一种天然气管网压力能发电及冷库方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种天然气管网压力能用于发电及冷库方法与装置。该装置包括膨胀发电系统和冷媒制冷系统，通过膨胀发电系统和冷媒制冷系统实现了发电与制冷一体化，膨胀发电系统由高压天然气经膨胀机发电后经与冷媒换热进入城市燃气管网；冷媒系统中冷媒与低温天然气换热后，经过分流器，一股直接供给高温冷库，另一股经节流后供给低温冷库，实现不同温位的冷库保鲜。本发明专利技术装置中采用膨胀机与发电机和压缩机连轴运作，回收管网压力能用于发电，同时带动压缩机运转，减少了单独使用压缩机时的外部所需提供的能耗，实现两种不同温位的冷库供冷，具有很好的经济社会效益。

Natural gas pipe network pressure energy generation and cold storage method and device

The invention discloses a method and a device for generating energy and cold storage by using natural gas pipeline network pressure energy. The expansion device comprises a power generation system and cooling system, through the expansion of power system and cooling system to achieve the power generation and refrigeration integration, expansion power system consists of high pressure natural gas by expander power after and the refrigerant heat transfer into the city gas pipeline system; refrigerant refrigerant and low-temperature gas after heat exchange and after shunt, a direct supply of high temperature refrigerator, another unit after throttling supply of cold storage, cold storage preservation temperature of different implementation. The device of the invention adopts expander and the compressor shaft generator and recovery operation, pipeline pressure for power generation, and promote the operation of the compressor to reduce energy consumption by using external compressor alone required the implementation of two different temperature of the cold storage cooling, has good economic and social benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种天然气管网压力能发电及冷库方法与装置
本专利技术关于一种天然气管网压力能发电及冷库方法与装置，具体涉及管网天然气压力能膨胀发电和冷媒制冷的一体化装置。
技术介绍
天然气长输管道一般采用高压输送，在输送过程中需经压气站升至高压输送，而至用户侧则需降压使用。天然气在降压过程中产生巨大的能力，目前这部分能量的有效利用已经引起人们的广泛关注。天然气压力能回收利用常通过膨胀机将其转成机械能及冷能。机械能常用于发电或连轴使用，冷能常用于制冰、冷库及冷水空调等常用冷产业。中国专利CN102563958A公开了一种利用管网天然气压力能发电与制冰的方法与装置，该专利技术回收天然气压力能用于发电和制冷，电能主要一部分用于供调压门站办公楼和职工生活用电，剩余部分则直接带动压缩制冷循环制冰，即消耗高品质的电能用来制冰。中国专利CN104863645A公开了一种管网压力能发电及冷能回收装置，一种管网天然气压力能及冷能回收的高效利用系统，用以将高压天然气管路中的天然气压力能回收发电并将管网天然气冷能回收制冰。此工艺压力能回收利用装置与冷能回收利用装置分别撬装，具有易安装、易拆卸、易维护等结构优点，保证了原设备和新装置的稳定运行，但是对于冷能的利用也仅限于一种温位。中国专利CN205025513U公开了一种天然气管网压力能回收综合利用系统，该专利实现了天然气膨胀发电和冷能回收，该工艺较为繁琐，并且对于冷能的回收利用仅限于制冰，有很大的局限性。上述工艺均对天然气管网压力能回收发电及冷能回收用于制冰进行描述，但对于制冷冷库尤其是多温位冷库的应用未进行相关探讨。有鉴于此，现有技术仍存在一定的不足。
技术实现思路
为了克服上述工艺的不足，本专利技术提供了一种天然气管网压力能用于发电及冷库方法与装置，回收利用管网压力能进行发电并网，发电的同时连轴带动压缩机运作，在实现管网压力能发电的同时带动压缩机运转，减少了单独使用压缩机时的外部所需提供的能耗；同时该装置实现两种不同温位的冷库的供冷，极大的适应市场的需求。本专利技术实现上述目的的技术方案为：一种天然气管网压力能用于发电及冷库装置，其中，包括膨胀发电系统和冷媒制冷系统；所述膨胀系统包括通过管路依次连接在高压管网和低压管网之间的控制阀(1)，流量计(2)，膨胀机(3)，换热器(17)，复热器(18)，控制阀(4)，连接在膨胀机(3)之后的还有双轴发电机(5)，变压同步器(6)；所述冷媒制冷系统依靠管路依次连接形成冷媒循环回路，其中循环管路依次流经调节阀(9)，换热器(17)，分流器(10)，控制阀(11)，高温冷库(12)，控制阀(15)，流量计(16)；另外一路冷媒制冷循环依靠管路依次流经分流阀(10)，节流阀(13)，低温冷库(14)，压缩机(8)，控制阀(15)，流量计(16)；两路冷媒制冷管路于缓冲罐(7)处合并形成回路；优选的，所述的一种天然气管网压力能用于发电及冷库装置，其中：所述膨胀机为透平膨胀机、螺杆膨胀机；优选的，所述的一种天然气管网压力能用于发电及冷库装置，其中：所述变压同步器为三相变压同步器；优选的，所述的一种天然气管网压力能用于发电及冷库装置，其中：所述双轴发电机为隔爆永磁发电机；优选的，所述的一种天然气管网压力能用于发电及冷库装置，其中：所述换热器为管壳式换热器，高温制冷剂走壳程，膨胀后的低温天然气走管程；优选的，所述的一种天然气管网压力能用于发电及冷库装置，其中：压缩机为透平压缩机或螺杆压缩机等常规压缩设备；优选的，所述的一种天然气管网压力能用于发电及冷库装置，其中：膨胀后的天然气和压缩后的冷媒换热后，经分流器分为两路，一路直接给高温冷库供冷，另一路经节流阀膨胀之后给低温冷库供冷，使冷媒制冷系统包含两种不同温位的冷库，并可根据实际情况调整；优选的，所述的一种天然气管网压力能用于发电及冷库装置，其中：所述冷媒为R404a、R134a、R22、CO2等常用冷媒；优选的，所述的一种天然气管网压力能用于发电及冷库装置，其中：所述膨胀机后连接双轴发电机，连轴带动发电机及压缩机；一种天然气管网压力能用于发电及冷库方法，应用所述的天然气管网压力能用于发电及冷库装置，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S100、高压天然气流经第一控制阀(1)，第一流量计，膨胀机(3)膨胀发电，膨胀后的天然气温度降低，膨胀发电部分通过变压同步器(6)用于输出，同时带动压缩机(8)；膨胀后的天然气与换热器(17)中的冷媒进行换热，使换热后的天然气经复热器加热后，温度达到要求，然后经过第二控制阀(4)进入城市燃气管网；S200、流经换热器的制冷剂经过换热器(17)，然后流经(10)分流器分成两路，一路流经第三控制阀(11)，高温冷库(12)，第四控制阀(15)，第二流量计(16)，缓冲罐(7)；另一路流经节流阀(13)，低温冷库(14)，压缩机(8)，第四控制阀，第二流量计(16)，然后和第一路制冷剂混合在一起进入缓冲罐(7)，随后流经第五控制阀(9)一起流经换热器(17)与膨胀发电后的天然气进行换热。本专利技术与现有技术比较有以下的优异效果:1、实现能源有效利用。本专利技术回收了原本天然气管道中浪费的压力能；其次膨胀降温后的低温天然气与压缩后的冷媒在管壳式换热器换热，不仅节约了原有工艺中提升调压后低温天然气的温度所耗费的能量和设备，而且也节省了冷媒制冰所需的冷量。2、能源利用率高，可以实现不同温位的冷库供冷。通过膨胀机、发电机和压缩机的联轴，实现膨胀发电与压缩制冷一体化，视输出功的大小有效利用电能，大大提升能源综合利用率；其次该装置中能实现两种不同温位的冷库，能够实现不同食品、海鲜或者设备的冷冻保藏，极大的适应市场的需求。3、工艺流程简单，安全稳定性高。利用载冷剂作为冷量传递介质，分级回收天然气膨胀后的冷能，同时也保证了天然气调压站和天然气压力能回收综合利用系统的安全稳定性。4、易于推广使用。该工艺可实现发电和制冷一体化，工艺流程简单。可建在对冷市场需求较大的地方，具有良好的社会效益和经济效益。附图说明图1为本专利技术的天然气管网压力能用于发电及冷库装置的示意图。图2为本专利技术的天然气管网压力能用于发电及冷库方法的流程示意图。其中1—第一控制阀，2—第一流量计，3—膨胀机，4—第二控制阀，5—发电机，6—变压同步器，7—缓冲罐，8—压缩机，9—第五控制阀，10—分流器，11—第三控制阀，12—高温冷库，13—节流阀，14—低温冷库，15—第四控制阀，16—第二流量计，17—换热器，18—复热器。具体实施方式下面结合实例和工艺流程图(见图1)做进一步说明。如图1所示，一种天然气管网压力能发电及冷库方法与装置，包括膨胀机发电系统和冷媒制冷系统；所述膨胀系统包括通过管路依次连接在高压管网和低压管网之间的控制阀1、流量计2、膨胀机3、换热器17、复热器18、控制阀4，其中膨胀机3后端还连接双轴发电机5，变压同步器6；所述透平膨胀机3的输出轴连接双轴发电机6的一轴，所述双轴发电机6的电力供场地设备使用或者通过变压同步器向外供电；所述冷媒制冷系统依靠管路依次连接形成冷媒循环回路，其中循环管路依次流经换热器17、分流器10、第五控制阀11、高温库12、第四控制阀15、第二流量计16，缓冲罐7；另外一路冷媒制冷循环依靠管路依次流经分流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气管网压力能用于发电及冷库装置，其特征在于，包括膨胀发电系统和冷媒制冷系统；所述膨胀系统包括通过管路依次连接在高压管网和低压管网之间的控制阀(1)，流量计(2)，膨胀机(3)，换热器(17)，复热器(18)，控制阀(4)，连接在膨胀机(3)之后的还有双轴发电机(5)，变压同步器(6)；所述冷媒制冷系统依靠管路依次连接形成冷媒循环回路，其中循环管路依次流经调节阀(9)，换热器(17)，分流器(10)，控制阀(11)，高温冷库(12)，控制阀(15)，流量计(16)；另外一路冷媒制冷循环依靠管路依次流经分流阀(10)，节流阀(13)，低温冷库(14)，压缩机(8)，控制阀(15)，流量计(16)；两路冷媒制冷管路于缓冲罐(7)处合并形成回路。

【技术特征摘要】
1.一种天然气管网压力能用于发电及冷库装置，其特征在于，包括膨胀发电系统和冷媒制冷系统；所述膨胀系统包括通过管路依次连接在高压管网和低压管网之间的控制阀(1)，流量计(2)，膨胀机(3)，换热器(17)，复热器(18)，控制阀(4)，连接在膨胀机(3)之后的还有双轴发电机(5)，变压同步器(6)；所述冷媒制冷系统依靠管路依次连接形成冷媒循环回路，其中循环管路依次流经调节阀(9)，换热器(17)，分流器(10)，控制阀(11)，高温冷库(12)，控制阀(15)，流量计(16)；另外一路冷媒制冷循环依靠管路依次流经分流阀(10)，节流阀(13)，低温冷库(14)，压缩机(8)，控制阀(15)，流量计(16)；两路冷媒制冷管路于缓冲罐(7)处合并形成回路。2.根据权利要求1所述的一种天然气管网压力能用于发电及冷库装置，其特征在于：所述膨胀机为透平膨胀机、螺杆膨胀机。3.根据权利要求1所述的一种天然气管网压力能用于发电及冷库装置，其特征在于：所述变压同步器为三相变压同步器。4.根据权利要求1所述的一种天然气管网压力能用于发电及冷库装置，其特征在于：所述双轴发电机为隔爆永磁发电机。5.根据权利要求1所述的一种天然气管网压力能用于发电及冷库装置，其特征在于：所述换热器为管壳式换热器，高温制冷剂走壳程，膨胀后的低温天然气走管程。6.根据权利要求1所述的一种天然气管网压力能用于发电及冷库装置，其特征在于：压缩机为透平压缩机或螺杆压缩机等常规压缩设备。7.根据权利要求1所述的一种天然气管网压力能...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆涵，温永刚，张姝丽，杜琳琳，陈仲，
申请(专利权)人：深圳市燃气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44