[發(fā)明專利]一種高壓天然氣管網(wǎng)壓力能回收利用系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108518584A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發(fā)明（設計）人: 陳光明;高能;宣永梅
• 申請（專利權）人: 浙江大學寧波理工學院
• 主分類號: F17D3/01
• 分類號: F17D3/01
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專利代理事務所(普通合伙) 33228
• 代理人: 潘李亮

本發(fā)明涉及高壓氣體膨脹發(fā)電或制冷技術，具體為一種高壓天然氣管網(wǎng)壓力能回收利用系統(tǒng)，它包括依次連通的高壓天然氣管網(wǎng)、預處理器（1）、膨脹機（5）以及低壓天然氣管網(wǎng)，且所述膨脹機（5）還連接有通過膨脹機驅(qū)動的工作組件，它還包括設置在預處理器（1）與膨脹機（5）之間用于在高壓天然氣進入膨脹機之前加熱高壓天然氣的加熱機構。采用這種系統(tǒng)可以為膨脹前的高壓天然氣提供充足的加熱量，進而避免膨脹后溫度過低而帶來的安全隱患。

技術領域

本發(fā)明涉及高壓氣體膨脹發(fā)電或制冷技術，具體為一種高壓天然氣管網(wǎng)壓力能回收利用系統(tǒng)。

背景技術

在天然氣的運輸過程中，高壓干路管網(wǎng)與下游城市管網(wǎng)之間存在巨大的壓差，需要進行降壓處理。目前，常用的減壓方式為等焓節(jié)流，這一過程為典型的不可逆過程，大量的可用能在此過程中被損耗掉。此外，節(jié)流后天然氣的溫度較低，無法滿足用戶的需求且容易在閥門處產(chǎn)生霜凍而帶來安全隱患。為了避免這種情況的出現(xiàn)，需要對高壓氣體進行預熱，這一過程則會額外消耗燃料或電能。

為了對高壓管網(wǎng)的壓力能進行回收，普遍的做法是利用膨脹過程替代節(jié)流過程來完成降壓，在膨脹過程中，一方面可以輸出機械功用來驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，另一方面膨脹后的氣體具有比節(jié)流后更低的溫度，可以用于制冷，比如制冰或天然氣液化等。從這兩個基本方向出發(fā)，國內(nèi)出現(xiàn)了一些不同的天然氣管網(wǎng)壓力能回收技術。授權公告號CN104070050B的發(fā)明專利提出了一種利用高壓天然氣壓力能回收廢舊PCB的工藝與裝置，利用天然氣膨脹機驅(qū)動PCB粉碎設備并利用膨脹后的天然氣對PCB進行冷卻，該工藝可以實現(xiàn)機械能和冷能的同時利用，具有無污染能耗小等優(yōu)點，但其應用范圍非常有限。申請公布號CN103334891A的發(fā)明專利公開了一種天然氣調(diào)壓式發(fā)電裝置，這一裝置采用渦輪裝置回收壓力能并驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，但是該發(fā)明沒有考慮到渦輪裝置出口天然氣溫度過低的問題。申請公布號CN105736944A的發(fā)明專利公開了一種利用天然氣壓力能發(fā)電及冷能回收的工藝和裝置，該發(fā)明中高壓天然氣進入膨脹機膨脹并帶動發(fā)電機發(fā)電，膨脹機出口的低溫天然氣則進入制冰機制冰以實現(xiàn)冷能的回收以及天然氣復溫，該發(fā)明同樣可以實現(xiàn)機械能和冷能的同時利用，但是沒有考慮到復溫前低溫天然氣可能帶來的設備堵塞等問題。此外，在無制冰需求時，該發(fā)明中高壓天然氣進入膨脹機前的預熱過程缺乏可靠的加熱量來源。申請公布號CN105041395A的發(fā)明專利提供了一種天然氣管網(wǎng)壓力能回收綜合利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括三個子系統(tǒng)：壓力能發(fā)電子系統(tǒng)、載冷劑子系統(tǒng)以及制冰補熱子系統(tǒng)，其中壓力能發(fā)電子系統(tǒng)使用兩級膨脹，可以降低天然氣補熱的熱源溫度，此外，利用熱泵為天然氣補熱提供熱量并同時回收冷能進行制冰，該發(fā)明可以同時實現(xiàn)天然氣膨脹發(fā)電和冷能回收制冰，但是，驅(qū)動熱泵需要消耗電能，當天然氣流量較低時會對整體系統(tǒng)的發(fā)電效率帶來較大影響，此外，與發(fā)明專利CN105736944A類似，在無制冰需求時，高壓天然氣的補熱缺乏足夠的加熱量來源。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是：提供一種高壓天然氣管網(wǎng)壓力能回收利用系統(tǒng)，采用這種系統(tǒng)可以為膨脹前的高壓天然氣提供充足的加熱量，進而避免膨脹后溫度過低而帶來的安全隱患。

本發(fā)明所采用的技術方案是：一種高壓天然氣管網(wǎng)壓力能回收利用系統(tǒng)，它包括依次連通的高壓天然氣管網(wǎng)、預處理器、膨脹機以及低壓天然氣管網(wǎng)，且所述膨脹機還連接有通過膨脹機驅(qū)動的工作組件，它還包括設置在預處理器與膨脹機之間用于在高壓天然氣進入膨脹機之前加熱高壓天然氣的加熱機構。

采用以上結構與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：在膨脹機之前設置一個加熱機構，這樣通過將膨脹前的高壓天然氣預熱到較高溫度，使其在膨脹后可以具有合適的溫度，能夠直接進入低壓管道使用，從而避免了膨脹過程中或膨脹后天然氣溫度過低可能帶來的設備堵塞等不良影響。