一種回收利用天然氣管網壓力能制冷的方法技術

一種回收利用天然氣管網壓力能制冷的方法，包括以下步驟：天然氣從高壓管網進入天然氣門站并分流后，分別經過一級氣波制冷機的降壓降溫處理，降壓后的低溫天然氣與換熱器中的冷媒換熱；對溫度升高后的天然氣進行分流，一部分進入電站作為燃料，另一部分進入二級氣波制冷機降壓降溫處理，降壓后的低溫天然氣與換熱器中的冷媒換熱，換熱后的天然氣進入下游城市管網；所述經換熱器換熱的冷媒匯合后作為冷卻劑經計量儀表進入啤酒生產中的降溫工序。本發明專利技術將天然氣降壓過程中的巨大壓力能轉換成冷能，使低溫天然氣在換熱器內與啤酒生產中的冷媒換冷，再將低溫冷媒返回啤酒生產系統對原料降溫，符合節能減排的生產要求。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及。
技術介紹
天然氣是一種優質、高效、清潔的能源。近幾十年來全球天然氣工業發展速度很快，天然氣在世界一次能源結構中的比例也不斷提高。天然氣工業中，管道運輸天然氣是必不可少的環節。隨著技術的發展，天然氣管網的輸氣能力和輸氣壓力不斷調高，管輸天然氣一般以高壓方式通過長輸管道輸送到終端用戶，之后，通常需要通過調壓設備進行降壓處理，以便與用氣設施匹配。天然氣內蘊含的巨大壓力能往往在通過調壓閥調壓的過程中被白白釋放浪費掉，而且還因為天然氣急劇降溫對調壓及管道設備運行安全構成威脅。表述天然氣壓力能大小可用ex,p表示。壓力為IOMPa的天然氣所具有的壓力為603.9 kj/kg。當壓力為Pl的高壓天然氣降壓至P2壓力時，可回收的最大壓力為回收的天然氣壓力能可用于發電、冷庫、冷水空調、制冰、滑冰場、空氣分離、組分分離與凈化、干冰生產、橡膠深冷粉碎以及天然氣輕烴分離等領域。目前利用天然氣壓力能制冷的技術包括(1)透平膨脹機回收壓力能技術，通過高壓天然氣膨脹過程種在靜噴嘴環流道內降壓提速，射入動葉柵流道再流出，出入口動量矩的改變使氣流對葉柵做功，氣流的動能降低，滯止焓下降，達到對外做功和制冷的目的。優點是制冷效率高達70 80%。缺點是結構復雜，制造成本高；潤滑系統復雜，操作維修麻煩；變工況適應性差，當進口氣體流量變化超過±20%時，將會顯著影響膨脹機的制冷效率。(2)渦流管回收壓力能技術，渦流管是一種結構簡單的能量分離裝置。高壓氣流在渦流管內高速旋轉時，經過渦流變換后分離成總溫不相等的兩部分氣流，處于中心部位的氣流溫度低，而處于外層部位的氣流溫度高，調節冷熱流比例，可以得到最佳制冷效應或制熱效應，產生高溫和低溫兩種氣流。進口氣體的壓力是渦流管工作的唯一動力源，膨脹比增加，在相同的冷流率下，渦流管的制冷溫度效應顯著增加。優點是沒有運動部件，重量輕，體積小，結構簡單、操作方便、運行安全可靠、造價低廉。缺點是制冷效率比較低，且制冷效率受進口氣體壓力、流量的影響比較大，只能用于一些特定的場合。
技術實現思路
為了克服上述所指的現有技術中的不足之處，本專利技術提供，以將天然氣降壓過程中的巨大壓力能轉換成冷能，達到節能減排的生產要求。本專利技術是通過以下技術方案實現的 ，包括以下步驟S1、天然氣從高壓管網進入天然氣門站，壓力為6 9MPa、溫度為10 25°C，對天然氣門站內的高壓管網天然氣進行分流后，分別經過一級氣波制冷機的降壓降溫處理，壓力降至2 4MPa、溫度降至-80 _20°C，降壓后的低溫天然氣與換熱器中的冷媒換熱，天然氣溫度升高至2 10°C ; 52、對溫度升高后的天然氣進行分流，分別進入電站作為燃料，或者進入二級氣波制冷機實施降壓降溫處理，壓力降至O. 3 1. OMPa、溫度降至-80 _20°C，降壓后的低溫天然氣與換熱器中的冷媒換熱，天然氣溫度升高至2 10°C，進入下游城市管網； 53、所述經換熱器換熱的冷媒匯合后作為冷卻劑經計量儀表進入啤酒生產中的降溫工序。進一步地，所述冷媒采用25% 35%質量分數的酒精水溶液或者氣相NH3。所述冷媒換熱前的溫度為-5 5°C，換熱后的溫度降至-30 -40°C。進一步地，所述天然氣供氣回路上分別配置有一級氣波制冷機與二級氣波制冷機的備用調壓器，該備用調壓器采用電站輸出的20 50°C冷卻水作為與低溫天然氣進行熱交換的冷媒。進一步地，所述換熱器為板翅式換熱器。所述一級氣波制冷機和二級氣波制冷機為旋轉式氣波制冷機。與現有技術相比，本專利技術采用氣波制冷機進行能量轉換，其制冷效率高，工業應用可達到70%;節能效果明顯，結構可為自旋式，不耗電、水，不需外部動力驅動；價格便宜，設備投資低；制冷部分無運動部件；對進口高壓氣體的組成、流量、壓力及膨脹比的變化有較強的適應性，特性曲線平坦，允許操作工況范圍大，適用的膨脹比范圍廣。本專利技術采用先進高效的“壓力能/冷能”轉換技術，通過分級降壓使不同壓強的天然氣能滿足不同用戶的供給，將天然氣降壓過程中的巨大壓力能轉換成冷能，使低溫天然氣在換熱器內與啤酒生產中的冷媒換冷，再將低溫冷媒返回啤酒生產系統對原料降溫。相對于現有技術中通過設置天然氣熱水鍋爐生產熱水提供給換熱器進行換熱，更符合節能減排的生產要求。附圖說明附圖1為本專利技術的回收利用天然氣管網壓力能制冷的方法的實現流程示意圖。具體實施例方式為了便于本領域技術人員的理解，下面結合附圖對本專利技術作進一步的描述。如附圖1所示，公開了一種實施例的回收利用天然氣管網壓力能制冷的方法，包括以下步驟 51、天然氣從高壓管網進入天然氣門站，壓力為9MPa、溫度為15°C，對天然氣門站內的高壓管網天然氣進行分流，一部分經過一級氣波制冷機一的降壓降溫處理，壓力降至2.5MPa、溫度降至_70°C，降壓后的低溫天然氣與第一換熱器中的0°C的30%質量分數的酒精水溶液冷媒換熱，天然氣溫度升高至5°C ;另一部分經過一級氣波制冷機二的降壓降溫處理，壓力降至4. OMPa、溫度降至-40°C，降壓后的低溫天然氣與第二換熱器中的(TC的30%質量分數的酒精水溶液冷媒換熱，天然氣溫度升高至5°C ； 52、對溫度升高后的天然氣進行分流，壓力降至2.5MPa的全部進入電站作為燃料，壓力降至4. OMPa的一部分進入電站，另一部分進入二級氣波制冷機降壓降溫處理，壓力降至O.4MPa、溫度降至-40°c，降壓后的低溫天然氣與第三換熱器中的0°C的30%質量分數的酒精水溶液冷媒換熱，天然氣溫度升高至5°C，進入下游城市管網； S3、所述第一、第二和第三換熱器中換熱的冷媒溫度降低至-35°C，匯合后作為冷卻劑經計量儀表進入啤酒生產中的降溫工序。本專利技術所采用的氣波制冷機為旋轉式氣波制冷機，是利用氣體的壓力能產生激波和膨脹波使氣體制冷的一種制冷設備，又稱壓力波制冷機或熱分離機。它在制冷工藝中的作用與透平膨脹機、節流閥一樣，是一種氣體制冷機。該氣波制冷機回收壓力能的熱力過程與膨脹機相似，靠氣體的等熵膨脹過程獲得低溫。與活塞膨脹機和透平膨脹機不同之處在于，它是以氣波(激波、膨脹波)為主要工作元件的機器，適用的進氣壓力范圍為O. 6 30. OMPa，流量范圍為1. O 40. OX 104m3/d，膨脹比范圍為2 7。進一步地，本專利技術的冷媒可采用25% 35%質量分數的酒精水溶液或者氣相NH3。所述第一換熱器與第二換熱器中的冷媒換熱前的溫度為-5 5°C，換熱后的溫度降至-30 -40°C，若采用氣相NH3作為冷媒，則在熱交換后，氣相NH3轉化成液氨。啤酒生產過程許多環節是降溫冷卻工序，需要大量的電力制冷。現有技術中的啤酒生產系統的降溫冷卻工序通常是利用螺桿式壓縮機制冷，以氨為冷媒。而本專利技術由低溫天然氣在換熱器內與來自啤酒生產系統的冷媒(如30%質量分數的酒精水溶液)換冷，再將低溫酒精水溶液返回啤酒生產系統對原料降溫，同時解決了天然氣升溫與啤酒降溫冷卻工序。進一步地，所述天然氣供氣回路上分別配置一級氣波制冷機與二級氣波制冷機的備用調壓器，該備用調壓器采用電站輸出的20 50°C冷卻水作為與低溫天然氣進行熱交換的冷媒。在當該一級氣波制冷機與二級氣波制冷機故障時，備用調壓器對進站天然氣進行調壓，利用電站輸出的高溫冷卻水應對本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種回收利用天然氣管網壓力能制冷的方法，包括以下步驟：S1、天然氣從高壓管網進入天然氣門站，壓力為6～9MPa、溫度為10～25℃，對天然氣門站內的高壓管網天然氣進行分流后，分別經過一級氣波制冷機的降壓降溫處理，壓力降至2～4MPa、溫度降至?80～?20℃，降壓后的低溫天然氣與換熱器中的冷媒換熱，天然氣溫度升高至2～10℃；S2、對溫度升高后的天然氣進行分流，分別進入電站作為燃料，或者進入二級氣波制冷機實施降壓降溫處理，壓力降至0.3～1.0MPa、溫度降至?80～?20℃，降壓后的低溫天然氣與換熱器中的冷媒換熱，天然氣溫度升高至2～10℃，進入下游城市管網；S3、所述經換熱器換熱的冷媒匯合后作為冷卻劑經計量儀表進入啤酒生產中的降溫工序。

【技術特征摘要】
1.一種回收利用天然氣管網壓力能制冷的方法，包括以下步驟: 51、天然氣從高壓管網進入天然氣門站，壓力為6 9MPa、溫度為10 25°C，對天然氣門站內的高壓管網天然氣進行分流后，分別經過一級氣波制冷機的降壓降溫處理，壓力降至2 4MPa、溫度降至-80 _20°C，降壓后的低溫天然氣與換熱器中的冷媒換熱，天然氣溫度升高至2 10°C ; 52、對溫度升高后的天然氣進行分流，分別進入電站作為燃料，或者進入二級氣波制冷機實施降壓降溫處理，壓力降至0.3 1.0MPa、溫度降至-80 _20°C，降壓后的低溫天然氣與換熱器中的冷媒換熱，天然氣溫度升高至2 10°C，進入下游城市管網； 53、所述經換熱器換熱的冷媒匯合后作為冷卻劑經計量儀表進入啤酒生產中的降溫工序。2.根據權利要求1所述的回收利用天然氣管網壓...

【專利技術屬性】
技術研發人員：付艷濤，
申請(專利權)人：東莞新奧燃氣有限公司，
類型：發明
國別省市：