[發(fā)明專利]一種基于天然氣高壓管網(wǎng)壓力能利用的調(diào)峰方法與裝置

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• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103234120A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘振;陳保東;黃騰龍;韋麗娃;商麗艷;金春旭
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧石油化工大學(xué)
• 主分類號: F17D3/01
• 分類號: F17D3/01;F25B9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于油氣儲存與運輸工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及天然氣高壓管網(wǎng)壓力能的利用的儲氣調(diào)峰方法和裝置。

背景技術(shù)

近年來，隨著我國天然氣開發(fā)力度加大，用戶需求不斷增長，我國天然氣管道建設(shè)得到了迅猛發(fā)展。以西氣東輸二線的啟動為標(biāo)志，我國天然氣管網(wǎng)正式進入快速發(fā)展階段。高壓輸氣可以減小管道管徑，節(jié)省管材和施工費用，故當(dāng)前世界上天然氣的長輸管道普遍采用高壓輸送。

高壓天然氣管網(wǎng)蘊含著大量的壓力能，高壓天然氣在各地的門站或調(diào)壓站要進行調(diào)壓。傳統(tǒng)調(diào)壓過程中，高壓天然氣經(jīng)節(jié)流閥絕熱膨脹，壓力降低，同時產(chǎn)生少量的冷能。在這個調(diào)壓過程中，大量的機械能轉(zhuǎn)化為冷能。而這部分冷能卻被白白浪費了，還有可能為管道及調(diào)壓設(shè)備的運行帶來危險。因此，回收這部分壓力能，不僅可以高壓管網(wǎng)運行的經(jīng)濟性，還可以消除對下游管道造成的冷破壞。同時，把高壓天然氣膨脹所產(chǎn)生的冷能用于發(fā)電，提高了能源利用率。

本世紀(jì)初以來，對于天然氣壓力能利用的研究主要是借助的分析對方案作出一定的驗證，分析法為高壓天然氣壓力能利用的深入研究打下了良好的研究基礎(chǔ)，也為熱力學(xué)完善性提供了系統(tǒng)的評價判據(jù)。火用代表了熱力系統(tǒng)做功能力，效率則是描述系統(tǒng)熱力過程完善程度的最佳指標(biāo)，同時也自然成為了分析和判定系統(tǒng)運行是否合理的關(guān)鍵性參數(shù)。

城市天然氣輸配系統(tǒng)中，各類燃氣用戶的需求量不斷變化，供氣呈不穩(wěn)定工況。因此，為保證供氣的連續(xù)性和供氣與用氣間的平衡，利用天然氣高壓輸送的特點，將壓力能回收與管道調(diào)峰結(jié)合，以解決的城市儲氣調(diào)峰問題，保證燃氣的安全、平穩(wěn)、可持續(xù)地輸送到用戶。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是一種基于天然氣高壓管網(wǎng)壓力能利用的調(diào)峰裝置。通過利用高壓管網(wǎng)壓力能和管道調(diào)峰的聯(lián)合應(yīng)用，既實現(xiàn)了管網(wǎng)、電網(wǎng)安全儲存與調(diào)峰，又能帶動冷能使用行業(yè)的發(fā)展，提高能源利用率，實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：其特征在于：

天然氣從高壓天然氣輸氣管道進入常規(guī)天然氣門站，初始壓力6～10MPa，經(jīng)過三向閥，高壓天然氣分為a，b兩股。滿足城市管網(wǎng)瞬時需求量的a股天然氣經(jīng)過膨脹制冷設(shè)備膨脹制冷，壓力降至0.5～1.6MPa，溫度降為-110～-49℃。此過程產(chǎn)生大量的冷能，低溫天然氣與冷媒在換熱器進行冷量交換，溫度提高到5℃，進入城市管網(wǎng)；冷媒溫度降為-30～0℃，存于低溫冷媒儲罐中。

用氣低谷時，瞬時需求過剩的b股天然氣存于高壓儲氣罐中；用氣高峰時，對存于高壓儲氣罐中高壓天然氣進行如上操作，達到削峰填谷的作用，解決高峰用氣問題。低溫冷媒儲罐中存儲的冷量隨冷媒送入空調(diào)機組與環(huán)境換熱，換熱升溫后的冷媒返回常溫冷媒儲罐，冷媒循環(huán)使用。不僅減少了城市電網(wǎng)的電能消耗，解決了高壓天然氣管網(wǎng)壓力能的利用，還實現(xiàn)了城市管網(wǎng)、電網(wǎng)的調(diào)峰功能。

上述系統(tǒng)合理、高效利用壓力能調(diào)峰的裝置，可以有效的回收高壓管網(wǎng)壓力能并用于發(fā)電，不但可以避免天然氣管線壓力能的浪費，還解決了調(diào)峰問題，在很大程度上提高了能源的綜合利用率，在當(dāng)前能源形勢日趨緊張和提倡節(jié)約型社會的今天有一定的先進性。

發(fā)明的優(yōu)點

本發(fā)明流程簡單、設(shè)備少、調(diào)節(jié)靈活、工作可靠、易起動、操作及維護方便、運行費用低。充分利用天然氣在高壓輸氣管道的壓力能，還可解決城市燃氣的日、小時調(diào)峰問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于天然氣高壓管網(wǎng)壓力能利用的調(diào)峰裝置和工藝流程示意圖；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施方式對本發(fā)明專利作進一步詳細的說明：

本發(fā)明專利具體涉及一種基于天然氣高壓管網(wǎng)壓力能利用的調(diào)峰裝置，天然氣從高壓天然氣輸氣管道進入常規(guī)天然氣門站，初始壓力6～10MPa，經(jīng)過三向閥，高壓天然氣分為a，b兩股。滿足城市管網(wǎng)瞬時需求量的a股天然氣經(jīng)過膨脹制冷設(shè)備膨脹制冷，壓力降至0.5～1.6MPa，溫度降為-110～-49℃。此過程產(chǎn)生大量的冷能，低溫天然氣與冷媒在換熱器進行冷量交換，溫度提高到5℃，進入城市管網(wǎng)；冷媒溫度降為-30～0℃，存于低溫冷媒儲罐中。