【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及技术天然气压力能回收利用领域，尤其涉及一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置及方法。
技术介绍
1、天然气是指自然界中天然存在的气体，包括大气圈、水圈和岩石圈中各种自然过程形成的气体，包括油田气、气田气、泥火山气、煤层气和生物生成气等，天然气的主要用途是作燃料，可制造黑炭、化学药品和液化石油气，由天然气生产的丙烷、丁烷是现代工业的重要原料；采用天然气作为能源，可减少煤和石油的用量，因而大大改善环境污染问题。
2、目前，国内外的天然气的大规模陆上运输方式主要为管道运输，长输管道采用高压运输是世界各国的发展趋势，而高压天然气无法直接使用，需要经过调压至中压或低压后，再进入下游管网，供用户使用，而传统的调压方式，会浪费大量的压力能，并且天然气进行处理站后，经膨胀机膨胀后处于低温状态，若未及时处理，可能导致形成天然气水合物或使凝析水结冰而造成冻堵现象，过低温度也会造成对管道材料冷脆性增加，带来安全隐患，同时这部分冷量也常被忽视，未得到合理的利用，所以将所浪费的压力能和冷量进行回收、利用，不仅会防止能量的浪费，还能防止发生安全事故。
3、现有技术cn103791690b公开了一种利用管道压力能发电—制冷的液化天然气生产装置及方法。该专利技术将高压天然气进行膨胀处理后，将膨胀过程中所带来发电机发电的电量用于液化天然气工艺中混合制冷剂的压缩机，同时将膨胀后天然气冷量用于天然气液化工艺。该专利技术虽工艺流程较为简单，投资成本低，但是上述专利技术仅考虑了高压天然气膨胀后冷量不足的情况，未考虑到高压天然气膨胀
4、现有技术cn108386719b公开了一种管道天然气压力能冷能综合利用装置和方法。该专利技术通过天然气压力能发电，并利用所发电能生产液化天然气，同时回收膨胀过程中产生的冷能用于天然气液化工艺系统中。但是上述专利技术对于天然气气量过大或过小时，天然气的流量分配及处理方式未提及。
5、因此，亟需提供一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置及方法，相对于现有技术，提高压力能利用效率，提升对天然气参数变化的工艺适应性。
技术实现思路
1、本专利技术解决现有技术存在的技术问题，本专利技术提供了一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置及方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置，包括压力能发电系统和液化工艺供冷系统；
4、所述压力能发电系统包括入口、调压系统、膨胀发电系统和出口，所述调压系统和所述膨胀发电系统并联设置，所述入口分别与所述调压系统和所述膨胀发电系统连接，所述调压系统、所述膨胀发电系统分别与所述出口连接；
5、所述调压系统用于控制所述膨胀发电系统内的天然气流量；
6、所述液化工艺供冷系统包括预冷制冷剂循环系统、混合制冷剂循环系统和天然气液化换热系统，所述压力能发电系统用于为所述预冷制冷剂循环系统提供冷能，所述预冷制冷剂循环系统用于为所述天然气液化换热系统所需原料进行降温，所述混合制冷剂循环系统用于对预冷制冷剂循环系统中循环的预冷制冷剂提供热能、还用于为所述天然气液化换热系统提供混合制冷剂。
7、进一步地，所述调压系统输入端汇入所述膨胀发电系统输入端，所述调压系统输出端汇入所述膨胀发电系统输出端，所述膨胀发电系统输入端与所述入口连接；
8、所述压力能发电系统还包括调温输出系统，所述调温输出系统包括第三管道和第四管道，所述膨胀发电系统输出端通过阀门与所述第三管道、第四管道连通，所述第三管道和所述第四管道并联，所述第三管道输出端汇入所述第四管道输出端，所述第四管道输出端与出口连接，所述第三管道上串接有第一换热器，所述第一换热器还串接在所述入口与所述膨胀发电系统输入端连通的管路上。
9、更进一步地，所述第三管道上设有第一温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述第一换热器与所述出口之间，所述第四管道上设有第二温度传感器。
10、更进一步地，所述预冷制冷剂循环系统包括第二换热器和第四温度传感器，所述第二换热器串接在所述第四管道上，所述第二温度传感器位于所述第二换热器与所述出口之间，所述预冷制冷剂循环系统上串接有第四温度传感器。
11、更进一步地，所述混合制冷剂循环系统包括第三换热器、第三冷凝器、第三温度传感器，所述第三换热器与所述第三冷凝器并联设置，所述混合制冷剂循环系统沿混合制冷剂的流向依次串接第三换热器与第三冷凝器并联的管路、第三温度传感器，所述第三换热器串联在所述预冷制冷剂循环系统内。
12、更进一步地，所述混合制冷剂循环管路上还串接有压缩机和第二冷凝器，所述第二冷凝器连接在第三换热器与第三冷凝器的并联管路的混合制冷剂流入端，所述压缩机连接在所述第二冷凝器远离所述第三换热器一端。
13、进一步地，所述膨胀发电系统包括第二调压阀和膨胀机，所述第二调压阀和所述膨胀机串联，所述膨胀机远离所述第二调压阀一端连接发电机。
14、进一步地，所述调压系统包括第一冷凝器和第一调压阀，所述第一冷凝器和所述第一调压阀串联。
15、进一步地，所述天然气换热液化系统还连接有一级电压缩制冷工艺，所述一级电压缩制冷工艺用于对所述天然气换热液化系统补充冷能。
16、一种气田气压力能用于天然气液化的耦合方法，包括以下步骤：
17、s1、检测调温输出系统内的第一温度传感器和第二温度传感器所监测的温度是否全都正常，如果正常则进行s2步骤，如果不正常则进行s101步骤；
18、s101、通过分情况对调温输出系统内的温度传感器的不正常原因进行分析，并采取相应的解决办法，然后再进行s1步骤；
19、s2、检测天然气换热液化系统内全部温度传感器所监测的温度是否正常，如果正常则进行s3步骤，如果不正常则进行s201步骤；
20、s201、通过分情况对天然气换热液化系统内的温度传感器的不正常原因进行分析，并采取相应的解决办法，然后再进行s2步骤；
21、s3、检测预冷制冷剂循环系统内全部温度传感器所监测的温度是否正常，如果正常则进行s4步骤，如果不正常，则进行s301步骤；
22、s301、通过分情况对预冷制冷剂循环系统内的温度传感器的不正常原因进行分析，并采取相应的解决办法，然后再进行s3步骤；
23、s4、检测混合制冷剂循环系统内全部温度传感器所监测的温度是否正常，如果正常则进行s5步骤，如果不正常则进行s401步骤；
24、s401、通过分情况对混合制冷剂循环系统内的温度传感器的不正常原因进行分析，并采取相应的解决办法，然后再进行s4步骤；
25、s5、进行下一轮检测。
26、进一步地，s1步骤中温度传感器正常的监测范围是5～10℃；s2步骤中温度传感器正常的监测范围是-30～35℃；s3步骤中温度传感器正常的监测范围是20本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置，其特征在于，包括压力能发电系统和液化工艺供冷系统；
2.根据权利要求1所述的一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置，其特征在于，所述调压系统输入端汇入所述膨胀发电系统输入端，所述调压系统输出端汇入所述膨胀发电系统输出端，所述膨胀发电系统输入端与所述入口连接；
3.根据权利要求2所述的一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置，其特征在于，所述第三管道上设有第一温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述第一换热器与所述出口之间，所述第四管道上设有第二温度传感器。
4.根据权利要求3所述的一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置，其特征在于，所述预冷制冷剂循环系统包括第二换热器和第四温度传感器，所述第二换热器串接在所述第四管道上，所述第二温度传感器位于所述第二换热器与所述出口之间，所述预冷制冷剂循环系统上串接有第四温度传感器。
5.根据权利要求4述的一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置，其特征在于，所述混合制冷剂循环系统包括第三换热器、第三冷凝器、第三温度传感器，所述第三换热器与所述第三冷
6.根据权利要求5所述的一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置，其特征在于，所述混合制冷剂循环管路上还串接有压缩机和第二冷凝器，所述第二冷凝器连接在第三换热器与第三冷凝器的并联管路的混合制冷剂流入端，所述压缩机连接在所述第二冷凝器远离所述第三换热器一端。
7.根据权利要求1所述的一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置，其特征在于，所述膨胀发电系统包括第二调压阀和膨胀机，所述第二调压阀和所述膨胀机串联，所述膨胀机远离所述第二调压阀一端连接发电机。
8.根据权利要求1所述的一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置，其特征在于，所述调压系统包括第一冷凝器和第一调压阀，所述第一冷凝器和所述第一调压阀串联。
9.根据权利要求1所述的一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置，其特征在于，所述天然气换热液化系统还连接有一级电压缩制冷工艺，所述一级电压缩制冷工艺用于对所述天然气换热液化系统补充冷能。
10.一种气田气压力能用于天然气液化的耦合方法，其特征在于，包括以下步骤：
11.根据权利要求10所述的一种气田气压力能用于天然气液化的耦合方法，其特征在于，S1步骤中温度传感器正常的监测范围是5～10℃；S2步骤中温度传感器正常的监测范围是-30～35℃；S3步骤中温度传感器正常的监测范围是20～25℃；S4步骤中温度传感器正常的监测范围是30～40℃。
12.根据权利要求10所述的一种气田气压力能用于天然气液化的耦合方法，其特征在于，S101具体包括以下步骤：
13.根据权利要求10所述的一种气田气压力能用于天然气液化的耦合方法，其特征在于，S201步骤具体采用下述方法：当天然气换热液化系统内有一个温度传感器过高，开启一级电压缩制冷工艺；如果天然气换热液化系统没有温度传感器过高，则进行增大混合制冷剂系统第三换热器支路的流量。
14.根据权利要求10所述的一种气田气压力能用于天然气液化的耦合方法，其特征在于，S301步骤具体采用下述方法：当预冷制冷剂循环系统内的温度传感器过低时，增大混合制冷剂系统第三换热器支路的流量，当预冷制冷剂循环系统内的温度传感器过高或正常时，增大混合制冷剂系统第三冷凝器支路的流量。
15.根据权利要求10所述的一种气田气压力能用于天然气液化的耦合方法，其特征在于，S401步骤具体采用下述方法：先增大混合制冷剂系统第三冷凝器支路的流量，然后选择下述两种情况其中一个进行：当混合制冷剂循环系统内的温度传感器过低时，减少第三冷凝器的负荷；当混合制冷剂循环系统内的温度传感器过高或正常时，增加第三冷凝器的负荷。
...【技术特征摘要】
1.一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置，其特征在于，包括压力能发电系统和液化工艺供冷系统；
2.根据权利要求1所述的一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置，其特征在于，所述调压系统输入端汇入所述膨胀发电系统输入端，所述调压系统输出端汇入所述膨胀发电系统输出端，所述膨胀发电系统输入端与所述入口连接；
3.根据权利要求2所述的一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置，其特征在于，所述第三管道上设有第一温度传感器，所述第一温度传感器设置在所述第一换热器与所述出口之间，所述第四管道上设有第二温度传感器。
4.根据权利要求3所述的一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置，其特征在于，所述预冷制冷剂循环系统包括第二换热器和第四温度传感器，所述第二换热器串接在所述第四管道上，所述第二温度传感器位于所述第二换热器与所述出口之间，所述预冷制冷剂循环系统上串接有第四温度传感器。
5.根据权利要求4述的一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置，其特征在于，所述混合制冷剂循环系统包括第三换热器、第三冷凝器、第三温度传感器，所述第三换热器与所述第三冷凝器并联设置，所述混合制冷剂循环系统沿混合制冷剂的流向依次串接第三换热器与第三冷凝器并联的管路、第三温度传感器，所述第三换热器串联在所述预冷制冷剂循环系统内。
6.根据权利要求5所述的一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置，其特征在于，所述混合制冷剂循环管路上还串接有压缩机和第二冷凝器，所述第二冷凝器连接在第三换热器与第三冷凝器的并联管路的混合制冷剂流入端，所述压缩机连接在所述第二冷凝器远离所述第三换热器一端。
7.根据权利要求1所述的一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置，其特征在于，所述膨胀发电系统包括第二调压阀和膨胀机，所述第二调压阀和所述膨胀机串联，所述膨胀机远离所述第二调压阀一端连接发电机。
8.根据权利要求1所述的一种气田气压力能用于天然气液化的耦合装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：程士坚，李泓洲，薛兴昌，祝玉松，汪洋，李乾，简霖，尚晋，袁绮，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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