天然气压差能利用智能调峰系统及其调峰方法技术方案

一种天然气压差能利用智能调峰系统及其调峰方法。该智能调峰系统包括天然气膨胀调压装置、换热装置、切换装置、LNG再气化装置、压力传感器和控制装置。换热装置的第一、第二换热支路分别用于将天然气膨胀调压装置输出的天然气加热升温后输出至天然气低压管线和冷凝为液化天然气。切换装置的第一、第二和第三接口分别与第一、第二换热支路的入口和天然气膨胀调压装置的出口连通。LNG再气化装置的入口与第二换热支路出口连通，出口与天然气低压管线连通。控制装置用于控制天然气膨胀调压装置、切换装置及LNG再气化装置的工作。本发明专利技术能实现天然气用气的智能调峰，并可有效利用天然气管网压力能回收过程中的冷能。气管网压力能回收过程中的冷能。气管网压力能回收过程中的冷能。

【技术实现步骤摘要】
天然气压差能利用智能调峰系统及其调峰方法


[0001]本专利技术涉及天然气压差能应用的
，尤其涉及天然气压差能利用智能调峰系统。

技术介绍

[0002]随着经济的快速发展和环境保护压力的不断增大，天然气作为清洁高效能源的比重日益增加。长距离、高压力、网格化的大型供气系统已成为当前世界天然气输气管道的发展趋势。随着我国天然气管道建设的迅猛发展，我国天然气管网正处于快速发展阶段。
[0003]高压天然气管网蕴含着大量的压力能，因为当高压天然气经过各地的门站或调压站时都要进行调压。传统调压方式都是通过节流阀进行节流膨胀，不仅浪费的大量的压差所产生的动能，而且需要大量的热量对气体进行增温，以抵消节流膨胀所产生的冷能。与此相比，近年来专家学者提出可用膨胀机将天然气压差能转化为电能从而实现天然气输送管网能量回收，但膨胀机在膨胀做功的同时亦会产生大量的冷量，该应用的推广受到膨胀过程冷能利用方式的限制。
[0004]与此同时，在城市天然气的输配系统中，用户对燃气的需求量是不断变化的。为保证供气的连续性和供气与用气间的平衡，结合天然气高压输送的特点，可以在天然气调压过程中同时进行天然气液化，在用气低谷时将富余天然气液化为LNG储存，在用气高峰时，将储存的液化天然气气化后补给用户，用液化天然气满足城市日、时用气不均匀性调峰，保证燃气的安全、平稳、可持续地向用户输送，从而达到节省能源、节能减排、提高经济效益的目的。同时，由于天然气门站或调压站选址一般较为偏远，且站内为防爆场所，设备运行维护人员少，装置的智能化水平对该天然气压力能利用装置的推广应用至关重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种天然气压差能利用智能调峰系统及其调峰方法，其能实现天然气用气的智能调峰，并可有效地利用天然气管网压力能回收过程中的冷能。
[0006]本专利技术实施例提供了一种天然气压差能利用智能调峰系统，包括：天然气膨胀调压装置，用于将来自天然气高压管线的天然气进行膨胀；换热装置，包括第一换热支路和第二换热支路，第一换热支路用于将天然气膨胀调压装置输出的天然气加热升温后输出至天然气低压管线；第二换热支路用于将天然气膨胀调压装置输出的天然气冷凝为液化天然气；切换装置，切换装置的第一接口、第二接口和第三接口分别与第一换热支路的入口、第二换热支路的入口和天然气膨胀调压装置的出口连通，用于选择性地将天然气膨胀调压装置输出的天然气从第一接口输出或同时从第一接口和第二接口输出；LNG再气化装置，LNG再气化装置的入口与第二换热支路的出口连通，LNG再气化装置的出口与天然气低压管线的入口连通，LNG再气化装置用于存储第二换热支路输出的液化天然气以及将储存的液化天然气进行加热气化；压力传感器，用于检测进入天然气低压管线的天然气的压力； 控制
装置，用于接收压力传感器的输出信号，并控制天然气膨胀调压装置、切换装置以及LNG再气化装置的工作。
[0007]本专利技术实施例还提供了一种上述的天然气压差能利用智能调峰系统的调峰方法，其中，控制装置在进入天然气低压管线的天然气压力P高于预设的高压阈值P1时，控制切换装置将天然气膨胀调压装置输出的天然气同时输出到换热装置的第一换热支路和第二换热支路中，第一换热支路将天然气膨胀调压装置输出的天然气加热升温后输出至天然气低压管线，LNG再气化装置存储第二换热支路输出的液化天然气；控制装置在进入天然气低压管线的天然气压力P低于预设的低压阈值P2时，控制切换装置将天然气膨胀调压装置输出的天然气仅输出到换热装置的第一换热支路中，第一换热支路将天然气膨胀调压装置输出的天然气加热升温后输出至天然气低压管线，并控制LNG再气化装置将储存的液化天然气进行加热气化后输出给天然气低压管线；控制装置在P2≤P≤P1时，控制切换装置将天然气膨胀调压装置输出的天然气仅输出到换热装置的第一换热支路中，第一换热支路将天然气膨胀调压装置输出的天然气加热升温后输出至天然气低压管线。
[0008]本专利技术至少具有以下优点和特点：1、本专利技术实施例对天然气管道压差进行充分利用的同时，在用气低谷时，利用天然气减压膨胀过程的冷能对富余天然气进行液化储存，并在用气高峰时将储存的液化天然气对天然气低压管线进行补充，从而实现天然气的智能调峰；2、本专利技术实施例的天然气压差能利用智能调峰系统结构简单，能量利用效率高。
附图说明
[0009]图1示出了根据本专利技术实施例的天然气压差能利用智能调峰系统的示意图。
具体实施方式
[0010]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0011]图1示出了根据本专利技术实施例的天然气压差能利用智能调峰系统的示意图。请参考图1。根据本专利技术一实施例的天然气压差能利用智能调峰系统，包括天然气膨胀调压装置、换热装置、切换装置3、LNG再气化装置、压力传感器51、温度传感器52和控制装置6。
[0012]在本实施例中，天然气压差能利用智能调峰装置设置于天然气高压管线81与天然气低压管线82之间，与天然气调压站83并联运行。在天然气高压管线81的出口与天然气调压站83的入口之间的管路上设有第四调节阀84，控制装置6的控制输出端与第四调节阀84的控制输入端连接，以控制第四调节阀84的开度。
[0013]天然气膨胀调压装置用于将来自天然气高压管线81的天然气进行膨胀至较低压力和温度。天然气膨胀调压装置包括天然气膨胀机11，天然气膨胀机11的入口与天然气高压管线81的出口连通。在天然气膨胀机11的入口与天然气高压管线81的出口之间的管路上设有第二调节阀12和第二开关阀13。控制装置6的控制输出端分别连接第二调节阀12及第二开关阀13的控制输入端，以控制第二调节阀12及第二开关阀13的开度。
[0014]换热装置包括第一换热支路、第二换热支路、第三换热支路、第一介质气压缩机24、第二介质气压缩机25及介质气膨胀机26。
[0015]第一换热支路用于将天然气膨胀调压装置输出的天然气加热升温后输出至天然
气低压管线82；第二换热支路用于将天然气膨胀调压装置输出的天然气冷凝为液化天然气；第三换热支路与第一换热支路并联连接，用于将天然气膨胀调压装置输出的天然气加热升温后输出至天然气低压管线82。
[0016]第一换热支路上设有第一开关阀21、第一换热器221和第二换热器222，第一开关阀21的入口连通切换装置3的第一接口，第一开关阀21的出口连通第一换热器221的冷侧入口，第一换热器221的冷侧出口连通第二换热器222的冷侧入口，第二换热器222的冷侧出口连通天然气低压管线82的入口。
[0017]第二换热支路上设有第三换热器223，第三换热器223的第一热侧入口连通切换装置3的第二接口，第三换热器223的第一热侧出口连通LNG再气化装置的入口，第三换热器223的第二热侧入口连通载冷剂入口，在第二热侧入口与载冷剂入口之间的管路上设有第一调节阀23，第三换热器223的第二热侧出口连通载冷剂出口。
[0018]第三换热支路上设有第三开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然气压差能利用智能调峰系统，其特征在于，包括：天然气膨胀调压装置，用于将来自天然气高压管线的天然气进行膨胀；换热装置，包括第一换热支路和第二换热支路，所述第一换热支路用于将天然气膨胀调压装置输出的天然气加热升温后输出至天然气低压管线；所述第二换热支路用于将天然气膨胀调压装置输出的天然气冷凝为液化天然气；切换装置，所述切换装置的第一接口、第二接口和第三接口分别与所述第一换热支路的入口、所述第二换热支路的入口和所述天然气膨胀调压装置的出口连通，用于选择性地将所述天然气膨胀调压装置输出的天然气从所述第一接口输出或同时从所述第一接口和所述第二接口输出；LNG再气化装置，所述LNG再气化装置的入口与所述第二换热支路的出口连通，所述LNG再气化装置的出口与所述天然气低压管线的入口连通，所述LNG再气化装置用于存储所述第二换热支路输出的液化天然气以及将储存的液化天然气进行加热气化；压力传感器，用于检测进入天然气低压管线的天然气的压力；控制装置，用于接收所述压力传感器的输出信号，并控制所述天然气膨胀调压装置、所述切换装置以及所述LNG再气化装置的工作。2.如权利要求1所述的天然气压差能利用智能调峰系统，其特征在于，所述第一换热支路上设有第一开关阀、第一换热器和第二换热器，所述第一开关阀的入口连通所述切换装置的第一接口，所述第一开关阀的出口连通所述第一换热器的冷侧入口，所述第一换热器的冷侧出口连通第二换热器的冷侧入口，所述第二换热器的冷侧出口连通所述天然气低压管线的入口；所述第二换热支路上设有第三换热器，所述第三换热器的第一热侧入口连通所述切换装置的第二接口，所述第三换热器的第一热侧出口连通所述LNG再气化装置的入口，所述第三换热器的第二热侧入口连通载冷剂入口，在第二热侧入口与载冷剂入口之间的管路上设有第一调节阀，所述第三换热器的第二热侧出口连通载冷剂出口；所述换热装置包括第一介质气压缩机、第二介质气压缩机及介质气膨胀机；所述第一介质气压缩机由所述天然气膨胀调压装置驱动运行，第一介质气压缩机的出口连通所述第一换热器的热侧入口；所述第二介质气压缩机的入口连通所述第一换热器的热侧出口，第二介质气压缩机的出口连通所述第二换热器的热侧入口；所述介质气膨胀机的入口连通所述第二换热器的热侧出口，介质气膨胀机的出口连通所述第三换热器的冷侧入口，第三换热器的冷侧出口连通第一介质气压缩机的入口，第二介质气压缩机由介质气膨胀机驱动运行；所述控制装置的控制输出端分别连接所述第一开关阀及所述第一调节阀的控制输入端，以控制第一开关阀及第一调节阀的开度。3.如权利要求1所述的天然气压差能利用智能调峰系统，其特征在于，所述天然气膨胀调压装置包括天然气膨胀机，所述天然气膨胀机的入口与所述天然气高压管线的出口连通；在所述天然气膨胀机的入口与所述天然气高压管线的出口之间的管路上设有第二调节阀，所述控制装置的控制输出端连接所述第二调节阀的控制输入端，以控制第二调节阀的开度。
4.如权利要求1所述的天然气压差能利用智能调峰系统，其特征在于，所述LNG再气化装置包括LNG储罐和LNG气化器；所述LNG储罐的入口连通所述第二换热支路的出口，用于存储第二换热支路输出的液化天然气；所述LNG气化器的入口与所述LNG储罐的第一出口连通，用以将储存的液化天然气进行加热气化；在LNG气化器的入口与LNG储罐的第一出口之间的管路上设有第三调节阀，所述控制装置的控制输出端连接所述第三调节阀的控制输入端，以控制第三调节阀的开度。5.如权利要求1所述的天然气压差能利用智能调峰系统，其特征在于，所述切...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉莉，刁安娜，马永军，罗建根，巫林芮，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一一研究所，
类型：发明
国别省市：