一种回收利用天然气管网压力能制冷的方法技术

一种回收利用天然气管网压力能制冷的方法，包括以下步骤：天然气从高压管网进入天然气门站并分流后，分别经过一级气波制冷机的降压降温处理，降压后的低温天然气与换热器中的冷媒换热；对温度升高后的天然气进行分流，一部分进入电站作为燃料，另一部分进入二级气波制冷机降压降温处理，降压后的低温天然气与换热器中的冷媒换热，换热后的天然气进入下游城市管网；所述经换热器换热的冷媒汇合后作为冷却剂经计量仪表进入啤酒生产中的降温工序。本发明专利技术将天然气降压过程中的巨大压力能转换成冷能，使低温天然气在换热器内与啤酒生产中的冷媒换冷，再将低温冷媒返回啤酒生产系统对原料降温，符合节能减排的生产要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
天然气是一种优质、高效、清洁的能源。近几十年来全球天然气工业发展速度很快，天然气在世界一次能源结构中的比例也不断提高。天然气工业中，管道运输天然气是必不可少的环节。随着技术的发展，天然气管网的输气能力和输气压力不断调高，管输天然气一般以高压方式通过长输管道输送到终端用户，之后，通常需要通过调压设备进行降压处理，以便与用气设施匹配。天然气内蕴含的巨大压力能往往在通过调压阀调压的过程中被白白释放浪费掉，而且还因为天然气急剧降温对调压及管道设备运行安全构成威胁。表述天然气压力能大小可用ex,p表示。压力为IOMPa的天然气所具有的压力为603.9 kj/kg。当压力为Pl的高压天然气降压至P2压力时，可回收的最大压力为回收的天然气压力能可用于发电、冷库、冷水空调、制冰、滑冰场、空气分离、组分分离与净化、干冰生产、橡胶深冷粉碎以及天然气轻烃分离等领域。目前利用天然气压力能制冷的技术包括(1)透平膨胀机回收压力能技术，通过高压天然气膨胀过程种在静喷嘴环流道内降压提速，射入动叶栅流道再流出，出入口动量矩的改变使气流对叶栅做功，气流的动能降低，滞止焓下降，达到对外做功和制冷的目的。优点是制冷效率高达70 80%。缺点是结构复杂，制造成本高；润滑系统复杂，操作维修麻烦；变工况适应性差，当进口气体流量变化超过±20%时，将会显著影响膨胀机的制冷效率。(2)涡流管回收压力能技术，涡流管是一种结构简单的能量分离装置。高压气流在涡流管内高速旋转时，经过涡流变换后分离成总温不相等的两部分气流，处于中心部位的气流温度低，而处于外层部位的气流温度高，调节冷热流比例，可以得到最佳制冷效应或制热效应，产生高温和低温两种气流。进口气体的压力是涡流管工作的唯一动力源，膨胀比增加，在相同的冷流率下，涡流管的制冷温度效应显著增加。优点是没有运动部件，重量轻，体积小，结构简单、操作方便、运行安全可靠、造价低廉。缺点是制冷效率比较低，且制冷效率受进口气体压力、流量的影响比较大，只能用于一些特定的场合。
技术实现思路
为了克服上述所指的现有技术中的不足之处，本专利技术提供，以将天然气降压过程中的巨大压力能转换成冷能，达到节能减排的生产要求。本专利技术是通过以下技术方案实现的 ，包括以下步骤S1、天然气从高压管网进入天然气门站，压力为6 9MPa、温度为10 25°C，对天然气门站内的高压管网天然气进行分流后，分别经过一级气波制冷机的降压降温处理，压力降至2 4MPa、温度降至-80 _20°C，降压后的低温天然气与换热器中的冷媒换热，天然气温度升高至2 10°C ; 52、对温度升高后的天然气进行分流，分别进入电站作为燃料，或者进入二级气波制冷机实施降压降温处理，压力降至O. 3 1. OMPa、温度降至-80 _20°C，降压后的低温天然气与换热器中的冷媒换热，天然气温度升高至2 10°C，进入下游城市管网； 53、所述经换热器换热的冷媒汇合后作为冷却剂经计量仪表进入啤酒生产中的降温工序。进一步地，所述冷媒采用25% 35%质量分数的酒精水溶液或者气相NH3。所述冷媒换热前的温度为-5 5°C，换热后的温度降至-30 -40°C。进一步地，所述天然气供气回路上分别配置有一级气波制冷机与二级气波制冷机的备用调压器，该备用调压器采用电站输出的20 50°C冷却水作为与低温天然气进行热交换的冷媒。进一步地，所述换热器为板翅式换热器。所述一级气波制冷机和二级气波制冷机为旋转式气波制冷机。与现有技术相比，本专利技术采用气波制冷机进行能量转换，其制冷效率高，工业应用可达到70%;节能效果明显，结构可为自旋式，不耗电、水，不需外部动力驱动；价格便宜，设备投资低；制冷部分无运动部件；对进口高压气体的组成、流量、压力及膨胀比的变化有较强的适应性，特性曲线平坦，允许操作工况范围大，适用的膨胀比范围广。本专利技术采用先进高效的“压力能/冷能”转换技术，通过分级降压使不同压强的天然气能满足不同用户的供给，将天然气降压过程中的巨大压力能转换成冷能，使低温天然气在换热器内与啤酒生产中的冷媒换冷，再将低温冷媒返回啤酒生产系统对原料降温。相对于现有技术中通过设置天然气热水锅炉生产热水提供给换热器进行换热，更符合节能减排的生产要求。附图说明附图1为本专利技术的回收利用天然气管网压力能制冷的方法的实现流程示意图。具体实施例方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本专利技术作进一步的描述。如附图1所示，公开了一种实施例的回收利用天然气管网压力能制冷的方法，包括以下步骤 51、天然气从高压管网进入天然气门站，压力为9MPa、温度为15°C，对天然气门站内的高压管网天然气进行分流，一部分经过一级气波制冷机一的降压降温处理，压力降至2.5MPa、温度降至_70°C，降压后的低温天然气与第一换热器中的0°C的30%质量分数的酒精水溶液冷媒换热，天然气温度升高至5°C ;另一部分经过一级气波制冷机二的降压降温处理，压力降至4. OMPa、温度降至-40°C，降压后的低温天然气与第二换热器中的(TC的30%质量分数的酒精水溶液冷媒换热，天然气温度升高至5°C ； 52、对温度升高后的天然气进行分流，压力降至2.5MPa的全部进入电站作为燃料，压力降至4. OMPa的一部分进入电站，另一部分进入二级气波制冷机降压降温处理，压力降至O.4MPa、温度降至-40°c，降压后的低温天然气与第三换热器中的0°C的30%质量分数的酒精水溶液冷媒换热，天然气温度升高至5°C，进入下游城市管网； S3、所述第一、第二和第三换热器中换热的冷媒温度降低至-35°C，汇合后作为冷却剂经计量仪表进入啤酒生产中的降温工序。本专利技术所采用的气波制冷机为旋转式气波制冷机，是利用气体的压力能产生激波和膨胀波使气体制冷的一种制冷设备，又称压力波制冷机或热分离机。它在制冷工艺中的作用与透平膨胀机、节流阀一样，是一种气体制冷机。该气波制冷机回收压力能的热力过程与膨胀机相似，靠气体的等熵膨胀过程获得低温。与活塞膨胀机和透平膨胀机不同之处在于，它是以气波(激波、膨胀波)为主要工作元件的机器，适用的进气压力范围为O. 6 30. OMPa，流量范围为1. O 40. OX 104m3/d，膨胀比范围为2 7。进一步地，本专利技术的冷媒可采用25% 35%质量分数的酒精水溶液或者气相NH3。所述第一换热器与第二换热器中的冷媒换热前的温度为-5 5°C，换热后的温度降至-30 -40°C，若采用气相NH3作为冷媒，则在热交换后，气相NH3转化成液氨。啤酒生产过程许多环节是降温冷却工序，需要大量的电力制冷。现有技术中的啤酒生产系统的降温冷却工序通常是利用螺杆式压缩机制冷，以氨为冷媒。而本专利技术由低温天然气在换热器内与来自啤酒生产系统的冷媒(如30%质量分数的酒精水溶液)换冷，再将低温酒精水溶液返回啤酒生产系统对原料降温，同时解决了天然气升温与啤酒降温冷却工序。进一步地，所述天然气供气回路上分别配置一级气波制冷机与二级气波制冷机的备用调压器，该备用调压器采用电站输出的20 50°C冷却水作为与低温天然气进行热交换的冷媒。在当该一级气波制冷机与二级气波制冷机故障时，备用调压器对进站天然气进行调压，利用电站输出的高温冷却水应对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回收利用天然气管网压力能制冷的方法，包括以下步骤：S1、天然气从高压管网进入天然气门站，压力为6～9MPa、温度为10～25℃，对天然气门站内的高压管网天然气进行分流后，分别经过一级气波制冷机的降压降温处理，压力降至2～4MPa、温度降至?80～?20℃，降压后的低温天然气与换热器中的冷媒换热，天然气温度升高至2～10℃；S2、对温度升高后的天然气进行分流，分别进入电站作为燃料，或者进入二级气波制冷机实施降压降温处理，压力降至0.3～1.0MPa、温度降至?80～?20℃，降压后的低温天然气与换热器中的冷媒换热，天然气温度升高至2～10℃，进入下游城市管网；S3、所述经换热器换热的冷媒汇合后作为冷却剂经计量仪表进入啤酒生产中的降温工序。

【技术特征摘要】
1.一种回收利用天然气管网压力能制冷的方法，包括以下步骤: 51、天然气从高压管网进入天然气门站，压力为6 9MPa、温度为10 25°C，对天然气门站内的高压管网天然气进行分流后，分别经过一级气波制冷机的降压降温处理，压力降至2 4MPa、温度降至-80 _20°C，降压后的低温天然气与换热器中的冷媒换热，天然气温度升高至2 10°C ; 52、对温度升高后的天然气进行分流，分别进入电站作为燃料，或者进入二级气波制冷机实施降压降温处理，压力降至0.3 1.0MPa、温度降至-80 _20°C，降压后的低温天然气与换热器中的冷媒换热，天然气温度升高至2 10°C，进入下游城市管网； 53、所述经换热器换热的冷媒汇合后作为冷却剂经计量仪表进入啤酒生产中的降温工序。2.根据权利要求1所述的回收利用天然气管网压...

【专利技术属性】
技术研发人员：付艳涛，
申请(专利权)人：东莞新奥燃气有限公司，
类型：发明
国别省市：