一种天然气管网压力能回收利用方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于矿产资源开发与利用技术领域，具体涉及一种天然气管网压力能回收利用方法及系统。
【背景技术】
[0002]天然气是一种清洁的能源和化工原料，我国天然气长输管道采用高压输气，如“西气东输”和“陕-京二线”等输气压力都达到了 lOMPa。上游天然气通过高压管网送至各城市门站或大型用户。各天然气门站需要将高压天然气减压至0.4MPa后才能进入下游管网供用户使用。现有调压方式一般为通过节流阀节流膨胀降压，但是这种调压方式导致不能将管网压力能回收利用。另外，为了消除降压过程中产生的低温，往往用燃气锅炉产生的热水对天然气进行加热，造成能源浪费。若能将这部分压力能加以回收利用，一方面可以提高能源利用率降低管网的运行成本，另一方面可以降低调压过程中的噪音及对设备的损伤。
[0003]现有技术中，天然气压力能回收利用方案通常是通过气波制冷机、膨胀机等特定设备回收天然气管网的压力能，即将天然气膨胀降压后产生机械能和冷量，应用在发电、制冰、空调、天然气液化和轻烃分离等方面。其中，压力能发电工艺要求天然气的流量和压力相对稳定，但是天然气的使用存在严重的不均匀性，所以无法满足发电设备的稳定运行，并且天然气调压站的布局较为分散，而小型电力系统不具备上网的条件，不利于建设大型电力回收系统，只能在门站内自用，多余的电量不能储存造成浪费。天然气液化方面，由于天然气在常压下的液化温度为_162°C，所需的冷能品味较高，采用的低温压缩机依赖于进口，造价高、能耗大。
【发明内容】
[0004]本发明实施例的目的是提供一种天然气管网压力能回收利用方法及系统，以充分的利用天然气降压过程中的压力能，优化调压方法，提高天然气工业的能源利用效率。
[0005]根据本发明的一个方面，提供了一种天然气管网压力能回收利用方法，所述方法包括如下步骤:
通过变压吸附对原料天然气进行净化；
在所述通过变压吸附对原料天然气进行净化后，再通过变温吸附对所述原料天然气进行净化；
所述通过变温吸附净化后的原料天然气进入第一压缩机进行压缩；
所述压缩后的原料天然气从第一换热器的第一进口进入第一换热器，与来自第一换热器第二进口的天然气在所述第一换热器内进行换热；
所述第一换热器第一进口的天然气在换热完成后，从第一换热器第一出口输出并进入重烃分离罐，分离出的第一液相与来自第二换热器第二出口的天然气混合；分离出的第一气相分为第一路天然气和第二路天然气，所述第一路天然气从第二换热器的第一进口进入第二换热器，所述第二路天然气进入膨胀机；所述第二换热器第一进口的第一路天然气与来自第二换热器第二进口的天然气在所述第二换热器内进行换热；
所述第一路天然气在所述第二换热器内完成换热后从第二换热器的第一出口输出并经过节流后进入气液分离器，分离出的第二液相经过节流后进入液化天然气储罐，分离出的第二气相与来自膨胀机的天然气混合，从第二换热器的第二进口进入第二换热器；所述膨胀机与所述第一压缩机同轴；
所述第二换热器第二进口的天然气在所述第二换热器内完成换热后，从所述第二换热器的第二出口输出，与来自重径分离器的第一液相混合后，从所述第一换热器的第二进口进入第一换热器，并在所述第一换热器内完成换热后，从所述第一换热器的第二出口输送到界外。
[0006]上述方案中，所述方法还包括:在所述通过变压吸附对原料天然气进行净化后且在所述通过变温吸附对所述原料天然气进行净化前、或在所述原料天然气进入第一压缩机后且在进入第一换热器前，通过不可逆吸附对所述原料天然气进行净化。
[0007]上述方案中，所述方法还包括:所述原料天然气净化完成后、进入第一换热器之前，经过过滤器进行除尘。
[0008]上述方案中，之前，分出一股作为变压吸附和/或变温吸附的再生气。
[0009]上述方案中，所述方法还包括:将所述液化天然气储罐中的天然气与进入第一换热器第一进口之前的原料天然气进行换热，换热完成后，将来自于所述液化天然气储罐中的天然气分为第一股天然气和第二股天然气，所述第一股天然气作为再生气加热用的燃料气，对所述第二股天然气进行压缩后，作为变压吸附子系统、和/或变温吸附子系统、和/或不可逆吸附子系统的再生气或输送到外界。
[0010]根据本发明的另一个方面，还提供了一种天然气管网压力能回收利用系统，所述系统包括:变压吸附净化子系统、变温吸附子系统、第一压缩机、第一换热器、第二换热器、重烃分离罐、膨胀机、气液分离器、液化天然气储罐；其中，
所述变压吸附净化子系统设置在所述第一压缩机之前，用于通过变压吸附对原料天然气进行净化；
所述变温吸附子系统设置在变压吸附子系统与所述第一压缩机之间，用于在所述通过变压吸附对原料天然气进行净化后，在所述原料天然气进入第一压缩机前，再通过变温吸附对所述原料天然气进行净化；
所述第一压缩机设置在所述变压吸附净化子系统与第一换热器之间，用于所述原料天然气从第一换热器的第一进口进入第一换热器之前的压缩；
所述第一换热器包括第一进口、第二进口、第一出口、第二出口，所述第一进口用于压缩后的原料天然气的进入，第一出口用于第一进口天然气的输出，所述第二进口用于来自第二换热器第二出口的天然气和来自重烃分离器的第一液相的混合天然气的进入，第二出口用于第二进口的天然气的输出，所述第二出口与界外相通；所述第一换热器用于第一进口的天然气与第二进口的天然气的换热；
所述第二换热器包括第一进口、第二进口、第一出口、第二出口 ；所述第一出口用于第一进口天然气的输出，并与所述气液分离器的进口相连，所述第二出口用于第二进口天然气的输出，并与所述第一换热器的第二进口相连，所述第二换热器用于第一进口的天然气与第二进口的天然气的换热；所述重径分离罐与所述第一换热器第一出口相连，包括第一液相支路、第一气相支路，所述第一气相支路分为第一路气相和第二路气相；所述第一液相支路与所述第二换热器的第二出口相连，所述第一路气相与第二换热器的第一进口相连，所述第二路气相与所述膨胀机的进口相连；
所述膨胀机的出口与所述第二换热器的第二进口相连；所述第一压缩机与所述膨胀机同轴；
所述气液分离器包括第二液相支路和第二气相支路，所述第二液相支路与所述液化天然气罐相连，所述第二气相支路与所述第二换热器的第二进口相连；
上述所有相连均通过管道实现。
[0011]上述方案中，所述系统还包括:不可逆吸附净化子系统，设置在变压吸附子系统与变温吸附子系统之间，或设置在第一压缩机与第一换热器之间，用于通过不可逆吸附对所述原料天然气进行净化。
[0012]上述方案中，所述系统还包括:过滤器，设置在第一换热器之前，与第一换热器的第一进口相连，用于对所述原料天然气进行除尘。
[0013]上述方案中，所述系统还包括:再生气支路，所述再生气支路与所述第一换热器的第二出口相连，用于输出的天然气在输送到界外之前，分出一股作为变压吸附子系统、和/或变温吸附子系统的再生气。
[0014]上述方案中，所述系统还包括:第三换热器，第二压缩机；其中，
所述第三换热器与再生气支路相连，并与第二压缩机相连，用于对来自液化天然气储罐的天然气与进入第一换热器第一进口之前的原料天然气进行换热，将换热后的第一股天然气送入再生气支路，将换热后的第二股天然气送入第二压缩机；
所述第二压缩机与变压吸附子系统、和/或变温吸附子系统、和/或不可逆吸附子系统相连，用于对所述第二股天然气进行压缩；或，所述第二压缩机与外界相通，将所述第二股天然气输送到界外。
[0015]本发明实施例所提供的天然气管网压力能回收利用方法，通过变压吸附和变温吸附对原料天然气进行净化；所述净化后的原料天然气进入第一压缩机进行压缩；原料天然气从第一换热器的第一进口进入第一换热器进行换热，而后从