一种天然气余压分布式利用系统技术方案

本实用新型专利技术涉及天然气余压利用技术领域，具体涉及一种天然气余压分布式利用系统，包括余压透平发电模块、冷能制冰模块、压缩机进气冷却模块和压缩机电机冷却模块；余压透平发电模块包括通过旁通管路依次连通在高压调节阀和低压调节阀之间的旁通调节阀、预冷脱烃装置、余压透平膨胀机、冷能换热器和电加热器；冷能换热器的换热一侧依次连通设置有冷能制冰模块、压缩机进气冷却模块和压缩机电机冷却模块；采用了余压膨胀机组进行余压发电，机组运行稳定可靠，发电效率高。相比其他余压能利用装置，余压能能够得到充分利用，且输气量与余压适应范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种天然气余压分布式利用系统
本技术涉及天然气余压利用
，具体涉及天然气余压分布式利用系统。
技术介绍
目前我国天然气在输送工艺过程中，需要经压气站升至高压输送，而至用户侧则需要降压使用。在此过程中，提高输气压力时，需要消耗动力驱动压气机组；降低输气压力时，现在一般采用调压阀组降压的方式。采用调压阀调压时，具有高品质的压力能完全消耗在克服阀门的局部阻力上，无法得到有效利用；且经调压阀组降压后，天然气温度降低(焦耳—汤姆逊效应)，为了提供给用户使用，还需要额外提供热量提升天然气至合适的温度，该过程又将是一个能量消耗过程。在液化天然气的冷能利用中，国内外的一些技术都较为成熟。而天然气这块由于冷较小，余压回收技术较少。随着经济和技术的发展，国内也出现了天然气余压利用技术的研发，大多采用余压发电+冷能制冰的利用工艺。目前的天然气压差发电技术中都是利用冷能来制冰，但制冰量较大，很多没有足够大的市场，所以需要把冷能充分和分输站所需有效结合起来，最好做到就地消化，并且降低分输站能耗。授权公告号为CN105201558A的专利技术专利公开了一种基于单螺杆膨胀机的天然气输送管线余压发电系统，该专利技术主要是利用单螺杆膨胀机将天然气输送管线的压力能进行发电，膨胀后的低压天然气进入油气分离器将天然气和润滑油分离，分离后的天然气经空气加热器进入原有天然气输送管线送至下游用户，分离后润滑油通过润滑油泵将润滑油加压后再次泵入单螺杆膨胀机需要润滑的位置，同时通过空气加热器将低温天然气回升至下游用户需要的温度。该专利技术提出的工艺仅仅是利用了部分的天然气余压，还有大量的冷能被浪费掉，发电效率较低，而且润滑油与天然气相接触，造成了天然气的污染。授权公告号为CN103334891A的专利技术专利公开了一种天然气调压式发电装置，该专利技术采用涡轮装置回收天然气压力能发电。该专利技术提出的工艺，既没有考虑冷能的回收利用，也没有解决天然气直接膨胀后释放大量冷能引起的设备堵塞和腐蚀等问题。授权公告号为CN203430574U的技术专利公开了一种利用小型天然气管网压力能发电的装置，该技术提出采用小型气体膨胀机回收天然气压力能发电，实现小功率发电自用功能。膨胀后的天然气通过压力温度平衡器稳定天然气压力和对天然气回温。该技术尽管合理利用了天然气压力能实现发电自用，但由于发电功率较小，仅在1-5kW，不适合流量较大的天然气调压场所。同时，该技术同样存在天然气冷能无法回收的问题，且膨胀后的天然气通过压力温度平衡器调节后，天然气回温幅度有限，膨胀释放的冷能仍旧会引起设备堵塞和腐蚀问题。授权公告号为CN104088605A的专利技术专利公开了一种基于压力能发电和热泵加热的天然气井口加热节流系统，该专利技术采用膨胀机发电机组替代传统的节流调压装置，利用膨胀发电机把气井采出的天然气中的压力能转换为电能，膨胀后的低温天然气加热首先通过空气预热器利用环境热量使天然气温度部分恢复，再通过膨胀发电机组生产的电能驱动热泵系统，通过再热器将热泵的热量用来加热经空气预热器后的天然气，使得膨胀降压后的天然气加热到外送集输管道所需的温度。该专利技术提出的工艺尽管节省了天然气加热的能源，并通过热泵装置实现膨胀后天然气的补热回温，但是仍旧没有考虑冷能的回收利用。授权公告号为CN105041395A的专利技术专利公开了一种通过载冷剂子系统把压力能发电子系统和制冷补热子系统整合在一起，以实现压力能回收综合利用，利用分级补热方式，提高天然气膨胀发电量的同时，回收天然气冷能用于生产商品冰或者提供冷需求。该专利技术提出的工艺，虽然考虑了膨胀后释放大量冷能引起的设备堵塞和腐蚀问题，但是采用分级补热的方式进行的，增加了工艺的复杂性，而且浪费了部分的冷能。授权公告号为CN203847188U的技术专利公开了一种天然气调压站余能综合利用系统，该技术采用膨胀发电机组回收天然气中的压力能，并通过低温发电机组利用低温天然气冷能发电并回收部分冷能。同时，通过换热器进一步回收低温发电机组利用后的冷能，回收的冷量供冷用户或者直接向环境排放。与上述专利技术专利相比，有效利用了天然气的冷能，但由于天然气未经预处理，在常温下采用膨胀发电机组直接膨胀将导致设备堵塞、腐蚀和磨蚀现象的发生，并且低温发电机组的发电效率基本在10％左右，投资成本大，冷能利用率低。授权公告号为CN106437911A的专利技术专利公开了一种天然气管网余压综合发电系统。天然气余压发电子系统利用高压天然气降压所产生的压力能进行发电，天然气余冷发电子系统以经过天然气余压发电子系统降压之后的低温天然气为冷源，以常温空气为热源进行发电，润滑油子系统提供润滑作用，由监测调控子系统对运行状态进行监测调整。该专利技术利用余冷来发电，但使用的是CO2等无机工质冷凝温度非常低，很多天然气余压膨胀后参数达不到这一数值，普适性差，且只利用空气作热源在冬季温度较低时加热效果差，换热投资大没有效益，造成了这部分冷量白白浪费。综上，现有的天然气余压分布式利用系统，存在不能最大限度利用天然气余压的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术中的不足，本技术的目的是提供一种天然气余压分布式利用系统，能够最大能效的利用天然气余压能，并对一些天然气输气增压站具有很好的能源综合利用，并大大降低增压站能耗的特点。本技术的目的通过以下技术方案实现：本申请提供一种天然气余压分布式利用系统，包括余压透平发电模块、冷能制冰模块、压缩机进气冷却模块和压缩机电机冷却模块；余压透平发电模块包括通过旁通管路依次连通在高压调节阀和低压调节阀之间的旁通调节阀、预冷脱烃装置、余压透平膨胀机、冷能换热器和电加热器；冷能换热器的换热一侧依次连通设置有冷能制冰模块、压缩机进气冷却模块和压缩机电机冷却模块；冷能制冰模块包括有与冷能换热器连通的制冰换热器，制冰换热器的换热一侧闭环连通设置有盐水制冰装置；压缩机进气冷却模块包括有与制冰换热器连通的天然气冷却器，天然气冷却器的换热一侧连通压缩机的进气口；压缩机电机冷却模块包括与天然气冷却器连通的循环水冷却器，循环水冷却器的换热一侧与压缩机电机闭环连通，循环水冷却器与冷能换热器的换热一侧连通以形成闭环。其中，高压调节阀和低压调节阀之间连通设置有天然气调压装置。本技术的有益效果：与现有技术相比，(1)与其他的天然气余压利用系统相比，采用了余压膨胀机组进行余压发电，机组运行稳定可靠，发电效率高。相比其他余压能利用装置，余压能能够得到充分利用，且输气量与余压适应范围广；(2)相对于常规的天然气余压冷能利用系统，该部分冷能与输气增压站结合起来，将冷能充分利用于场站内的节能减排，降低能耗；(3)通过设置预冷脱烃装置，能够有效地对天然气进行脱水处理，可防止系统管道冻堵，提高系统的稳定性；(4)通过设置冷能制冰模块、压缩机进气冷却模块和压缩机电机冷却模块，能够最大限度地对能源进行回收利用。附图说明利用附图对本技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本技术的任何限制，对于本领域的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然气余压分布式利用系统，其特征在于：包括余压透平发电模块、冷能制冰模块、压缩机进气冷却模块和压缩机电机冷却模块；/n所述余压透平发电模块包括通过旁通管路依次连通在高压调节阀(11)和低压调节阀(12)之间的旁通调节阀(23)、预冷脱烃装置(24)、余压透平膨胀机(20)、冷能换热器(21)和电加热器(22)；/n冷能换热器(21)的换热一侧依次连通设置有所述冷能制冰模块、压缩机进气冷却模块和压缩机电机冷却模块；/n所述冷能制冰模块包括有与所述冷能换热器(21)连通的制冰换热器(31)，所述制冰换热器(31)的换热一侧闭环连通设置有盐水制冰装置(40)；/n所述压缩机进气冷却模块包括有与所述制冰换热器(31)连通的天然气冷却器(32)，所述天然气冷却器(32)的换热一侧连通压缩机的进气口；/n所述压缩机电机冷却模块包括与所述天然气冷却器(32)连通的循环水冷却器(30)，循环水冷却器(30)的换热一侧与压缩机电机闭环连通，所述循环水冷却器(30)与冷能换热器(21)的换热一侧连通以形成闭环。/n

【技术特征摘要】
1.一种天然气余压分布式利用系统，其特征在于：包括余压透平发电模块、冷能制冰模块、压缩机进气冷却模块和压缩机电机冷却模块；
所述余压透平发电模块包括通过旁通管路依次连通在高压调节阀(11)和低压调节阀(12)之间的旁通调节阀(23)、预冷脱烃装置(24)、余压透平膨胀机(20)、冷能换热器(21)和电加热器(22)；
冷能换热器(21)的换热一侧依次连通设置有所述冷能制冰模块、压缩机进气冷却模块和压缩机电机冷却模块；
所述冷能制冰模块包括有与所述冷能换热器(21)连通的制冰换热器(31)，所述制冰换热器(31)的换热一侧闭...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞正亮，刘学炉，尹晖，赵宏彬，梁国强，
申请(专利权)人：广东东实开能能源有限公司，广东开能环保能源有限公司，福建广润节能科技有限公司，宁德开能环保能源有限公司，江苏广润新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44