一种天然气压力能的多级利用与调峰系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种天然气压力能的多级利用与调峰系统，包括：一级降压单元，其包括对高压天然气降温降压的气波制冷机、对降温后天然气冷能进行回收利用的一级换热器；二级降压单元，其包括发电系统和二级换热器，所述发电系统将与所述一级换热器换热之后的天然气压力能转化为调峰电能，所述二级换热器将被所述发电系统利用压力能之后的乏气冷能进行回收利用。本实用新型专利技术利用天然气两次降压的压力能制取天然气水合物及制冷、发电，实现用电、用气、空调制冷的多方面调峰，实现了天然气的压力能高效利用。力能高效利用。力能高效利用。

【技术实现步骤摘要】
一种天然气压力能的多级利用与调峰系统


[0001]本技术涉及天然气管网压力能回收
，尤其是一种天然气压力能的多级利用与调峰系统。

技术介绍

[0002]天然气在管道输送给用户之前需要进行固体杂质处理、脱硫脱酸等净化工艺处理，以脱硫为例，脱硫时，需要使用一定的脱硫溶液，吸收含硫气体后，含硫的富液一般会送至发生器处理，转化为贫液，再次进行脱硫塔吸收含硫气体。这往往导致富液中蕴含的压力能的浪费，因此合理利用富液中含有的压力能具有重大意义。
[0003]天然气经净化等工艺处理后，为保证天然气正常输送，我国的高压天然气管网的输气压力可达10MPa以上，我国的天然气输气管网具有不同的压力等级，一般需要调压阀进行常规的调压操作，高压天然气蕴含的压力能由此白白浪费。同时由于压力急剧降低，往往还会导致水合物形成，引起阀门堵塞和安全问题。
[0004]目前，我国天然气发展迅速，管道长度逐年增加，其中蕴含巨大的压力能，但压力能利用系统却未能普及，这无疑是能源的巨大浪费。
[0005]随着能源的消耗以及生活水平的提高，能源的浪费严重，但由于燃气使用及电力使用存在明显的日不均匀性，如何有效保证居民用电、居民用气的合理需求，如何减少空调能耗等都是值得关注的问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的缺陷，本技术提供了一种天然气压力能的多级利用与调峰系统，解决了高压天然气压力能得不到充分利用被浪费的技术问题。
[0007]本技术采用的技术方案如下：
[0008]一种天然气压力能的多级利用与调峰系统，包括：
[0009]一级降压单元，其包括对高压天然气降温降压的气波制冷机、对降温后天然气冷能进行回收利用的一级换热器；
[0010]二级降压单元，其包括发电系统和二级换热器，所述发电系统将与所述一级换热器换热之后的天然气压力能转化为调峰电能，所述二级换热器将被所述发电系统利用压力能之后的乏气冷能进行回收利用。
[0011]其进一步技术方案为：
[0012]还包括脱硫单元，其包括对来自高压管网的天然气脱硫的脱硫反应器、将脱硫富液的压力能为合成氨反应的反应气进行加压的压力转换装置，脱硫反应器的气侧出口与所述气波制冷机入口连接。
[0013]所述压力转换装置内通过活动闸阀分隔成两个腔体，其中一个腔体上设有高压脱硫富液入口、低压脱硫富液出口，另一个腔体上设有低压反应气入口、高压反应气出口，所述高压脱硫富液入口与脱硫反应器的高压脱硫富液出口连接，所述低压脱硫富液出口通过
三通阀一分别与含硫气体储罐、脱硫反应器的脱硫贫液入口连接；所述高压反应气出口与合成氨反应装置连接。
[0014]所述一级换热器、二级换热器分别通过蓄冷装置与用户侧的空调系统连接，为用户提供冷量；所述一级换热器、二级换热器均包括气侧管路和水侧管路。
[0015]所述一级换热器的气侧管路入口与所述气波制冷机的出口连接，所述一级换热器的气侧管路出口与所述发电系统中的透平膨胀机连接入口连接，所述透平膨胀机出口与所述二级换热器气侧管路入口连接，所述二级换热器气侧管路出口连接至天然气管网，将被所述二级换热器吸收冷能之后的乏气通过管网供给居民用户或燃气电厂。
[0016]所述空调系统包括与用户室内空气换热的风机盘管，其包括水侧管路和空气侧管路。
[0017]所述蓄冷装置采用自然分层蓄冷器，所述自然分层蓄冷器的冷水层入口与所述一级换热器或二级换热器冷水侧管路出口连接，冷水层出口与所述风机盘管的入水管连接，所述风机盘管的出水管与所述自然分层蓄冷器的温水层入口连接，温水层出口与所述一级换热器或二级换热器热水侧管路进口连接。
[0018]当与所述一级换热器、二级换热器分别换热的蓄冷装置的冷量，不足使所述空调系统满足用户侧的用冷需求时，采用与蒸汽压缩制冷系统的换热的额外的所述蓄冷装置，额外的所述蓄冷装置与所述空调系统连接，用于给所述空调系统提供额外的冷量；所述蒸汽压缩制冷系统包括形成制冷剂循环回路的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，所述蒸发器内设有额外的水侧管路用于与额外的所述蓄冷装置连接。
[0019]所述发电系统还包括与所述透平膨胀机动力连接的发电机。
[0020]所述二级降压单元还包括水合反应物储罐，所述水合反应物储罐的入口与所述一级换热器的气侧管路出口连接，并在连接管路上设有调压装置和水管入口，所述水合反应物储罐出口与天然气管网连接，用于供给居民用户或燃气电厂。
[0021]本技术的有益效果如下：
[0022]本技术充分利用天然气两次降压分别用于制取天然气水合物及制冷与用电，并实现用电、用气、空调制冷的多方面调峰，实现了天然气的压力能高效利用。本技术具有如下优点：
[0023]1、本技术将天然气脱硫工艺中的富液压力能用于合成氨反应中氮气和氢气的初级增压，且采用的是效率更高的正位移技术，是压力能向压力能的转换，有效利用富液中的压力能。
[0024]2、本技术使用气波制冷机将管道天然气压力能转换为冷能，适合功率的气波制冷机为天然气水合物的生成创造压力条件，换热器和蓄冷装置的配合创造合适的温度条件，由此天然气与水反应生成天然气水合物，同时避免了天然气因温度过低引发水合物阻塞管路的问题。
[0025]3、本技术采用透平膨胀机对管道天然气进行二次降压利用，透平膨胀机和磁力联轴器和发电机配合工作，发电可直接供给用户，冷量通过换热器与蓄冷装置供夏季空调用户使用，充分利用天然气压力能。
[0026]4、本技术采用透平膨胀发电减少了高峰用电时燃气电厂的供电压力，透平膨胀制冷与气波制冷减少了原电力蒸汽压缩制冷系统的夏季供冷压力，备用气罐的天然气以
及天然气水合物保障了用气高峰时燃气电厂和用气居民的正常需求。
附图说明
[0027]图1为本技术的结构示意图。
[0028]图2为本技术的蓄冷装置的结构示意图。
[0029]图3为本技术风机盘管的结构示意图。
[0030]图中：1、调节阀一；2、脱硫反应器；2a、气侧入口；2b、高压脱硫富液出口；2c、脱硫贫液入口；2d、气侧出口；3、调节阀二；4、压力转换装置；4a、高压脱硫富液入口；4b、低压反应气入口；4c、低压脱硫富液出口；4d、高压反应气出口；5、压缩装置；6、合成氨反应器及后处理装置；7、调节阀三；8、压力表；9、气波制冷机；11、一级换热器；12、蓄冷装置一；13、调节阀四；15、水合反应物储罐；16、调节阀五；17、透平膨胀机；18、磁力联轴器；19、发电机；20、二级换热器；21、蓄冷装置二；26、备用气罐；29、三通阀二；30、压缩机；31、冷凝器；32、膨胀阀；33、蒸发器；34、蓄冷装置三；35、贫液输送泵；36、三通阀一；37、含硫气体储罐；38、自然分层蓄冷器；38a、温水层出口；38b、温水层入口；38c、冷水层出口；38d、冷水层入口；39、温水回水泵；42、蓄冷水泵；43本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然气压力能的多级利用与调峰系统，其特征在于，包括：一级降压单元，其包括对高压天然气降温降压的气波制冷机(9)、对降温后天然气冷能进行回收利用的一级换热器(11)；二级降压单元，其包括发电系统和二级换热器(20)，所述发电系统将与所述一级换热器(11)换热之后的天然气压力能转化为调峰电能，所述二级换热器(20)将被所述发电系统利用压力能之后的乏气冷能进行回收利用。2.根据权利要求1所述的天然气压力能的多级利用与调峰系统，其特征在于，还包括脱硫单元，其包括对来自高压管网的天然气脱硫的脱硫反应器(2)、将脱硫富液的压力能为合成氨反应的反应气进行加压的压力转换装置(4)，脱硫反应器(2)的气侧出口(2d)与所述气波制冷机(9)入口连接。3.根据权利要求2所述的天然气压力能的多级利用与调峰系统，其特征在于，所述压力转换装置(4)内通过活动闸阀分隔成两个腔体，其中一个腔体上设有高压脱硫富液入口(4a)、低压脱硫富液出口(4c)，另一个腔体上设有低压反应气入口(4b)、高压反应气出口(4d)，所述高压脱硫富液入口(4a)与脱硫反应器(2)的高压脱硫富液出口(2b)连接，所述低压脱硫富液出口(4c)通过三通阀一(36)分别与含硫气体储罐(37)、脱硫反应器(2)的脱硫贫液入口(2c)连接；所述高压反应气出口(4d)与合成氨反应装置连接。4.根据权利要求1所述的天然气压力能的多级利用与调峰系统，其特征在于，所述一级换热器(11)、二级换热器(20)分别通过蓄冷装置与用户侧的空调系统连接，为用户提供冷量；所述一级换热器(11)、二级换热器(20)均包括气侧管路和水侧管路。5.根据权利要求4所述的天然气压力能的多级利用与调峰系统，其特征在于，所述一级换热器(11)的气侧管路入口与所述气波制冷机(9)的出口连接，所述一级换热器(11)的气侧管路出口与所述发电系统中的透平膨胀机(17)连接入口连接，所述透平膨胀机(17)出口与所述二级换热器(20)气侧管路入口连接，所述二级换热...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡亮，李超杰，毛衍钦，王晓月，詹志行，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：新型
国别省市：