專利名稱：天然氣壓力差能量回收工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在天然氣輸送干線與支線管道之間，利用干線與支線之間的壓力 差(壓力差從0. 4MPa 25MPa之間變化)進行天然氣能量回收的工藝。
背景技術(shù)：
天然氣管道是目前天然氣應(yīng)用過程中輸送天然氣的最主要手段。傳統(tǒng)高壓天然氣 干線、低壓天然氣支線間的輸送供氣過程是這樣的高壓天然氣經(jīng)過高壓天然氣干線進入 調(diào)壓裝置進行節(jié)流壓力調(diào)節(jié)，將高壓天然氣降壓變成低壓天然氣，當壓力符合低壓天然氣 支線的天然氣壓力輸送工藝要求時，該天然氣進入低壓天然氣支線，從而完成天然氣管網(wǎng) 間的輸送供氣。在該過程中高壓天然氣與低壓天然氣間的壓力能量差被白白損失，而沒有 得到回收利用。目前天然氣輸送管線的干線與支線之間的壓力差沒有得到能量回收利用是 普遍現(xiàn)象，從而造成巨大的能量浪費，綜合運營成本較高。目前，針對該問題還沒有提出解 決辦法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種能夠解決該問題的工藝方法及裝置，該工藝及裝置可以實現(xiàn)在滿 足原有的輸送壓力要求前提下，有效的回收天然氣管線間的壓力差能量。這些回收的能量 可以用于做功、發(fā)電、冷能利用和生產(chǎn)液化天然氣。由本發(fā)明所提出的天然氣壓力差能量回收的工藝，其工作原理基于熱力學基本理 論中高壓天然氣中蘊涵著較高的內(nèi)能，或氣體壓力能，在中高壓天然氣經(jīng)過節(jié)流降壓時， 氣體體積膨脹，可以釋放大量膨脹功，這種能量是可以而且應(yīng)當回收的。本發(fā)明提出的新的能量回收利用工藝，包含兩種實施方式(1) 一種是動力利用，即直接將高壓天然氣送入氣輪機，高壓天然氣通過氣輪機時 膨脹作功，輸出機械能，可以用來發(fā)電等，同時氣輪機出口的天然氣壓力降低，滿足下游使 用的壓力要求。(2)另一種是使帶壓天然氣經(jīng)過節(jié)流膨脹后制冷，同時實現(xiàn)壓力的降低，滿足下游 使用的壓力要求。


本發(fā)明所涉及的工藝如圖1所示其中1——高壓天然氣干線；2——調(diào)壓裝置； 3——低壓天然氣支線；4——壓力能回收裝置(氣輪機或節(jié)流膨脹制冷設(shè)備)；5——回收 能量輸出(冷能、熱能、機械能等)；6——做功、發(fā)電、制冷、生產(chǎn)液化天然氣等裝置；7—— 產(chǎn)品輸出(電能、液化天然氣等)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所涉及的天然氣壓力差能量回收的工藝進行說明。
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本發(fā)明涉及的天然氣壓力差能量回收的工藝由高壓天然氣干線1、低壓天然氣支 線3、壓力差能量回收裝置4和回收能量的利用裝置6組成。該工藝是在現(xiàn)有的調(diào)壓裝置 2 (連接高壓天然氣干線1與低壓天然氣支線3進行調(diào)壓的裝置，該裝置無回收能量功能) 旁邊并聯(lián)安裝本發(fā)明提出的工藝管線，壓力差能量回收裝置4和回收能量的利用裝置6組 成。當投用天然氣壓力差能量回收的工藝時，關(guān)閉調(diào)壓裝置2，高壓天然氣干線1中的天然 氣進入壓力差能量回收裝置4，裝置4可以利用壓力差進行能量回收，裝置4可以是氣輪機， 利用高、低壓天然氣的壓力差能作功，回收和輸出機械能，裝置4也可以是節(jié)流膨脹裝置， 利用高壓氣體節(jié)流膨脹制冷，輸出產(chǎn)生的冷能。裝置4回收的能量5(冷能、熱能、機械能等) 可以進入裝置6，進行發(fā)電、制冷、生產(chǎn)液化天然氣等。裝置4不但可以回收壓力差能量，而 且裝置4出口的天然氣壓力降低，可以進入低壓天然氣支線3，其壓力符合低壓天然氣支線 3輸送壓力工藝要求，從而使下游供氣平穩(wěn)不會對管網(wǎng)造成影響。當天然氣壓力差能量回收 的工藝中壓力差能量回收裝置4出現(xiàn)問題或進行維修時，切斷天然氣進出壓力差能量回收 裝置4，同時開啟調(diào)壓裝置2保證下游供氣平穩(wěn)不會對管網(wǎng)造成影響。按以上所述，本發(fā)明提出的工藝有兩種方法回收壓力能，其一是動力利用，即通過 氣輪機將氣體壓力能轉(zhuǎn)化為機械能。既可以帶動動力設(shè)備做功又可直接發(fā)電。其二是利用 高壓氣體的壓力能經(jīng)膨脹減壓后制冷，既可生產(chǎn)液化天然氣，又可利用所產(chǎn)生的低溫流體 進行發(fā)電、建設(shè)冷庫或空調(diào)制冷等。當通過該工藝壓力能利用后，低壓天然氣壓力符合低壓 天然氣支線3的天然氣壓力輸送工藝要求時，該天然氣進入低壓天然氣支線3，從而完成天 然氣管網(wǎng)間的平穩(wěn)輸送供氣。本發(fā)明提出的天然氣壓力差能量回收的工藝，可以用于所有天然氣高低壓管網(wǎng)間 的壓力能回收，當高低壓管線壓差大于0. 4MPa時，即可實施。該工藝具有廣闊的開發(fā)利用 價值，為降低管道輸送能耗提供有益的幫助。
權(quán)利要求
一種利用天然氣輸送管線的干線和支線之間的壓力差進行天然氣壓力差能量回收的工藝，其特征是在調(diào)壓裝置2旁并聯(lián)安裝壓力差能量回收裝置4和回收的壓力差能量的利用裝置6，以及相應(yīng)的聯(lián)結(jié)線路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣壓力差能量回收裝置4，其特征是可以通過兩種方式 進行能量回收一種是通過氣輪機作功，將天然氣壓力差能轉(zhuǎn)化為機械能輸出；一種是通 過氣體節(jié)流膨脹制冷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣壓力差能量利用裝置6，可以是利用機械功的發(fā)電的 發(fā)電機，和壓縮機、制冷機等等；也可以是利用冷能的各種形式的熱交換器，其應(yīng)用之一是 利用回收的冷能生產(chǎn)液化天然氣，或者是在節(jié)流膨脹致冷過程中直接生產(chǎn)液化天然氣。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求所述的天然氣管線壓力差能量回收工藝，在用于利用機械功發(fā)電 時，可以提供場站所需全部電力，并向外輸出電力；在用于通過壓力差能量回收制冷時，可 以直接產(chǎn)生_170°C 0°C的低溫流體并利用其冷能生產(chǎn)液化天然氣，或為冷庫供冷。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求所述的天然氣壓力差能量回收的工藝，可以使用在管線壓差在 0. 4MPa 25MPa之間任何輸氣管線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在天然氣輸送干線與支線管道之間，利用干線與支線之間的壓力差(壓力差從0.4MPa～25MPa之間變化)進行天然氣能量回收的工藝。該工藝不但回收壓力差能，而且進出該工藝裝置的天然氣符合原有的天然氣輸送的壓力要求。本發(fā)明利用的途徑有兩種，一種是動力利用進行發(fā)電，即通過直接的方式將氣體壓力能轉(zhuǎn)化為機械能并輸出做功。另一種是利用帶壓氣體的壓力能經(jīng)膨脹后制冷，生產(chǎn)液化天然氣。
文檔編號F17D1/075GK101943323SQ200910158339
公開日2011年1月12日 申請日期2009年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月7日
發(fā)明者毛羽, 王飆 申請人:王飆