利用天然气压力能的制冷系统技术方案

本申请提供了一种利用天然气压力能的制冷系统。该制冷系统包括发电装置与第一换热器，发电装置与高压天然气管路连接，发电装置利用高压天然气发电，得到降温且降压的天然气；第一换热器包括第一热气入口、第一冷气入口、第一热气出口与第一冷气出口，第一热气入口与空气源设备连通，第一冷气入口与发电装置的气体出口连通，第一热气出口与低压天然气源设备的入口连通，第一冷气出口与燃烧机的助燃气进口连通，第一换热器用于将空气源设备中的空气与发电机输出的降温降压的天然气进行换热。本申请中的制冷系统不仅能够有效利用天然气的压差能，还能提升燃气机的输出功率，降低高压天然气输送温度，保证高压天然气的输送安全。

【技术实现步骤摘要】
利用天然气压力能的制冷系统
本申请涉及能源领域，具体而言，涉及一种利用天然气压力能的制冷系统。
技术介绍
天然气是目前全球广泛采用的一种清洁能源，为满足长距离输送天然气的需要，需要加高压，例如，西气东输一线、二线的输气管线压力分别为4.0MPa与10MPa，如此高压力的天然气输送到各地接收门站，一般都需要根据用户要求在天然气调压站进行降压。对于城市燃气管网来说，一般降至中压范围。例如，西气东输一线的年供气能力已逾120亿立方米，西气东输二线线设计的年供气能力为300亿立方米，若不考虑由于高压天然气输送过程中由于补充压力而造成的天然气损失，仅西气东输一线由4.0MPa调1.6MPa这一压力等级即可回收802亿千瓦，二线由10MPa调到4MPa这一压力等级可回收能量更大。但是目前，上述的天然气压力差对应的压力能没有被有效回收利用。
技术实现思路
本申请的主要目的在于提供一种利用天然气压力能的制冷系统，以解决现有技术中不能有效利用天然气压力能的问题。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种利用天然气压力能的制冷系统，该制冷系统包括：发电装置，与高压天然气管路连接，上述发电装置利用高压天然气发电，得到降温且降压的天然气；至少一个第一换热器，各上述第一换热器包括第一热气入口、第一冷气入口、第一热气出口与第一冷气出口，上述第一热气入口与空气源设备连通，上述第一冷气入口与上述发电装置的气体出口连通，上述第一热气出口与低压天然气源设备的入口连通，上述第一冷气出口与燃烧机的助燃气进口连通，各上述第一换热器用于将上述空气源设备中的空气与发电机输出的降温降压的天然气进行换热。进一步地，上述制冷系统还包括：至少一个增压装置，各上述增压装置的入口与上述低压天然气源设备的出口连通，各上述增压装置的出口与上述高压天然气管路连通，上述增压装置用于对上述低压天然气源设备输出的低压天然气进行增压。进一步地，上述增压装置包括：压缩机，上述压缩机的入口与上述低压天然气源设备的出口连通，用于压缩上述低压天然气，得到高压天然气。进一步地，各上述增压装置还包括：冷却器，与上述压缩机的出口连通，用于对上述压缩机输出的上述高压天然气进行降温。进一步地，上述冷却器为空冷器。进一步地，上述高压天然气管路包括：第一输送段，与上述冷却器的出口连通；第二换热器，包括第二冷气入口、第二热气入口、第二冷气出口与第二热气出口，上述第二冷气入口与上述发电装置的气体出口连通，上述第二热气入口通过上述第一输送段与上述冷却器的出口连通，上述第二热气出口与上述低压天然气源设备的入口连通，上述第二换热器用于将降温降压的上述天然气与上述冷却器输出的高压天然气进行换热；第二输送段，与上述第二冷气出口连接。进一步地，上述第一输送段还与上述发电装置的气体入口连通。进一步地，上述发电装置包括：膨胀机，与上述高压天然气管路连接；减速齿轮箱，与上述膨胀机轴连接；发电机，与上述减速齿轮箱连接。进一步地，上述燃烧机为燃气轮机。进一步地，上述助燃气进口为空气进口。应用本申请的技术方案，一方面，利用天然气的压差进行发电；另一方面，并将发电后产生的低温天然气用于对待进入燃气机的助燃气进行降温，进入燃气机的助燃气(例如空气)的温度越低，其输出的功率就越高，因此，本申请中的制冷系统不仅能够有效利用天然气的压差能，还能提升燃气机的输出功率，降低高压天然气输送温度，保证高压天然气的输送安全。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1示出了本申请的一种实施例提供的利用天然气压力能的制冷系统的结构示意图；以及图2示出了本申请的另一种实施例提供的利用天然气压力能的制冷系统的结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：1、低压天然气源设备；2、增压装置；3、发电装置；4、高压天然气管路；5、第一换热器；6、燃烧机；7、空气源设备；21、压缩机；22、冷却器；41、第一输送段；42、第二换热器；43、第二输送段。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中不能很好地利用压差能，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种利用天然气压力能的制冷系统。本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种利用天然气压力能的制冷系统，如图1与图2所示，该系统包括发电装置3与至少一个第一换热器5，其中，发电装置3与高压天然气管路4连接，上述发电装置3利用由高压天然气管路4送入其内的高压天然气发电，且高压天然气变为降温且降压的天然气；各第一换热器5包括第一热气入口、第一冷气入口、第一热气出口与第一冷气出口，上述第一热气入口与空气源设备7连通，上述第一冷气入口与发电装置3的气体出口连通，也就是说，由发电机输出的天然气的至少一部分作为冷源进入到第一换热器中，上述第一热气出口与低压天然气源设备1的入口连通，上述第一冷气出口与燃烧机6的助燃气进口连通，上述第一换热器5用于将上述空气源设备7中的空气与发电机输出的降温降压的天然气进行换热，其中，空气作为热源，降温降压的天然气作为冷源，二者换热得到降温的空气与升温的天然气。应用本申请的技术方案，一方面，利用天然气的压差进行发电；另一方面，并将发电后产生的低温天然气用于对待进入燃气机的助燃气进行降温，进入燃气机的助燃气例如空气的温度越低，其输出的功率就越高，因此，本申请中的制冷系统不仅能够有效利用天然气的压差能，还能提升燃气机的输出功率，降低高压天然气输送温度，保证高压天然气的输送安全。本申请的一种实施例中，如图1与图2所示，本申请的制冷发电系统中还包括至少一个增压装置2，各增压装置2的入口与上述低压天然气源设备1的出口连通，各上述增压装置2的出口与上述高压天然气管路4连通，各上述增压装置2用于对上述低压天然气源设备1输出的低压天然气进行增压。通过增压装置对低压天然气的增压，使得低压天然气变为高压天然气，进而进一步满足天然气的长距离输送要求。为了以简单的方式将低压天然气转变为高压天然气，本申请的一种实施例中，如图1所示，各上述增压装置2包括压缩机21，上述压缩机21的入口与上述低压天然气源设备1的出口连通，用于压缩上述低压天然气，得到高压天然气。本申请的另一种实施例中，如图1所示，各上述增压装置2还包括冷却器22，该冷却器22与上述压缩机21的出口连通，用于对上述压缩机21输出的上述高压天然气进行降温。由于压缩机在将低压天然气转变为高压天然气的同时，将天然气的温度升高了，而天然气输送至首站的最高温度一般不超过50℃，这主要是对管线的强度、内外涂层和阴极保护效果有影响。所以，利用冷却器对天然气进行降温，进一步保护了管线、内外涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用天然气压力能的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统包括：发电装置(3)，与高压天然气管路(4)连接，所述发电装置(3)利用高压天然气发电，得到降温且降压的天然气；以及至少一个第一换热器(5)，各所述第一换热器(5)包括第一热气入口、第一冷气入口、第一热气出口与第一冷气出口，所述第一热气入口与空气源设备(7)连通，所述第一冷气入口与所述发电装置(3)的气体出口连通，所述第一热气出口与低压天然气源设备(1)的入口连通，所述第一冷气出口与燃烧机(6)的助燃气进口连通，各所述第一换热器(5)用于将所述空气源设备(7)中的空气与发电机输出的降温降压的天然气进行换热。

【技术特征摘要】
1.一种利用天然气压力能的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统包括：发电装置(3)，与高压天然气管路(4)连接，所述发电装置(3)利用高压天然气发电，得到降温且降压的天然气；以及至少一个第一换热器(5)，各所述第一换热器(5)包括第一热气入口、第一冷气入口、第一热气出口与第一冷气出口，所述第一热气入口与空气源设备(7)连通，所述第一冷气入口与所述发电装置(3)的气体出口连通，所述第一热气出口与低压天然气源设备(1)的入口连通，所述第一冷气出口与燃烧机(6)的助燃气进口连通，各所述第一换热器(5)用于将所述空气源设备(7)中的空气与发电机输出的降温降压的天然气进行换热。2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统还包括：至少一个增压装置(2)，各所述增压装置(2)的入口与所述低压天然气源设备(1)的出口连通，各所述增压装置(2)的出口与所述高压天然气管路(4)连通，各所述增压装置(2)用于对所述低压天然气源设备(1)输出的低压天然气进行增压。3.根据权利要求2所述的制冷系统，其特征在于，各所述增压装置(2)包括：压缩机(21)，所述压缩机(21)的入口与所述低压天然气源设备(1)的出口连通，用于压缩所述低压天然气，得到高压天然气。4.根据权利要求3所述的制冷系统，其特征在于，各所述增压装置(2)还包括：冷却器(22)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邸建军，宋移团，张霞，锁晓婷，
申请(专利权)人：碧海舟北京节能环保装备有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11