一種天然氣管網(wǎng)壓力能回收利用方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于礦產(chǎn)資源開發(fā)與利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種天然氣管網(wǎng)壓力能回收利用方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣是一種清潔的能源和化工原料，我國天然氣長輸管道采用高壓輸氣，如“西氣東輸”和“陜-京二線”等輸氣壓力都達到了 lOMPa。上游天然氣通過高壓管網(wǎng)送至各城市門站或大型用戶。各天然氣門站需要將高壓天然氣減壓至0.4MPa后才能進入下游管網(wǎng)供用戶使用?，F(xiàn)有調(diào)壓方式一般為通過節(jié)流閥節(jié)流膨脹降壓，但是這種調(diào)壓方式導(dǎo)致不能將管網(wǎng)壓力能回收利用。另外，為了消除降壓過程中產(chǎn)生的低溫，往往用燃?xì)忮仩t產(chǎn)生的熱水對天然氣進行加熱，造成能源浪費。若能將這部分壓力能加以回收利用，一方面可以提高能源利用率降低管網(wǎng)的運行成本，另一方面可以降低調(diào)壓過程中的噪音及對設(shè)備的損傷。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，天然氣壓力能回收利用方案通常是通過氣波制冷機、膨脹機等特定設(shè)備回收天然氣管網(wǎng)的壓力能，即將天然氣膨脹降壓后產(chǎn)生機械能和冷量，應(yīng)用在發(fā)電、制冰、空調(diào)、天然氣液化和輕烴分離等方面。其中，壓力能發(fā)電工藝要求天然氣的流量和壓力相對穩(wěn)定，但是天然氣的使用存在嚴(yán)重的不均勻性，所以無法滿足發(fā)電設(shè)備的穩(wěn)定運行，并且天然氣調(diào)壓站的布局較為分散，而小型電力系統(tǒng)不具備上網(wǎng)的條件，不利于建設(shè)大型電力回收系統(tǒng)，只能在門站內(nèi)自用，多余的電量不能儲存造成浪費。天然氣液化方面，由于天然氣在常壓下的液化溫度為_162°C，所需的冷能品味較高，采用的低溫壓縮機依賴于進口，造價高、能耗大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例的目的是提供一種天然氣管網(wǎng)壓力能回收利用方法及系統(tǒng)，以充分的利用天然氣降壓過程中的壓力能，優(yōu)化調(diào)壓方法，提高天然氣工業(yè)的能源利用效率。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種天然氣管網(wǎng)壓力能回收利用方法，所述方法包括如下步驟:
通過變壓吸附對原料天然氣進行凈化；
在所述通過變壓吸附對原料天然氣進行凈化后，再通過變溫吸附對所述原料天然氣進行凈化；
所述通過變溫吸附凈化后的原料天然氣進入第一壓縮機進行壓縮；
所述壓縮后的原料天然氣從第一換熱器的第一進口進入第一換熱器，與來自第一換熱器第二進口的天然氣在所述第一換熱器內(nèi)進行換熱；
所述第一換熱器第一進口的天然氣在換熱完成后，從第一換熱器第一出口輸出并進入重?zé)N分離罐，分離出的第一液相與來自第二換熱器第二出口的天然氣混合；分離出的第一氣相分為第一路天然氣和第二路天然氣，所述第一路天然氣從第二換熱器的第一進口進入第二換熱器，所述第二路天然氣進入膨脹機；所述第二換熱器第一進口的第一路天然氣與來自第二換熱器第二進口的天然氣在所述第二換熱器內(nèi)進行換熱；
所述第一路天然氣在所述第二換熱器內(nèi)完成換熱后從第二換熱器的第一出口輸出并經(jīng)過節(jié)流后進入氣液分離器，分離出的第二液相經(jīng)過節(jié)流后進入液化天然氣儲罐，分離出的第二氣相與來自膨脹機的天然氣混合，從第二換熱器的第二進口進入第二換熱器；所述膨脹機與所述第一壓縮機同軸；
所述第二換熱器第二進口的天然氣在所述第二換熱器內(nèi)完成換熱后，從所述第二換熱器的第二出口輸出，與來自重徑分離器的第一液相混合后，從所述第一換熱器的第二進口進入第一換熱器，并在所述第一換熱器內(nèi)完成換熱后，從所述第一換熱器的第二出口輸送到界外。
[0006]上述方案中，所述方法還包括:在所述通過變壓吸附對原料天然氣進行凈化后且在所述通過變溫吸附對所述原料天然氣進行凈化前、或在所述原料天然氣進入第一壓縮機后且在進入第一換熱器前，通過不可逆吸附對所述原料天然氣進行凈化。
[0007]上述方案中，所述方法還包括:所述原料天然氣凈化完成后、進入第一換熱器之前，經(jīng)過過濾器進行除塵。
[0008]上述方案中，之前，分出一股作為變壓吸附和/或變溫吸附的再生氣。
[0009]上述方案中，所述方法還包括:將所述液化天然氣儲罐中的天然氣與進入第一換熱器第一進口之前的原料天然氣進行換熱，換熱完成后，將來自于所述液化天然氣儲罐中的天然氣分為第一股天然氣和第二股天然氣，所述第一股天然氣作為再生氣加熱用的燃料氣，對所述第二股天然氣進行壓縮后，作為變壓吸附子系統(tǒng)、和/或變溫吸附子系統(tǒng)、和/或不可逆吸附子系統(tǒng)的再生氣或輸送到外界。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種天然氣管網(wǎng)壓力能回收利用系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:變壓吸附凈化子系統(tǒng)、變溫吸附子系統(tǒng)、第一壓縮機、第一換熱器、第二換熱器、重?zé)N分離罐、膨脹機、氣液分離器、液化天然氣儲罐；其中，
所述變壓吸附凈化子系統(tǒng)設(shè)置在所述第一壓縮機之前，用于通過變壓吸附對原料天然氣進行凈化；
所述變溫吸附子系統(tǒng)設(shè)置在變壓吸附子系統(tǒng)與所述第一壓縮機之間，用于在所述通過變壓吸附對原料天然氣進行凈化后，在所述原料天然氣進入第一壓縮機前，再通過變溫吸附對所述原料天然氣進行凈化；
所述第一壓縮機設(shè)置在所述變壓吸附凈化子系統(tǒng)與第一換熱器之間，用于所述原料天然氣從第一換熱器的第一進口進入第一換熱器之前的壓縮；
所述第一換熱器包括第一進口、第二進口、第一出口、第二出口，所述第一進口用于壓縮后的原料天然氣的進入，第一出口用于第一進口天然氣的輸出，所述第二進口用于來自第二換熱器第二出口的天然氣和來自重?zé)N分離器的第一液相的混合天然氣的進入，第二出口用于第二進口的天然氣的輸出，所述第二出口與界外相通；所述第一換熱器用于第一進口的天然氣與第二進口的天然氣的換熱；
所述第二換熱器包括第一進口、第二進口、第一出口、第二出口 ；所述第一出口用于第一進口天然氣的輸出，并與所述氣液分離器的進口相連，所述第二出口用于第二進口天然氣的輸出，并與所述第一換熱器的第二進口相連，所述第二換熱器用于第一進口的天然氣與第二進口的天然氣的換熱；所述重徑分離罐與所述第一換熱器第一出口相連，包括第一液相支路、第一氣相支路，所述第一氣相支路分為第一路氣相和第二路氣相；所述第一液相支路與所述第二換熱器的第二出口相連，所述第一路氣相與第二換熱器的第一進口相連，所述第二路氣相與所述膨脹機的進口相連；
所述膨脹機的出口與所述第二換熱器的第二進口相連；所述第一壓縮機與所述膨脹機同軸；
所述氣液分離器包括第二液相支路和第二氣相支路，所述第二液相支路與所述液化天然氣罐相連，所述第二氣相支路與所述第二換熱器的第二進口相連；
上述所有相連均通過管道實現(xiàn)。
[0011]上述方案中，所述系統(tǒng)還包括:不可逆吸附凈化子系統(tǒng)，設(shè)置在變壓吸附子系統(tǒng)與變溫吸附子系統(tǒng)之間，或設(shè)置在第一壓縮機與第一換熱器之間，用于通過不可逆吸附對所述原料天然氣進行凈化。
[0012]上述方案中，所述系統(tǒng)還包括:過濾器，設(shè)置在第一換熱器之前，與第一換熱器的第一進口相連，用于對所述原料天然氣進行除塵。
[0013]上述方案中，所述系統(tǒng)還包括:再生氣支路，所述再生氣支路與所述第一換熱器的第二出口相連，用于輸出的天然氣在輸送到界外之前，分出一股作為變壓吸附子系統(tǒng)、和/或變溫吸附子系統(tǒng)的再生氣。
[0014]上述方案中，所述系統(tǒng)還包括:第三換熱器，第二壓縮機；其中，
所述第三換熱器與再生氣支路相連，并與第二壓縮機相連，用于對來自液化天然氣儲罐的天然氣與進入第一換熱器第一進口之前的原料天然氣進行換熱，將換熱后的第一股天然氣送入再生氣支路，將換熱后的第二股天然氣送入第二壓縮機；
所述第二壓縮機與變壓吸附子系統(tǒng)、和/或變溫吸附子系統(tǒng)、和/或不可逆吸附子系統(tǒng)相連，用于對所述第二股天然氣進行壓縮；或，所述第二壓縮機與外界相通，將所述第二股天然氣輸送到界外。
[0015]本發(fā)明實施例所提供的天然氣管網(wǎng)壓力能回收利用方法，通過變壓吸附和變溫吸附對原料天然氣進行凈化；所述凈化后的原料天然氣進入第一壓縮機進行壓縮；原料天然氣從第一換熱器的第一進口進入第一換熱器進行換熱，而后從