本发明专利技术公开了一种用于天然气调压的余压发电冷能回收复温系统，换热器A（3）热侧进口通过管线与过滤器（2）相连，过滤器（2）入口前管线上设有切断阀（1），换热器热侧出口通过设有调节阀（4）的管线与膨胀机（5）相连，膨胀机（5）的动力轴通过联轴器与齿轮箱（6）相连。齿轮箱（6）经过联轴器与发电机（7）相连；膨胀机（5）工质出口通过管线与换热器B（8）相连，汽化器（8）经过管线与换热器A（3）冷侧入口相连，换热器A（3）冷侧出口管线上设有出口切断阀（9）。本发明专利技术具有实现压力能的有效回收利用、能量梯级利用，节能减排的特点。
【技术实现步骤摘要】
用于天然气调压的余压发电冷能回收利用复温系统
本专利技术涉及机械
，具体来说涉及一种用于天然气调压的余压发电冷能回收利用复温系统。
技术介绍
全球范围内天然气占一次能源消费比重约为24.9%，而我国天然气所占比重为5.1%，与国际平均水平存在较大差距。天然气与煤和石油相比污染更少，我国将不断增加天然气在一次能源消费中的比重。随着中俄天然气管线的开通，我国天然气消费所占比重还会大幅度提高，在2019年年底中俄管线北段已投产，中线及南线将于近年开通，年输气量将突破380亿立方米。为了节约输气管线的建设成本，长距离的输气管线都采用高压输气管线，基本上输气距离在100km以上的输气管线压力都在5MPa以上，而作为最终用户的城市燃气管网压力最高只有4.0MPa，而民用天然气管网压力更低，为0.01MPa，天然气的压力需要通过逐级减压达到用户所需的压力等级才能利用。目前往往直接利用减压阀降压，降压后的天然气温度较低，不仅将压力能白白浪费，而且还对后续管线造成低温结冰堵塞等安全隐患。而利用天然气余压发电冷能回收利用复温系统可以回收压力能发电并获得冷能，实现冷电联产，提高能源利用率，减少管网振动及噪音，提高管网运行的稳定性。授权公告号为CN104088605的专利技术专利公开了一种能够实现压力能发电和利用热泵对天然气加热的系统，该专利在气井压力能利用的基础上考虑到了节流后天然气温度过低的问题，采用压力能发的电再次驱动热泵对低温天然气进行加热。这种方式虽然解决了出口天然气温度过低的问题，但是消耗了大量的电能且未能实现冷能回收。授权公告号为CN103334891A的专利技术专利公开了一种天然气调压发电系统，该系统利用涡轮回收剩余的天然气压力能，这种方式回收了压力能没有浪费，但是对于冷能回收以及节流后低温天然气对下游管网的温度影响未考虑，易引起管网的冰堵，造成能量浪费，效率不高。授权公告号CN210396824的技术专利公开了一种天然气余压能量的梯级利用系统，该系统使用透平膨胀机实现发电，所发出的电量用于给电加热器供电对低温天然气进行复温，利用膨胀后的天然气所携带的冷量进行冷能回收利用。这种方法在一定程度上实现了能量的梯级利用，但是对于出口处低温天然气的处理上采用了所发出的电能进行复温，造成了能量的消耗，浪费能源，效率依然不高。高压天然气经过节流膨胀后实现降压，但同时会降低到比较低的温度，目前的处理方式是将这部分冷能直接释放，并且还需要通过水套炉或者水浴加热器等设备消耗燃气或者电能对出口物流进行加热，浪费了能源。而当前的研究集中于将这部分冷能回收，但是仅仅通过制冰机等冷能回收系统处理后的天然气温度仍然很低，并不满足下游管网运行的相关国家标准要求，低温天然气回到管网系统后仍然会造成冰堵等安全隐患，并不具备实际应用意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在克服上述缺点而提出的一种实现压力能的有效回收利用、能量梯级利用，节能减排的用于天然气调压的余压发电冷能回收利用复温系统。本专利技术的一种用于天然气调压的余压发电冷能回收复温系统，包括过滤器、换热器A、膨胀机、齿轮箱、发电机、换热器B，其中：换热器A热侧进口通过管线与过滤器相连，过滤器入口前管线上设有切断阀，换热器热侧出口通过设有调节阀的管线与膨胀机相连，膨胀机的动力轴通过联轴器与齿轮箱相连。齿轮箱经过联轴器与发电机相连；膨胀机工质出口通过管线与换热器B相连，汽化器经过管线与换热器A冷侧入口相连，换热器A冷侧出口管线上设有出口切断阀。本专利技术的一种用于天然气调压的余压发电冷能回收复温系统，包括过滤器、换热器A、膨胀机、齿轮箱、发电机、换热器B、制冰机，其中：换热器A热侧进口通过管线与过滤器相连，过滤器入口前管线上设有切断阀，换热器热侧出口通过设有调节阀的管线与膨胀机相连，膨胀机的动力轴通过联轴器与齿轮箱相连。齿轮箱经过联轴器与发电机相连；膨胀机工质出口与中间介质换热器B冷侧进口相连，中间介质换热器B冷侧出口与换热器A冷侧进口相连；中间介质换热器B热侧出口与制冰机进口相连，制冰机出口与中间介质换热器B热侧进口相连；换热器A冷侧管线上设有出口切断阀。上述的用于天然气调压的余压发电冷能回收复温系统，其中：膨胀机采用单级膨胀或者多级膨胀，当膨胀机为两级或以上时，采用分轴并联或者单轴串联，同时各级膨胀机间设有换热器。上述的用于天然气调压的余压发电冷能回收复温系统，其中：换热器B采用板翅式换热器或绕管式换热器。上述的用于天然气调压的余压发电冷能回收复温系统，其中：制冰机采用片冰机、块冰机或盐水制冰机。本专利技术与现有技术相比，具有明显的有益效果，从以上技术方案可知：本专利技术的高压天然气经过过滤器去除杂质，换热器对冷流天然气进行复热以达到下游管线要求；气体膨胀机将高压天然气准确的进行调压降压到所需压力，并将管网中差压转换为叶轮旋转机械能，通过齿轮箱进行调速降速，带动发电机将机械能转化为电能，发电机与电网相连，发电上网；发电后的低温天然气进入冷能回收装置进行冷能回收；经过冷能回收后的天然气冷流再次进入换热器被复热，达到标准后往下游输送。本专利技术可以实现天然气余压的回收利用，并进行能量的梯级利用，先将压力能转换为电能再进行冷能的回收利用，与传统的调压装置相比实现了能量的回收利用，极大的提高了系统效率，提高了经济效益。在无能耗的前提下实现天然气的复温复热。与传统调压站采用水套炉或者水浴加热器相比，减少了能源消耗以及投资，不但能减少污染排放、节约能源，还满足了下游管网对于工质温度的要求，避免产生冰堵等现象。能够取代传统的调压站系统，在实现精确降压、调压的同时，回收能源产生经济效益，同时减少能源消耗，解决传统调压站现场的噪音过大、易冰堵的现象。附图说明图1为本专利技术实施例1的结构示意图；图2为本专利技术实施例2的结构示意图；图中标记：1、入口切断阀；2、过滤器；3、换热器A；4、调节阀；5、膨胀机；6、齿轮箱；7、发电机；8、换热器B；9、出口切断阀；10、制冰机。具体实施方式以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的用于天然气调压的余压发电冷能回收复温系统的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。实施例1参见图1，本专利技术的一种用于天然气调压的余压发电冷能回收复温系统，包括过滤器2、换热器A3、膨胀机5、齿轮箱6、发电机7、换热器B8，其中：换热器A3热侧进口通过管线与过滤器2相连，过滤器2入口前管线上设有切断阀1，换热器热侧出口通过设有调节阀4的管线与膨胀机5相连，膨胀机5的动力轴通过联轴器与齿轮箱6相连。齿轮箱6经过联轴器与发电机7相连；膨胀机5工质出口通过管线与换热器B8相连，汽化器8经过管线与换热器A3冷侧入口相连，换热器A3冷侧出口管线上设有出口切断阀9。工作原理：打开切断阀1，系统运行，高压天然气通过过滤器2中进行杂质过滤，去除杂质后进入换热器A3中与天然气冷流进行热量交换后经过调节阀4后进入膨胀机5中推动叶轮旋转将天然气的压力能转换为旋转的动能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于天然气调压的余压发电冷能回收复温系统，包括过滤器（2）、换热器A（3）、膨胀机（5）、齿轮箱（6）、发电机（7）、换热器B（8），其特征在于：换热器A（3）热侧进口通过管线与过滤器（2）相连，过滤器（2）入口前管线上设有切断阀（1），换热器热侧出口通过设有调节阀（4）的管线与膨胀机（5）相连，膨胀机（5）的动力轴通过联轴器与齿轮箱（6）相连；齿轮箱（6）经过联轴器与发电机（7）相连；膨胀机（5）工质出口通过管线与换热器B（8）相连，汽化器（8）经过管线与换热器A（3）冷侧入口相连，换热器A（3）冷侧出口管线上设有出口切断阀（9）。/n
【技术特征摘要】
1.一种用于天然气调压的余压发电冷能回收复温系统，包括过滤器（2）、换热器A（3）、膨胀机（5）、齿轮箱（6）、发电机（7）、换热器B（8），其特征在于：换热器A（3）热侧进口通过管线与过滤器（2）相连，过滤器（2）入口前管线上设有切断阀（1），换热器热侧出口通过设有调节阀（4）的管线与膨胀机（5）相连，膨胀机（5）的动力轴通过联轴器与齿轮箱（6）相连；齿轮箱（6）经过联轴器与发电机（7）相连；膨胀机（5）工质出口通过管线与换热器B（8）相连，汽化器（8）经过管线与换热器A（3）冷侧入口相连，换热器A（3）冷侧出口管线上设有出口切断阀（9）。
2.一种用于天然气调压的余压发电冷能回收复温系统，包括过滤器（2）、换热器A（3）、膨胀机（5）、齿轮箱（6）、发电机（7）、换热器B（8）、制冰机（10），其特征在于：换热器A（3）热侧进口通过管线与过滤器（2）相连，过滤器（2）入口前管线上设有切断阀（1），换热器热侧出口通过设有调节阀（4）的管线与膨胀机（5）相连，膨胀机（5）的动力轴通过联轴器与齿轮箱（6）相连；齿轮箱（...
【专利技术属性】
技术研发人员：张雪辉，常学煜，王星，朱阳历，李文，陈海生，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，毕节高新技术产业开发区国家能源大规模物理储能技术研发中心，
类型：发明
国别省市：北京;11
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