天然气压力能回收装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种天然气压力能回收的蓄热加热装置：包括换热器、蓄热罐、电锅炉和膨胀机，换热器的天然气通道进口与外部天然气管道连接，换热器的天然气通道出口与膨胀机进口连接，膨胀机与发电机连接，换热器的载热剂通道进口与泵的出口连接，换热器的载热剂通道出口与蓄热罐的下部进口连接；本发明专利技术还提供一种天然气压力能回收的蓄热加热装置的使用方法，利用发动机烟气余热、工业废热、太阳能等热能，通过换热器加热燃气，再进入膨胀机膨胀作功，进入用户或下级管网；本发明专利技术实现了压力能回收与用气负荷的同步适应，还可充分利用各种低品位余热及廉价低谷电，提高了能源利用效率，同时避免了复杂的低温冷能的回收利用，系统简单。

Gas Pressure Energy Recovery Device and Method

The invention provides a regenerative heating device for recovering pressure energy of natural gas, including heat exchanger, regenerative tank, electric boiler and expander, natural gas passage inlet of heat exchanger is connected with external natural gas pipeline, natural gas passage outlet of heat exchanger is connected with expander inlet, expander is connected with generator, heat carrier passage inlet of heat exchanger is connected with pump outlet, and heat exchanger is connected with pump outlet. The outlet of the heat carrier channel is connected with the lower inlet of the regenerative tank; the invention also provides a method of using a regenerative heating device for recovering pressure energy of natural gas, utilizing heat energy of engine flue gas, industrial waste heat and solar energy, heating gas through a heat exchanger, then expanding into the expander for work, and entering the user or lower pipeline network; the invention realizes pressure energy recovery and negative use of gas. The synchronous adaptation of charge can also make full use of all kinds of low-grade waste heat and cheap low-valley electricity, improve energy efficiency, and avoid the complex recovery and utilization of low-temperature cold energy, and the system is simple.

【技术实现步骤摘要】
天然气压力能回收装置及方法
本专利技术涉及热能动力、石油天然气及城市燃气
，特别是涉及一种燃气压力能回收装置及方法。
技术介绍
为了提高输气能力，提高输气系统经济性，目前管道输送燃气均在较高压力下进行，长距离输送燃气还要消耗能源逐级增压，使燃气能够克服阻力到达用气区域。但是大多数燃烧设备运行时，燃烧在较低的压力下进行，为此管网或储气装置在向用气设备供气时需进行调压，将燃气压力降至一定水平后再供至用气设备。目前的调压设备大多通过节流方式降低燃气压力，过程中压力能未被回收利用而浪费了。为回收利用燃气压力能，可以采用膨胀机膨胀降压回收压力能，同时，膨胀降压后燃气温度也显著下降，可降至零下几十摄氏度，为避免低温对管网设施的不利影响，也为利用低温冷能，需要额外的设备和系统回收利用低温冷能，同时使燃气温度恢复至接近常温，由于低温能量并不总是能够得到有效利用，这增加了系统成本和运行控制的复杂性；此外，还有一些机构开发了利用燃气自身的高压进行天然气液化的技术装置，可利用液化的天然气进行储气调峰。由于液化后的天然气还需再行气化，中间涉及较多的能量转换过程，系统复杂而效率较低，局限较大。因此，需要对现有技术进行改进。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种高效的天然气压力能回收装置及方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种天然气压力能回收的蓄热加热装置：包括换热器、蓄热罐、电锅炉和膨胀机；所述换热器的天然气通道进口与外部天然气管道连接，换热器的天然气通道出口与膨胀机进口连接，膨胀机与发电机连接；所述换热器的载热剂通道进口与泵的出口连接，换热器的载热剂通道出口与蓄热罐的下部进口连接；所述蓄热罐设置有上下两组进出口；所述蓄热罐上部的出口与泵连接，通过泵后与换热器的载热剂通道进口连接，换热器的载热剂通道出口与蓄热罐下部的进口连接；所述蓄热罐下部的出口与电锅炉的载热剂通道进口连接，电锅炉的载热剂通道出口通过泵后与蓄热罐上部的进口连接。本专利技术还提供一种天然气压力能回收的热泵加热装置：包括换热器、蓄热罐、冷凝器、蒸发器和膨胀机；所述换热器的天然气通道进口与外部天然气管道连接，换热器的天然气通道出口与膨胀机进口连接，膨胀机与发电机连接；换热器的载热剂通道进口与泵的出口连接，换热器的载热剂通道出口与蓄热罐的下部进口连接；所述蓄热罐设置有上下两组进出口；蓄热罐上部的出口与泵连接，通过泵后与换热器的载热剂通道进口连接，换热器的载热剂通道出口与蓄热罐下部的进口连接；蓄热罐下部的出口与冷凝器的载热剂通道进口连接，冷凝器的载热剂通道出口通过泵后与蓄热罐上部的进口连接；所述蒸发器出口与四通换向阀的B口连接，四通换向阀的C口依次经过压缩机和气液分离器后与四通换向阀的D口连接，四通换向阀的A口与冷凝器的制冷剂通道进口连接，冷凝器的制冷剂通道出口依次与膨胀阀、储液及干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器进口连接。本专利技术还提供一种利用蓄热加热装置和热泵加热装置的天然气压力能回收的热泵和蓄热联合加热装置：包括换热器、蓄热罐、冷凝器、蒸发器、膨胀机、换热器、蓄热罐、电锅炉和膨胀机；所述换热器的天然气通道进口与外部天然气管道连接，换热器的天然气通道出口与换热器的天然气通道进口连接；换热器的载热剂通道进口与泵的出口连接，换热器的载热剂通道出口与蓄热罐的下部进口连接；所述蓄热罐设置有上下两组进出口；蓄热罐上部的出口与泵连接，通过泵后与换热器的载热剂通道进口连接，换热器的载热剂通道出口与蓄热罐下部的进口连接；蓄热罐下部的出口与冷凝器的载热剂通道进口连接，冷凝器的载热剂通道出口通过泵后与蓄热罐上部的进口连接；所述蒸发器出口与四通换向阀的B口连接，四通换向阀的C口依次经过压缩机和气液分离器后与四通换向阀的D口连接，四通换向阀的A口与冷凝器的制冷剂通道进口连接，冷凝器的制冷剂通道出口依次与膨胀阀、储液及干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器进口连接；所述换热器的天然气通道出口与膨胀机进口连接，膨胀机与发电机连接；所述换热器的载热剂通道进口与泵的出口连接，换热器的载热剂通道出口与蓄热罐的下部进口连接；所述蓄热罐设置有上下两组进出口；所述蓄热罐上部的出口与泵的进口连接，通过泵后与换热器的载热剂通道进口连接，换热器的载热剂通道出口与蓄热罐下部的进口连接；所述蓄热罐下部的出口与电锅炉的载热剂通道进口连接，电锅炉的载热剂通道出口通过泵后与蓄热罐上部的进口连接。本专利技术还提供一种天然气压力能回收的发电机余热加热装置：包括压缩机、透平、燃烧室、补燃燃烧室、换热器和膨胀机；所述压缩机与透平连接，压缩机出口与燃烧室进口连接；所述燃烧室出口与透平进口连接，透平出口补燃燃烧室进口连接，补燃燃烧室出口经过阀后与换热器的冷凝管道进口连接，换热器的冷凝管道出口与烟气出口连接；所述换热器的蒸发通道进口与外部天然气管道连接，换热器的蒸发通道出口与膨胀机进口连接，膨胀机与发电机连接；所述膨胀机出口分为两路，一路与天然气出口连接；另一路经过阀连接；阀出口分为两路，一路经过阀后与补燃燃烧室进口连接，另一路经过阀后与燃烧室进口连接。本专利技术还提供一种天然气压力能回收的冷能发电装置：包括膨胀机、膨胀机、冷凝器和发生器；所述膨胀机出口与冷凝器的天然气通道进口连接，冷凝器的天然气通道出口与外部天然气管道连接；所述冷凝器的冷凝通道出口经过泵后与发生器的蒸发通道进口连接，发生器的蒸发通道出口与膨胀机进口连接；所述膨胀机出口与冷凝器的冷凝通道进口连接；所述膨胀机和膨胀机均与发电机连接。本专利技术还提供一种天然气压力能回收的蓄热加热装置的使用方法，包括以下步骤：1)、天然气进入换热器的天然气通道，与另一侧的换热器的载热剂通道中的载热介质换热，天然气被加热后进入膨胀机膨胀做功，带动发电机发电，天然气膨胀做功后压力和温度均降低后流出；2)、蓄热罐中的载热介质从上部出口流出，经过泵后进入换热器的载热剂通道中，与载热剂通道另一侧的换热器的天然气通道中的天然气换热后，载热剂温度降低流回蓄热罐；同时蓄热罐中的载热介质从下部出口流出进入电锅炉，被加热后经泵送入蓄热罐上部进口。本专利技术还提供一种天然气压力能回收的蓄热加热装置的使用方法，包括以下步骤：1)、天然气进入换热器的天然气通道，与换热器的载热剂通道中的载热介质换热，天然气被加热后进入膨胀机膨胀做功，带动发电机发电，天然气膨胀做功后压力和温度均降低后流出；2)、蓄热罐中的载热介质从上部出口流出，经过泵后进入换热器的载热剂通道中，与载热剂通道另一侧的换热器的天然气通道中的天然气换热后，载热剂温度降低流回蓄热罐；同时，蓄热罐中的载热介质从下部出口流出，进入冷凝器的载热剂通道，与冷凝器的制冷剂通道中的高温高压制气态制冷剂换热后，载热剂温度升高流回蓄热罐；3)、从蒸发器流出的低温低压气态制冷剂经四通换向阀的B-D口进入汽液分离器后气液分离后，气态制冷剂从气液分离器流出进入压缩机，经压缩机压缩后成为高温高压气态制冷剂；高温高压制气态制冷剂经四通换向阀的C-A口进入冷凝器的制冷剂通道，与冷凝器的载热剂通道中的载热介质换热，冷凝后的高压液体制冷剂经过与膨胀阀并联的单向阀后进入储液及干燥过滤器，再从储液及干燥过滤器流出经膨胀阀节流降压后进入蒸发器中，从环境介质中吸热蒸发，成为低温低压气态制冷剂；4)、在蒸发器的空气侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.天然气压力能回收的蓄热加热装置，其特征在于：包括换热器(2)、蓄热罐(6)、电锅炉(9)和膨胀机(19)；所述换热器(2)的天然气通道进口与外部天然气管道连接，换热器(2)的天然气通道出口与膨胀机(19)进口连接，膨胀机(19)与发电机(18)连接；所述换热器(2)的载热剂通道进口与泵(4)的出口连接，换热器(2)的载热剂通道出口与蓄热罐(6)的下部进口连接；所述蓄热罐(6)设置有上下两组进出口；所述蓄热罐(6)上部的出口与泵(4)连接，通过泵(4)后与换热器(1)的载热剂通道进口连接，换热器(2)的载热剂通道出口与蓄热罐(6)下部的进口连接；所述蓄热罐(6)下部的出口与电锅炉(9)的载热剂通道进口连接，电锅炉(9)的载热剂通道出口通过泵(10)后与蓄热罐(6)上部的进口连接。

【技术特征摘要】
1.天然气压力能回收的蓄热加热装置，其特征在于：包括换热器(2)、蓄热罐(6)、电锅炉(9)和膨胀机(19)；所述换热器(2)的天然气通道进口与外部天然气管道连接，换热器(2)的天然气通道出口与膨胀机(19)进口连接，膨胀机(19)与发电机(18)连接；所述换热器(2)的载热剂通道进口与泵(4)的出口连接，换热器(2)的载热剂通道出口与蓄热罐(6)的下部进口连接；所述蓄热罐(6)设置有上下两组进出口；所述蓄热罐(6)上部的出口与泵(4)连接，通过泵(4)后与换热器(1)的载热剂通道进口连接，换热器(2)的载热剂通道出口与蓄热罐(6)下部的进口连接；所述蓄热罐(6)下部的出口与电锅炉(9)的载热剂通道进口连接，电锅炉(9)的载热剂通道出口通过泵(10)后与蓄热罐(6)上部的进口连接。2.天然气压力能回收的热泵加热装置，其特征在于：包括换热器(1)、蓄热罐(5)、冷凝器(7)、蒸发器(14)和膨胀机(19)；所述换热器(1)的天然气通道进口与外部天然气管道连接，换热器(1)的天然气通道出口与膨胀机(19)进口连接，膨胀机(19)与发电机(18)连接；换热器(1)的载热剂通道进口与泵(3)的出口连接，换热器(1)的载热剂通道出口与蓄热罐(5)的下部进口连接；所述蓄热罐(5)设置有上下两组进出口；蓄热罐(5)上部的出口与泵(3)连接，通过泵(3)后与换热器(1)的载热剂通道进口连接，换热器(1)的载热剂通道出口与蓄热罐(5)下部的进口连接；蓄热罐(5)下部的出口与冷凝器(7)的载热剂通道进口连接，冷凝器(7)的载热剂通道出口通过泵(8)后与蓄热罐(5)上部的进口连接；所述蒸发器(14)出口与四通换向阀(11)的B口连接，四通换向阀(11)的C口依次经过压缩机(12)和气液分离器(13)后与四通换向阀(11)的D口连接，四通换向阀(11)的A口与冷凝器(7)的制冷剂通道进口连接，冷凝器(7)的制冷剂通道出口依次与膨胀阀(17)、储液及干燥过滤器(16)、膨胀阀(15)、蒸发器(14)进口连接。3.利用权利要求1和2所述蓄热加热装置和热泵加热装置的天然气压力能回收的热泵和蓄热联合加热装置，其特征在于：包括换热器(1)、蓄热罐(5)、冷凝器(7)、蒸发器(14)、膨胀机(19)、换热器(2)、蓄热罐(6)、电锅炉(9)和膨胀机(19)；所述换热器(1)的天然气通道进口与外部天然气管道连接，换热器(1)的天然气通道出口与换热器(2)的天然气通道进口连接；换热器(1)的载热剂通道进口与泵(3)的出口连接，换热器(1)的载热剂通道出口与蓄热罐(5)的下部进口连接；所述蓄热罐(5)设置有上下两组进出口；蓄热罐(5)上部的出口与泵(3)连接，通过泵(3)后与换热器(1)的载热剂通道进口连接，换热器(1)的载热剂通道出口与蓄热罐(5)下部的进口连接；蓄热罐(5)下部的出口与冷凝器(7)的载热剂通道进口连接，冷凝器(7)的载热剂通道出口通过泵(8)后与蓄热罐(5)上部的进口连接；所述蒸发器(14)出口与四通换向阀(11)的B口连接，四通换向阀(11)的C口依次经过压缩机(12)和气液分离器(13)后与四通换向阀(11)的D口连接，四通换向阀(11)的A口与冷凝器(7)的制冷剂通道进口连接，冷凝器(7)的制冷剂通道出口依次与膨胀阀(17)、储液及干燥过滤器(16)、膨胀阀(15)、蒸发器(14)进口连接；所述换热器(2)的天然气通道出口与膨胀机(19)进口连接，膨胀机(19)与发电机(18)连接；所述换热器(2)的载热剂通道进口与泵(4)的出口连接，换热器(2)的载热剂通道出口与蓄热罐(6)的下部进口连接；所述蓄热罐(6)设置有上下两组进出口；所述蓄热罐(6)上部的出口与泵(4)的进口连接，通过泵(4)后与换热器(1)的载热剂通道进口连接，换热器(2)的载热剂通道出口与蓄热罐(6)下部的进口连接；所述蓄热罐(6)下部的出口与电锅炉(9)的载热剂通道进口连接，电锅炉(9)的载热剂通道出口通过泵(10)后与蓄热罐(6)上部的进口连接。4.天然气压力能回收的发电机余热加热装置，其特征在于：包括压缩机(41)、透平(42)、燃烧室(43)、补燃燃烧室(37)、换热器(21)和膨胀机(19)；所述压缩机(41)与透平(42)连接，压缩机(41)出口与燃烧室(43)进口连接；所述燃烧室(43)出口与透平(42)进口连接，透平(42)出口补燃燃烧室(37)进口连接，补燃燃烧室(37)出口经过阀(44)后与换热器(21)的冷凝管道进口连接，换热器(21)的冷凝管道出口与烟气出口连接；所述换热器(21)的蒸发通道进口与外部天然气管道连接，换热器(21)的蒸发通道出口与膨胀机(19)进口连接，膨胀机(19)与发电机(18)连接；所述膨胀机(19)出口分为两路，一路与天然气出口连接；另一路经过阀(40)连接；阀(40)出口分为两路，一路经过阀(38)后与补燃燃烧室(37...

【专利技术属性】
技术研发人员：张光玉，蒋兴鹏，刘喆，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33