蓄热式天然气余压利用系统技术方案

本发明专利技术涉及天然气余压利用技术领域，公开了一种蓄热式天然气余压利用系统，包括：膨胀做功单元、集热单元、蓄热单元、天然气再热单元；膨胀做功单元用于对天然气的压力能回收利用；集热单元用于收集的膨胀做功单元的热量；天然气再热单元用于再热天然气，并释放天然气冷量；蓄热单元用于存储所述集热单元的热量，并利用天然气再热单元的天然气冷量冷却所述集热单元。本发明专利技术的蓄热式天然气余压利用系统解决了现有技术中天然气余压利用系统的效率及经济效益受环境因素影响的技术问题，具有系统使用温度范围广及地域范围广的优点。统使用温度范围广及地域范围广的优点。

【技术实现步骤摘要】
蓄热式天然气余压利用系统


[0001]本专利技术涉及天然气余压利用
，具体涉及一种蓄热式天然气余压利用系统。

技术介绍

[0002]天然气的运输是通过压缩机将天然气压缩至高压常温状态，通过管道运输至天然气门站，在各级天然气门站通过减压阀减压至下游管道运输条件，最后至用户。上述减压阀减压过程中产生了较大的能量损失，若将此部分压力能利用起来会带来可观的经济效益，该研究方向即天然气余压利用技术。天然气余压利用技术主要包括发电技术、制冷技术及两者的结合。
[0003]天然气余压发电技术是一种通过利用膨胀机代替天然气门站减压阀，膨胀机在压差的驱动下，驱动变速箱和发电机发电的技术。天然气余压发电系统是利用天然气余压发电技术的发电系统，由于经过膨胀机后的天然气温度将达到零下几十度，现有技术通常采用制冰机回收利用这部分冷能，再通过汽化器实现天然气再热，以达到天然气下游管道运输条件。
[0004]在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：在冬季或者环境温度较低的工况下，经过制冰机的水温度较低，制冰机吸收冷能的能力有限。经过制冰机吸收冷能后，天然气温度往往还达不到运输条件。此时，若采用汽化器再热，汽化器也会受到环境温度的影响，其表面会结冰，再热效果也不理想。目前在冬季或者环境温度较低的工况运行的天然气余压发电系统通常采用电加热器进行再热，此时就需要配置相应的电源，这会降低天然气余压发电系统总体经济效益。上述因素将直接导致在常年低温或环境温度较低的地区天然气余压利用系统(例如，天然气余压发电系统)的经济效益低，从而难以贯彻新发展理念，实现“双碳”目标。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种利用系统内部热能的蓄热式天然气余压利用系统，解决了现有技术中天然气余压利用系统的效率及经济效益受环境因素影响的技术问题。
[0006]为达此目的，本专利技术的技术方案如下：蓄热式天然气余压利用系统包括：膨胀做功单元、集热单元、蓄热单元、天然气再热单元；所述膨胀做功单元用于对天然气的压力能回收利用；所述集热单元用于收集的膨胀做功单元的热量；所述天然气再热单元用于再热天然气，并释放天然气冷量；所述蓄热单元用于存储所述集热单元的热量，并利用所述天然气再热单元的天然气冷量冷却所述集热单元。
[0007]进一步地，所述集热单元包括第一集热单元，所述第一集热单元包括润滑油站、润滑油换热器；所述润滑油站用于存储润滑油；所述润滑油经所述膨胀做功单元后温度升高，随后经所述润滑油换热器的热流管路，并在所述润滑油换热器内与所述润滑油换热器的冷流管路换热，最后流回所述润滑油站。
[0008]进一步地，所述膨胀做功单元包括膨胀机；所述第一集热单元包括第一集热支路，所述润滑油经过所述第一集热支路进入所述膨胀机的润滑油进口，随后从所述膨胀机的润滑油出口经所述润滑油换热器的热流管路流回所述润滑油站。
[0009]进一步地，所述膨胀做功单元包括齿轮箱；所述第一集热单元包括第二集热支路，所述润滑油经过所述第二集热支路进入所述齿轮箱的润滑油进口，随后从所述齿轮箱的润滑油出口经所述润滑油换热器的热流管路流回所述润滑油站。
[0010]进一步地，所述膨胀做功单元包括发电机；所述第一集热单元包括第三集热支路，所述润滑油经过所述第三集热支路进入所述发电机的润滑油进口，随后从所述发电机的润滑油出口经所述润滑油换热器的热流管路流回所述润滑油站。
[0011]进一步地，所述天然气再热单元包括天然气再热换热器；经所述膨胀做功单元的天然气乏气进入所述天然气再热换热器的冷流管路，在所述天然气再热换热器内与所述天然气再热换热器的热流管路换热后形成所述再热天然气。
[0012]进一步地，所述蓄热单元包括蓄热罐、缓存罐；所述蓄热罐内的蓄热工质经所述天然气再热换热器的热流管路后进入所述缓存罐，再经所述润滑油换热器的冷流管路流回所述蓄热罐；所述蓄热工质为沸点小于等于100摄氏度的流体。
[0013]进一步地，所述天然气再热单元还包括制冰机，所述膨胀做功单元的天然气乏气进入所述制冰机，从所述制冰机流出的天然气乏气再经所述天然气再热换热器的冷流管路流出。
[0014]进一步地，所述膨胀做功单元包括发电机；所述集热单元包括第二集热单元；所述第二集热单元的工质为冷却液，所述冷却液为沸点小于等于100摄氏度的流体；所述第二集热单元包括发电机换热器，所述发电机换热器的热流管路出口与所述发电机的冷却入口通过管道连接，所述发电机的冷却出口与所述发电机换热器的热流管路入口通过管道连接；所述冷却液从所述发电机的冷却入口流入，从所述发电机的冷却出口流出，随后进入所述发电机换热器的热流管路，在所述发电机换热器内与所述发电机换热器的冷流管路换热后，回到所述发电机的冷却入口。
[0015]进一步地，所述蓄热单元包括蓄热罐、缓存罐；所述天然气再热单元包括天然气再热换热器；所述蓄热罐内的蓄热工质经所述天然气再热换热器的热流管路后进入所述缓存罐，再经所述发电机换热器的冷流管路回所述蓄热罐；所述蓄热工质为沸点小于等于100摄氏度的流体。
[0016]进一步地，所述第二集热单元还包括冷却液箱，所述冷却液箱用于盛放所述冷却液。
[0017]进一步地，所述润滑油站的出液口处设置有润滑油温度监测装置。
[0018]进一步地，所述润滑油换热器的冷流管路出口处设置有润滑油换热调节阀。
[0019]进一步地，所述润滑油站的出液口处设置有润滑油温度监测装置；所述润滑油换热器的冷流管路出口处设置有润滑油换热调节阀；所述润滑油温度监测装置控制所述润滑油换热调节阀的开度。
[0020]进一步地，所述发电机的冷却入口处设置有发电机温度监测装置。
[0021]进一步地，所述发电机换热器的冷流管路的出口处设置有发电机换热调节阀。
[0022]进一步地，所述发电机的冷却入口处设置有发电机温度监测装置；所述发电机换
热器的冷流管路的出口处设置有发电机换热调节阀；所述发电机温度监测装置控制所述发电机换热调节阀的开度。
[0023]进一步地，所述润滑油站的出口处设置有润滑油动力泵；和/或，所述润滑油站的出口处设置有润滑油止回阀。
[0024]进一步地，所述发电机的冷却入口的管道上设置有发电机换热动力泵。
[0025]进一步地，所述蓄热罐的出口处设置有天然气再热动力泵；和/或，所述蓄热罐的外部设置有蓄热保护结构；和/或，所述缓存罐的外部设置有蓄热保护结构；和/或，所述蓄热罐上设置有蓄热罐温度监测装置；和/或，所述缓存罐的进口处设置有天然气再热止回阀。
[0026]进一步地，所述天然气再热换热器的冷流管路出口处设置有天然气再热温度监测装置。
[0027]本专利技术技术方案的有益效果：
[0028]蓄热式天然气余压利用系统包括膨胀做功单元、集热单元、蓄热单元、天然气再热单元。膨胀做功单元用于对天然气的压力能回收利用，膨胀做功单元在系统运行时会产生热量，集热单元用于收集的膨胀做功单元的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蓄热式天然气余压利用系统，其特征在于，包括：膨胀做功单元、集热单元、蓄热单元、天然气再热单元；所述膨胀做功单元用于对天然气的压力能回收利用；所述集热单元用于收集的膨胀做功单元的热量；所述天然气再热单元用于再热天然气，并释放天然气冷量；所述蓄热单元用于存储所述集热单元的热量，并利用所述天然气再热单元的天然气冷量冷却所述集热单元。2.根据权利要求1所述的蓄热式天然气余压利用系统，其特征在于，所述集热单元包括第一集热单元，所述第一集热单元包括润滑油站、润滑油换热器；所述润滑油站用于存储润滑油；所述润滑油经所述膨胀做功单元后温度升高，随后经所述润滑油换热器的热流管路，并在所述润滑油换热器内与所述润滑油换热器的冷流管路换热，最后流回所述润滑油站。3.根据权利要求2所述的蓄热式天然气余压利用系统，其特征在于，所述膨胀做功单元包括膨胀机；所述第一集热单元包括第一集热支路，所述润滑油经过所述第一集热支路进入所述膨胀机的润滑油进口，随后从所述膨胀机的润滑油出口经所述润滑油换热器的热流管路流回所述润滑油站。4.根据权利要求2所述的蓄热式天然气余压利用系统，其特征在于，所述膨胀做功单元包括齿轮箱；所述第一集热单元包括第二集热支路，所述润滑油经过所述第二集热支路进入所述齿轮箱的润滑油进口，随后从所述齿轮箱的润滑油出口经所述润滑油换热器的热流管路流回所述润滑油站。5.根据权利要求2所述的蓄热式天然气余压利用系统，其特征在于，所述膨胀做功单元包括发电机；所述第一集热单元包括第三集热支路，所述润滑油经过所述第三集热支路进入所述发电机的润滑油进口，随后从所述发电机的润滑油出口经所述润滑油换热器的热流管路流回所述润滑油站。6.根据权利要求2所述的蓄热式天然气余压利用系统，其特征在于，所述天然气再热单元包括天然气再热换热器；经所述膨胀做功单元的天然气乏气进入所述天然气再热换热器的冷流管路，在所述天然气再热换热器内与所述天然气再热换热器的热流管路换热后形成所述再热天然气。7.根据权利要求6所述的蓄热式天然气余压利用系统，其特征在于，所述蓄热单元包括蓄热罐、缓存罐；所述蓄热罐内的蓄热工质经所述天然气再热换热器的热流管路后进入所述缓存罐，再经所述润滑油换热器的冷流管路流回所述蓄热罐；所述蓄热工质为沸点小于等于100摄氏度的流体。8.根据权利要求6所述的蓄热式天然气余压利用系统，其特征在于，所述天然气再热单元还包括制冰机，所述膨胀做功单元的天然气乏气进入所述制冰机，从所述制冰机流出的天然气乏气再经所述天然气再热换热器的冷流管路流出。
9.根据权利要求1所述的蓄热式天然气余压利用系统，其特征在于，所述膨胀做功单元包括发电机；所述集热单元包括第二集热单元；所述第二集热单元的工质为冷却液，所述冷却液为沸点小于等于100摄氏度的流体；所述第二集热单元包括发电机换热器，所述发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强，张雪辉，常学煜，李英南，陈海生，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：