[發明專利]一種天然氣管網壓力能利用的安全操控實現系統及方法

有效

• 申請號: 201611087545.6
• 申請日: 2016-12-01
• 公開（公告）號: CN106640246B
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 陳秋雄;陳運文;杜琳琳;王曉東;徐文東
• 申請（專利權）人: 深圳市燃氣集團股份有限公司
• 主分類號: F01K27/00
• 分類號: F01K27/00;F01K25/10;F01K17/06;F01K13/02;F17D3/01;F25B23/00
• 代理公司: 廣東前海律師事務所 44323
• 代理人: 黃桂林

本發明提供了一種天然氣管網壓力能利用的安全操控實現系統及方法，系統包括：膨脹發電模塊，用于對從高壓電網流出的高壓天然氣進行降壓，并將降壓所獲得的壓力能轉化為電能；低溫天然氣冷能利用模塊，用于將經膨脹發電模塊膨脹后的低溫天然氣經與冷媒換熱后的供給冷能；監測調控模塊，用于實時監控膨脹發電模塊，當監控到膨脹發電模塊緊急停機或天然氣發電負載陡降時，則將膨脹發電模塊切換至預設的調壓系統，并將膨脹發電模塊的后端壓力補充至前端。本發明實現壓力能膨脹發電系統與原有調壓系統的無縫對接，有效應對突發工況的沖擊，提高膨脹機運行使用壽命，保證整套系統安全穩定運行。

技術領域

本發明涉及天然氣余壓余能回收利用技術領域，尤其涉及一種天然氣管網壓力能利用的安全操控實現系統及方法。

背景技術

天然氣長輸管道一般采用高壓輸送，如西氣東輸“一線”和“二線”的輸氣壓力分別為10MPa和12MPa，在輸送至用戶端前，常需將該部分壓力通過減壓閥降低，在此過程中會產生大量的壓力能。例如：當天然氣管網壓力為4MPa，終端用戶的壓力為1.6MPa，將該部分壓力能用于發電，則每方氣可回收的電能約為12W，按照“一線”年輸氣量為120億立方米計算，則每年可回收的壓力能為1.32億kW，直接經濟損失6336億元。為了減少資源浪費節約能源，該部分壓力能的利用已經引起人們的重視。

中國專利CN105401990A介紹了一種智能化天然氣管網壓力能發電裝置。該實用新型專利通過壓力能發電系統與儲能系統的優化配置及智能化控制，可實現系統無源啟動，一鍵啟閉、自動調節及遠傳操控，適用于有用電需求、無人值守的偏遠地區。中國專利CN203430574U介紹了一種利用小型天然氣管網壓力能發電的裝置。該實用新型專利通過密封系統改造，將流體馬達運用于天然氣管網壓力能發電，可為1-5kW小功率用戶提供標準穩定電源。中國專利CN102563958A介紹了一種利用管網壓力能發電與制冰的方法與裝置，該發明將天然氣管網壓力能用于發電，所發電力及調壓后低溫天然氣冷能均通入制冰系統制冰，實現天然氣管網壓力能與冷能的充分利用。中國專利CN204960996U介紹了一種天然氣管網壓力能自控發電系統。該實用新型專利采用蓄電、逆變、自控、限流等技術結合保證系統電力穩定供給，解決燃氣波動造成電力輸出不穩問題。中國專利CN205025513U提供了一種天然氣管網壓力能回收綜合利用系統，該系統通過熱泵系統與二級膨脹系統的結合，增加發電量的同時，解決膨脹機預熱與調壓后低溫天然氣的回溫問題。中國專利CN101245956A提供了一種利用天然氣壓力能的方法，該發明專利采用無動力制冷機將壓力能轉化為冷能依次應用于冷庫、制冰、空調用戶。

上述專利均提出了天然氣管網壓力能的回收利用方式，部分專利對壓力能利用系統的穩定操控及產品穩定輸出進行探討。然而，在天然氣管網壓力能回收利用系統中，存在緊急停氣或發電負載減少等特殊工況對關鍵設備膨脹機存在沖擊損耗等問題，最終導致膨脹機損壞，影響下游天然氣供應系統的穩定輸出。

因此，現有技術還有待改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種天然氣管網壓力能利用的安全操控實現系統及方法，回收天然氣管網壓力能用于發電，調壓后低溫天然氣可用于用于干冰、冷庫、制冰或冷水空調等系統。重要的是在運行過程中，通過監測調控及系統聯動設計，保證膨脹發電系統與原有調壓系統的無縫對接，保護膨脹機免受突發工況的沖擊，實現燃氣工藝系統的安全穩定。

為了達到上述目的，本發明采取了以下技術方案：

一種天然氣管網壓力能利用的安全操控實現系統，其中，包括：

膨脹發電模塊，用于對從高壓電網流出的高壓天然氣進行降壓，并將降壓所獲得的壓力能轉化為電能；

低溫天然氣冷能利用模塊，用于將經膨脹發電模塊膨脹后的低溫天然氣經與冷媒換熱后的供給冷能；