电，释放的冷能将进行海水淡化。

Description

一种天然气余压冷能利用***

技术领域

本申请涉及天然气调压的技术领域，尤其涉及一种天然气余压冷能利用***。

背景技术

天然气作为一种清洁能源，我国对其有巨大需求。天然气资源主要主要分布在我国西部地区，而东部沿海地区对天然气的需求量比较大。天然气陆上输送大都通过高压输送管道输送。我国大多数天然气高压输气管道压力在8Mpa～12Mpa范围内，高压天然气在进入表压力为2.5Kpa用户管网前需先经过调压站进行调压，在调压过程中，其中蕴藏着巨大的能级变换。若输气压力从10Mpa降至2.5Mpa，天然气的比压力损失为230KJ/Kg，2.5Mpa的天然气降低至0.2Mpa-0.4Mpa过程中，压力损失为330KJ/Kg-590KJ/Kg，0.2Mpa的天然气降低至2.5Kpa过程中，损失为167KJ/Kg。若将此部分能量加以利用，将有效提高能源利用效率。目前的天然气调节站余压利用主要用于发电以及制冰等形式，很少利用于海水淡化。若能利用东部地区的天然气调节站的天然气管道余压进行海水淡化，将大大缓解城市供水压力，符合国家节能减排的基本政策，具有重要的经济效益和社会影响。

发明内容

本申请提供了一种天然气余压冷能利用***，使得可以利用天然气调压时产生的余压用以海水淡化，缓解城市的供水压力。

有鉴于此，本申请提供了天然气余压冷能利用***，所述装置包括：

第一调压装置和第一海水淡化装置；

所述第一调压装置包括第一稳压阀、第一预冷器、温度调节器、第二稳压阀、第一膨胀机、第一发电机和第一热交换器；

上游高压天然气的出气口与所述第一稳压阀管道连接，所述第一稳压阀与所述第一膨胀机连接，所述第一膨胀机与所述第一发电机连接，所述第一膨胀机与所述第一热交换器的进气口连接，所述第一热交换器的出气口与所述第一预冷器的进气口连接，所述第一预冷器的出气口与所述第二稳压阀连接，所述第二稳压阀与所述温度调节器的进气口连接，所述温度调节器的出气口与下游天然气的出气口连接；

所述第一海水淡化装置包括过滤器、第一结晶器和第一储冰器；

海水进口与所述过滤器的进液口连接，所述过滤器的出液口与所述第一预冷器的进液口连接，所述第一预冷器的出液口与所述第一结晶器连接，所述第一结晶器的载冷剂出口与所述第一热交换器的液体进口连接，所述第一热交换器的液体出口与所述第一结晶器的载冷剂进口连接，所述第一结晶器的出冰口与所述第一储冰器连接。

作为优选，所述天然气余压冷能利用***，还包括第一储水器，所述第一储冰器的出冰口与所述第一储水器的进冰口连接。

作为优选，所述天然气余压冷能利用***，还包括第二调压装置和第二海水淡化装置；

所述第二调压装置包括第二预冷器、第二膨胀机组、第二发电机组和第二热交换器；

所述第一预冷器的出气口与所述第二膨胀机组连接，所述第二膨胀机组与所述第二发电机组连接，所述第二膨胀机组与所述第二热交换器的进气口连接，所述第二热交换器的出气口与所述第二预冷器的进气口连接，所述第二预冷器的出气口与所述第二稳压阀连接，所述第二稳压阀与所述温度调节器的进气口连接，所述温度调节器的出气口与下游天然气的出气口连接；

所述第二海水淡化装置包括第二结晶器和第二储冰器；

所述过滤器的出液口与所述第二预冷器的进液口连接，所述第二预冷器的出液口与所述第一预冷器的进液口连接，所述第一预冷器的出液口分别与所述第一结晶器和所述第二结晶器管道连接，所述第二结晶器的载冷剂出口与所述第二热交换器的液体进口连接，所述第二热交换器的液体出口与所述第二结晶器的载冷剂进口连接，所述第二结晶器的出冰口与所述第二储冰器连接。

作为优选，所述天然气余压冷能利用***，还包括第二储水器，所述第二储冰器的出冰口与所述第二储水器的进冰口连接。

作为优选，所述第二膨胀机组包括第一子膨胀机和第二子膨胀机，所述第一子膨胀机与所述第二子膨胀机并联连接；

所述第二发电机组包括第一子发电机和第二子发电机，所述第一子膨胀机与所述第一子发电机连接，所述第二子膨胀机与所述第二子发电机连接。

作为优选，所述天然气余压冷能利用***，还包括第三调压装置和第三海水淡化装置；

所述第三调压装置包括第三预冷器、第三膨胀机组、第三发电机组和第三热交换器；

所述第二预冷器的出气口与所述第三膨胀机组连接，所述第三膨胀机组与所述第三发电机组连接，所述第三膨胀机组与所述第三热交换器的进气口连接，所述第三热交换器的出气口与所述第三预冷器的进气口连接，所述第三预冷器的出气口与所述第二稳压阀连接，所述第二稳压阀与所述温度调节器的进气口连接，所述温度调节器的出气口与下游天然气的出气口连接；

所述第三海水淡化装置包括第三结晶器和第三储冰器；

所述过滤器的出液口与所述第三预冷器的进液口连接，所述第三预冷器的出液口与所述第二预冷器的进液口连接，所述第二预冷器的出液口与所述第一预冷器的进液口连接，所述第一预冷器的出液口分别与所述第一结晶器、所述第二结晶和所述第三结晶器管道连接，所述第三结晶器的载冷剂出口与所述第三热交换器的液体进口连接，所述第三热交换器的液体出口与所述第三结晶器的载冷剂进口连接，所述第三结晶器的出冰口与所述第三储冰器连接。

作为优选，所述天然气余压冷能利用***，还包括第三储水器，所述第三储冰器的出冰口与所述第三储水器的进冰口连接。

作为优选，所述第三膨胀机组包括第三子膨胀机、第四子膨胀机、第五子膨胀机和第六子膨胀机，所述第三子膨胀机、所述第四子膨胀机、所述第五子膨胀机和所述第六子膨胀机并联连接；

所述第三发电机组包括第三子发电机、第四子发电机、第五子发电机和第六子发电机，所述第三子膨胀机与所述第三子发电机连接，所述第四子膨胀机与所述第四子发电机连接，所述第五子膨胀机与所述第五子发电机连接，所述第六子膨胀机与所述第六子发电机连接。

作为优选，所述第一海水淡化装置还设有进口海水预冷器；

海水进口与所述过滤器的进液口连接，所述过滤器的出液口与所述进口海水预冷器的进液口连接，所述进口海水预冷器的出液口与所述第三预冷器的进液口连接，所述第三预冷器的出液口与所述第二预冷器的进液口连接，所述第二预冷器的出液口与所述第一预冷器的进液口连接。

作为优选，所述第一结晶器、所述第二结晶器和所述第三结晶器的底部还设有浓海水排出管。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请中，提供了一种天然气余压冷能利用***，使用时，上游高压天然气的出气口通有高压的天然气，高压天然气经过第一稳压阀变为压力稳定，温度适宜的状态后，通入到第一膨胀机使天然气的温度和压力降低，高压天然气在调压过程中产生的压差使得第一膨胀机产生机械能，第一膨胀机的机械能可以通过第一发电机发电；同时，通过第一膨胀机的天然气形成相对低温的天然气，相对低温的天然气进入第一热交换器中，相对低温的天然气从第一热交换器输出进入第一预冷器，然后在第一预冷器中进行预冷，再通过第二稳压阀，最后通过温度调节器的调温作用，将温度适宜的压力适宜的天然气从下游天然气的出气口输送到用户；与此同时，第一结晶器的相对高温的载冷剂可以通过泵输进第一热交换器中，使得相对低温的天然气与相对高温的载冷剂在第一热交换器中进行热交换，使得载冷剂的温度下降，因此低温的载冷剂从第一热交换器返回至第一结晶器中，以载冷剂作为冷媒对第一结晶器进行间接式制冷；冷冻结晶另一边，海水从海水进口进入过滤器，过滤器将杂质过滤后，海水依次进入第一预冷器，第一预冷器可以与海水进行热交换而预冷，以使海水进行第一次降温，有利于在第一结晶器中进行结晶，然后海水输进第一结晶器中，低温的载冷剂通过泵输进第一热交换器的外壁夹套中，海水与低温的载冷剂进行间接热交换使海水冷冻结冰。海水凝结成冰，盐分被排出在冰晶以外，在第一结晶器中，低温的载冷剂与来自第一热交换器的海水间接换热，低温的载冷剂吸热温度升高，海水放热结冰附着在第一结晶器器壁上，然后通过刮冰刀将附着在第一结晶器的器壁上片冰刮下，片冰被刮下到第一储冰器，浓盐水从第一储冰器底部排出。每隔一段时间将第一储冰器内的片冰倒入第一储水器中，最后片冰在第一储水器内融化形成淡水。因此，本申请提供的天然气余压冷能利用***可以利用天然气调压过程中释放的余压进行发电，释放的冷能将海水淡化。

附图说明

图1为本申请实施例提供第一种天然气余压冷能利用***的结构图；

图2为本申请实施例提供第二种天然气余压冷能利用***的结构图；

图3为本申请实施例提供第三种天然气余压冷能利用***的结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

应理解，本申请应用于天然气调压时余压和冷能的再利用领域，请参阅图1，图1为本申请实施例中天然气余压冷能利用***的结构图，如图1所示，图1中包括第一调压装置和第一海水淡化装置；第一调压装置包括第一稳压阀1、第一预冷器5、温度调节器7、第二稳压阀6、第一膨胀机2、第一发电机3和第一热交换器4；上游高压天然气的出气口A与第一稳压阀1管道连接，第一稳压阀1与第一膨胀机2连接，第一膨胀机2与第一发电机3连接，第一膨胀机2与第一热交换器4的进气口连接，第一热交换器4的出气口与第一预冷器5的进气口连接，第一预冷器5的出气口与第二稳压阀6连接，第二稳压阀6与温度调节器7的进气口连接，温度调节器7的出气口与下游天然气的出气口B连接；第一海水淡化装置包括过滤器8、第一结晶器9和第一储冰器10；海水进口C与过滤器8的进液口连接，过滤器8的出液口与第一预冷器5的进液口连接，第一预冷器5的出液口与第一结晶器9连接，第一结晶器9的载冷剂出口与第一热交换器4的液体进口连接，第一热交换器4的液体出口与第一结晶器9的载冷剂进口连接，第一结晶器9的出冰口与第一储冰器10连接。

需要说明的是，膨胀机用于将高压的天然气膨胀降压时向外输出机械功使气体温度降低的原理以获得能量的机械，膨胀机与发电机为同轴连接，发电机用于将膨胀机产生的机械能转化为电能。第一发电机3可以与外部电缆连接以供电。

温度调节器7可以为加热器或热交换器，温度调节器7用于将高压天然气通过第一调压装置和第一海水淡化装置后降压的天然气的温度进行调节，使之符合下游用户的需求。

本申请设计了一种天然气余压冷能利用***，使用时，上游高压天然气的出气口A通有高压的天然气，高压天然气经过第一稳压阀1变为压力稳定，温度适宜的状态后，通入到第一膨胀机2使天然气的温度和压力降低，高压天然气在调压过程中产生的压差使得第一膨胀机2产生机械能，第一膨胀机2的机械能可以通过第一发电机3发电；同时，通过第一膨胀机2的天然气形成相对低温的天然气，相对低温的天然气进入第一热交换器4中，相对低温的天然气从第一热交换器4输出进入第一预冷器5，然后在第一预冷器5中对海水进行预冷，再通过第二稳压阀6，最后通过温度调节器7的调温作用，将温度适宜的压力适宜的天然气从下游天然气的出气口B输送到用户；与此同时，第一结晶器9的相对高温的载冷剂可以通过泵输进第一热交换器4中，使得相对低温的天然气与相对高温的载冷剂在第一热交换器4中进行热交换，使得载冷剂的温度下降，因此低温的载冷剂从第一热交换器4返回至第一结晶器9中；另一边，海水从海水进口C进入过滤器8，过滤器8将杂质过滤后，海水依次进入第一预冷器5，第一预冷器5可以与海水进行热交换而预冷，以使海水进行第一次降温，有利于在第一结晶器9中进行结晶，然后海水输进第一结晶器9中，低温的载冷剂通过泵输进第一热交换器4的外壁夹套中，海水与低温的载冷剂进行间接热交换使海水冷冻结冰。海水凝结成冰，盐分被排出在冰晶以外，在第一结晶器9中，低温的载冷剂与来自第一热交换器4的海水间接换热，低温的载冷剂吸热温度升高，海水放热结冰附着在第一结晶器9器壁上，然后可以通过刮冰刀将附着在第一结晶器9器壁上片冰刮下，其中，刮冰刀可以是内置在第一结晶器9的内部，刮冰刀也可以通过第一结晶器9的入口伸到第一结晶器9的内部将片冰刮下，片冰被刮下到第一储冰器10，最终片冰和浓盐水的混合物从第一结晶器9导进第一储冰器10中，第一储冰器10的出水口设有滤网结构，浓盐水从第一储冰器10的滤网排出。最后，每隔一段时间将第一储冰器10内的片冰倒入第一储水器11，最后片冰在第一储水器11内融化形成淡水。因此，本申请提供的天然气余压冷能利用***可以利用天然气调压过程中释放的余压进行发电，释放的冷能将海水淡化。

本申请实施例提出一种利用天然气降压过程中释放的压差和冷能，进行有相变间接海水冻结法制得淡水的方法。通过载冷剂与降压后温度较低的天然气在第一换热器进行热量交换，使载冷剂温度降低，低温载冷剂与海水在第一结晶器内进行换热使海水冻结成片冰，海水冻结结晶器内表面上形成的片冰通过刮冰刀使其脱离落入第一储冰器中，最后将第一储冰器中的冰收集融化为淡水。

需要说明的是，载冷剂是在蒸发器内被冷却降温，然后再用它冷却被冷却物，这种中间物质称为载冷剂。

需要说明的是，第一预冷器5可以为热交换器，相对低温的天然气经过第一热交换器4后，再通过第一预冷器5的进气口以使相对低温天然气进入，第一预冷器5的出气口以使相对低温天然气进入第二膨胀机组，而相对高温的海水通过第一预冷器5的进液口进入第一预冷器，相对高温的海水从第一预冷器5的出液口离开第一预冷器，海水可以在第一预冷器中进行第一次的预冷降温，以下实施例的第二预冷器17和第三预冷器33的功能与第一预冷器5的功能相类似。

进一步的，本实施例还包括第一储水器11，第一储冰器10的出冰口与第一储水器10的进冰口连接。第一储水器10用于将第一储冰器10储存的片冰熔化形成淡水进行储存。

为了便于理解，请参阅图2，图2为本申请实施例提供第二种天然气余压冷能利用***的结构图，如图2所示，本实施例还包括第二调压装置和第二海水淡化装置；第二调压装置包括第二预冷器17、第二膨胀机组、第二发电机组和第二热交换器16；第一预冷器5的出气口与第二膨胀机组连接，第二膨胀机组与第二发电机组连接，第二膨胀机组与第二热交换器16的进气口连接，第二热交换器16的出气口与第二预冷器17的进气口连接，第二预冷器17的出气口与第二稳压阀6连接，第二稳压阀6与温度调节器7的进气口连接，温度调节器7的出气口与下游天然气的出气口B连接；第二海水淡化装置包括第二结晶器18和第二储冰器19；过滤器8的出液口与第二预冷器17的进液口连接，第二预冷器17的出液口与第一预冷器5的进液口连接，第一预冷器5的出液口分别与第一结晶器9和第二结晶18器管道连接，第二结晶器18的载冷剂出口与第二热交换器16的液体进口连接，第二热交换器16的液体出口与第二结晶器18的载冷剂进口连接，第二结晶器18的出冰口与第二储冰器19连接。

进一步的本实施例还包括第二储水器20，第二储冰器19的出冰口与第二储水器20的进冰口连接。

使用时，上游高压天然气的出气口A通有高压的天然气，高压天然气经过第一稳压阀1变为压力稳定，温度适宜的状态后，通入到第一膨胀机2使天然气的温度和压力降低，高压天然气在调压过程中产生的压差使得第一膨胀机2产生机械能，第一膨胀机2的机械能可以通过第一发电机3发电；同时，通过第一膨胀机2的天然气形成相对低温的天然气，相对低温的天然气进入第一热交换器4中，相对低温的天然气从第一热交换器4输出进入第一预冷器5，然后在第一预冷器5中对海水进行预冷，再通入第二膨胀机组，第二膨胀机组与第二发电机组连接以发电，通过第二膨胀机组的低温天然气进入第二热交换器16，相对低温的天然气从第二热交换器16输出进入第二预冷器17，然后在第二预冷器17中对海水进行预冷，再通过第二稳压阀6，最后通过温度调节器7，从下游天然气的出气口B输送到用户；与此同时，第一结晶器9的相对高温的载冷剂可以通过泵输进第一热交换器4中，第二结晶器18的相对高温的载冷剂可以通过泵输进第二热交换器16中；使得相对低温的天然气与相对高温的载冷剂在第一热交换器4中进行热交换，相对低温的天然气在第二热交换器16中与来自第二结晶器18的相对高温的载冷剂进行热交换，使得第一结晶器9和第二结晶器18的载冷剂的温度下降；另一边，海水从海水进口C进入过滤器8，过滤器8将杂质过滤后，海水依次进入第二预冷器17和第一预冷器5，通过第二预冷器17和第一预冷器5的相对低温的天然气可以与海水进行热交换而预冷，以使海水进行第一次降温，有利于在第一结晶器9和第二结晶器18中进行结晶，然后海水可以同时输进第一结晶器9和第二结晶器18中，低温的载冷剂可以分别通过泵输进第一结晶器9和第二结晶器18的外壁夹套中，海水与低温的载冷剂进行间接热交换使海水冷冻结冰。海水凝结成冰，盐分被排出在冰晶以外，在第一结晶器9和第二结晶器18中，低温的载冷剂与来自第一预冷器5和第二预冷器17的海水间接换热，低温的载冷剂吸热温度升高，海水放热结冰分别附着第一结晶器9和第二结晶器18的器壁上，然后可以通过刮冰刀将附着在第一结晶器9和第二结晶器18的器壁上片冰刮下，其中，刮冰刀可以是内置在第一结晶器9和第二结晶器18的内部将片冰刮下，刮冰刀也可以通过第一结晶器9和第二结晶器18的入口伸到第一结晶器9和第二结晶器18的内部，片冰被刮下到第一储冰器10和第二储冰器19内，最终片冰和浓盐水的混合物从第一结晶器9和第二结晶器18导进第一储冰器10和第二储冰器19中，第一储冰器10和第二储冰器19的出水口设有滤网结构，浓盐水分别从第一储冰器10和第二储冰器19的滤网排出。最后，每隔一段时间将第一储冰器10和第二储冰器19内的片冰分别倒入第一储水器11和第二储水器20中，最后片冰在第一储水器11和第二储水器20内融化形成淡水。因此，本实施例极大地利用天然气调压站余压能量，通过多级利用天然气压力降产生的冷能进行海水淡化，不仅提高了海水淡化的效率且天然气在膨胀机内膨胀做功发出的电能提供给天然气调节站，为调节站节省电费。

进一步的，本实施例的第二膨胀机组包括第一子膨胀机12和第二子膨胀机13，第一子膨胀机12与第二子膨胀机13并联连接；第二发电机组包括第一子发电机14和第二子发电机15，第一子膨胀机12与第一子发电机14连接，第二子膨胀机13与第二子发电机15连接。膨胀机与发电机为同轴连接，发电机用于将膨胀机产生的机械能转化为电能。发电机可以与外部电缆连接以供电。

为了便于理解，请参阅图3，图3为本申请实施例提供第三种天然气余压冷能利用***的结构图，如图3所示，本实施例还包括第三调压装置和第三海水淡化装置；第三调压装置包括第三预冷器、第三膨胀机组、第三发电机组和第三热交换器29；第二预冷器17的出气口与第三膨胀机组连接，第三膨胀机组与第三发电机组连接，第三膨胀机组与第三热交换器29的进气口连接，第三热交换器29的出气口与第三预冷器33的进气口连接，第三预冷器33的出气口与第二稳压阀6连接，第二稳压阀6与温度调节器7的进气口连接，温度调节器7的出气口与下游天然气的出气口B连接；第三海水淡化装置包括第三结晶器30和第三储冰器31；过滤器8的出液口与第三预冷器33的进液口连接，第三预冷器33的出液口与第二预冷器17的进液口连接，第二预冷器17的出液口与第一预冷器5的进液口连接，第一预冷器5的出液口分别与第一结晶器9、第二结晶18和第三结晶器30管道连接，第三结晶器30的载冷剂出口与第三热交换器29的液体进口连接，第三热交换器29的液体出口与第三结晶器30的载冷剂进口连接，第二结晶器30的出冰口与第二储冰器31连接。

使用时，上游高压天然气的出气口A通有高压的天然气，高压天然气经过第一稳压阀1变为压力稳定，温度适宜的状态后，通入到第一膨胀机2使天然气的温度和压力降低，高压天然气在调压过程中产生的压差使得第一膨胀机2产生机械能，第一膨胀机2的机械能可以通过第一发电机3发电；同时，通过第一膨胀机2的天然气形成相对低温的天然气，相对低温的天然气进入第一热交换器4中，相对低温的天然气从第一热交换器4输出进入第一预冷器5，然后在第一预冷器5中进行预冷，再通入第二膨胀机组，第二膨胀机组与第二发电机组连接以发电，通过第二膨胀机组的低温天然气进入第二热交换器16，相对低温的天然气从第二热交换器16输出进入第二预冷器17，然后在第二预冷器17中进行预冷，相对低温的天然气再通入第三膨胀机组，第三膨胀机组与第三发电机组连接以发电，通过第三膨胀机组的低温天然气进入第三热交换器29，接着相对低温的天然气从第三热交换器29输送到第三预冷器33，再通过第二稳压阀6，最后通过温度调节器7，从下游天然气的出气口B输送到用户；与此同时，第一结晶器9的相对高温的载冷剂可以通过泵输进第一热交换器4中，第二结晶器18的相对高温的载冷剂可以通过泵输进第二热交换器16中，第三结晶器30的相对高温的载冷剂可以通过泵输进第三热交换器29中；使得相对低温的天然气与相对高温的载冷剂在第一热交换器4中进行热交换，相对低温的天然气在第二热交换器16中与来自第二结晶器18的相对高温的载冷剂进行热交换，相对低温的天然气在三热交换器29中与来自第三结晶器30的相对高温的载冷剂进行热交换，使得第一结晶器9、第二结晶器18和第三结晶器30的载冷剂的温度下降；另一边，海水从海水进口C进入过滤器8，过滤器8将杂质过滤后，海水依次进入第三预冷器33、第二预冷器17和第一预冷器5，通过第三预冷器33、第二预冷器17和第一预冷器5的相对低温的天然气可以与海水进行热交换而预冷，以使海水进行第一次降温，有利于在第一结晶器9、第二结晶器18和第三结晶器30中进行结晶，然后海水可以同时输进第一结晶器9、第二结晶器18和第三结晶器30中，低温的载冷剂可以分别通过泵输进第一结晶器9、第二结晶器18和第三结晶器30的外壁夹套中，海水与低温的载冷剂进行间接热交换使海水冷冻结冰。海水凝结成冰，盐分被排出在冰晶以外，在第一结晶器9、第二结晶器18和第三结晶器30中，低温的载冷剂与来自第一预冷器5、第二预冷器17和第三预冷器33的海水间接换热，低温的载冷剂吸热温度升高，海水放热结冰分别附着在第一结晶器9、第二结晶器18和第三结晶器30的器壁上，然后可以通过刮冰刀将附着在第一结晶器9、第二结晶器18和第三结晶器30内的器壁上片冰刮下，其中，刮冰刀可以是内置在第一结晶器9、第二结晶器18和第三结晶器30的内部，刮冰刀也可以通过第一结晶器9、第二结晶器18和第三结晶器30的入口伸到第一结晶器9、第二结晶器18和第三结晶器30的内部将片冰刮下，片冰被分别刮到第一储冰器10、第二储冰器19和第三储冰器31内，最终片冰和浓盐水的混合物从第一结晶器9、第二结晶器18和第三结晶器30导进第一储冰器10、第二储冰器19和第三储冰器31中，第一储冰器10、第二储冰器19和第三储冰器31的出水口设有滤网结构，浓盐水分别从第一储冰器10、第二储冰器19和第三储水器32的滤网排出。每隔一段时间将第一储冰器10、第二储冰器19和第三储冰器31内的片冰分别倒入第一储水器11、第二储水器20和第三储水器32中，最后片冰在第一储水器11、第二储水器20和第三储水器32内融化形成淡水。因此，本实施例极大地利用天然气调压站余压能量，通过多级利用天然气压力降产生的冷能进行海水淡化，不仅提高了海水淡化的效率且天然气在膨胀机内膨胀做功发出的电能提供给天然气调节站，为调节站节省电费。

进一步，本实施例还包括第三储水器32，第三储冰器31的出冰口与第三储水器32的进冰口连接。

进一步，本实施例的第三膨胀机组包括第三子膨胀机21、第四子膨胀机22、第五子膨胀机23和第六子膨胀机24，第三子膨胀机21、第四子膨胀机22、第五子膨胀机23和第六子膨胀机24并联连接；第三发电机组包括第三子发电机25、第四子发电机26、第五子发电机27和第六子发电机28，第三子膨胀机21与第三子发电机25连接，第四子膨胀机22与第四子发电机26连接，第五子膨胀机23与第五子发电机27连接，第六子膨胀机24与第六子发电机28连接。

进一步，本实施例述第一海水淡化装置还设有进口海水预冷器34；海水进口C与过滤器8的进液口连接，过滤器8的出液口与进口海水预冷器34的进液口连接，进口海水预冷器34的出液口与第三预冷器33的进液口连接，第三预冷器33的出液口与第二预冷器17的进液口连接，第二预冷器17的出液口与第一预冷器5的进液口连接。设置进口海水预冷器34用于降低海水的温度，从而使得预冷后的海水在分别经过第三预冷器33、第二预冷器17和第一预冷器5后，再分别进入第一结晶器9、第二结晶器18和第三结晶器30，有利于在第一结晶器9、第二结晶器18和第三结晶器30的冷冻结晶，提高海水冷冻结晶的淡化效率。

进一步，本实施例的第一结晶器9、第二结晶器18和第三结晶器30的底部还设有浓海水排出管。

图1-3中，天然气通过上游高压天然气的出气口A进入本申请***中，E代表天然气的流动方向，最终从下游天然气的出气口B输送到下游用户；C为海水进口，D为浓海水的流动方向，F为第一结晶器、第二结晶器和第三结晶器的载冷剂分别输送到第一热交换器、第二热交换器和第三热交换器进行热交换的流动方向；G为在第一热交换器、第二热交换器和第三热交换器经过热交换后的载冷剂分别输送到第一结晶器、第二结晶器和第三结晶器的流动方向。

具体的，第一结晶器9、第二结晶器18和第三结晶器30的内部设置刮冰刀，刮冰刀的设置方式为现有常规的设置方式，第一储冰器10、第二储冰器19和第三储冰器31的出水口设有滤网结构，滤网的设置方式为现有常规的设置方式。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种天然气余压冷能利用***，其特征在于，包括：

第一调压装置和第一海水淡化装置；

所述第一调压装置包括第一稳压阀、第一预冷器、温度调节器、第二稳压阀、第一膨胀机、第一发电机和第一热交换器；

上游高压天然气的出气口与所述第一稳压阀管道连接，所述第一稳压阀与所述第一膨胀机连接，所述第一膨胀机与所述第一发电机连接，所述第一膨胀机与所述第一热交换器的进气口连接，所述第一热交换器的出气口与所述第一预冷器的进气口连接，所述第一预冷器的出气口与所述第二稳压阀连接，所述第二稳压阀与所述温度调节器的进气口连接，所述温度调节器的出气口与下游天然气的出气口连接；

所述第一海水淡化装置包括过滤器、第一结晶器和第一储冰器；

海水进口与所述过滤器的进液口连接，所述过滤器的出液口与所述第一预冷器的进液口连接，所述第一预冷器的出液口与所述第一结晶器连接，所述第一结晶器的载冷剂出口与所述第一热交换器的液体进口连接，所述第一热交换器的液体出口与所述第一结晶器的载冷剂进口连接，所述第一结晶器的出冰口与所述第一储冰器连接。

2.根据权利要求1所述的天然气余压冷能利用***，其特征在于，还包括第一储水器，所述第一储冰器的出冰口与所述第一储水器的进冰口连接。

3.根据权利要求1所述的天然气余压冷能利用***，其特征在于，还包括第二调压装置和第二海水淡化装置；

所述第二调压装置包括第二预冷器、第二膨胀机组、第二发电机组和第二热交换器；

所述第一预冷器的出气口与所述第二膨胀机组连接，所述第二膨胀机组与所述第二发电机组连接，所述第二膨胀机组与所述第二热交换器的进气口连接，所述第二热交换器的出气口与所述第二预冷器的进气口连接，所述第二预冷器的出气口与所述第二稳压阀连接，所述第二稳压阀与所述温度调节器的进气口连接，所述温度调节器的出气口与下游天然气的出气口连接；

所述第二海水淡化装置包括第二结晶器和第二储冰器；

所述过滤器的出液口与所述第二预冷器的进液口连接，所述第二预冷器的出液口与所述第一预冷器的进液口连接，所述第一预冷器的出液口分别与所述第一结晶器和所述第二结晶器管道连接，所述第二结晶器的载冷剂出口与所述第二热交换器的液体进口连接，所述第二热交换器的液体出口与所述第二结晶器的载冷剂进口连接，所述第二结晶器的出冰口与所述第二储冰器连接。

4.根据权利要求3所述的天然气余压冷能利用***，其特征在于，还包括第二储水器，所述第二储冰器的出冰口与所述第二储水器的进冰口连接。

5.根据权利要求3所述的天然气余压冷能利用***，其特征在于，所述第二膨胀机组包括第一子膨胀机和第二子膨胀机，所述第一子膨胀机与所述第二子膨胀机并联连接；

所述第二发电机组包括第一子发电机和第二子发电机，所述第一子膨胀机与所述第一子发电机连接，所述第二子膨胀机与所述第二子发电机连接。

6.根据权利要求3所述的天然气余压冷能利用***，其特征在于，还包括第三调压装置和第三海水淡化装置；

所述第三调压装置包括第三预冷器、第三膨胀机组、第三发电机组和第三热交换器；

所述第二预冷器的出气口与所述第三膨胀机组连接，所述第三膨胀机组与所述第三发电机组连接，所述第三膨胀机组与所述第三热交换器的进气口连接，所述第三热交换器的出气口与所述第三预冷器的进气口连接，所述第三预冷器的出气口与所述第二稳压阀连接，所述第二稳压阀与所述温度调节器的进气口连接，所述温度调节器的出气口与下游天然气的出气口连接；

所述第三海水淡化装置包括第三结晶器和第三储冰器；

所述过滤器的出液口与所述第三预冷器的进液口连接，所述第三预冷器的出液口与所述第二预冷器的进液口连接，所述第二预冷器的出液口与所述第一预冷器的进液口连接，所述第一预冷器的出液口分别与所述第一结晶器、所述第二结晶和所述第三结晶器管道连接，所述第三结晶器的载冷剂出口与所述第三热交换器的液体进口连接，所述第三热交换器的液体出口与所述第三结晶器的载冷剂进口连接，所述第三结晶器的出冰口与所述第三储冰器连接。

7.根据权利要求6所述的天然气余压冷能利用***，其特征在于，还包括第三储水器，所述第三储冰器的出冰口与所述第三储水器的进冰口连接。

8.根据权利要求6所述的天然气余压冷能利用***，其特征在于，所述第三膨胀机组包括第三子膨胀机、第四子膨胀机、第五子膨胀机和第六子膨胀机，所述第三子膨胀机、所述第四子膨胀机、所述第五子膨胀机和所述第六子膨胀机并联连接；

所述第三发电机组包括第三子发电机、第四子发电机、第五子发电机和第六子发电机，所述第三子膨胀机与所述第三子发电机连接，所述第四子膨胀机与所述第四子发电机连接，所述第五子膨胀机与所述第五子发电机连接，所述第六子膨胀机与所述第六子发电机连接。

9.根据权利要求6所述的天然气余压冷能利用***，其特征在于，所述第一海水淡化装置还设有进口海水预冷器；

海水进口与所述过滤器的进液口连接，所述过滤器的出液口与所述进口海水预冷器的进液口连接，所述进口海水预冷器的出液口与所述第三预冷器的进液口连接，所述第三预冷器的出液口与所述第二预冷器的进液口连接，所述第二预冷器的出液口与所述第一预冷器的进液口连接。

10.根据权利要求6所述的天然气余压冷能利用***，其特征在于，所述第一结晶器、所述第二结晶器和所述第三结晶器的底部还设有浓海水排出管。