天然气储气井调峰节能系统的制作方法
专利名称:天然气储气井调峰节能系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种天然气储气井调峰节能系统，包括储气井及与其串联的冷能存储释放装置和天然气多级压缩存储和调压释放装置、冷却水循环水路，其特征是：所述储气井与透平膨胀机发电装置连接，所述透平膨胀机发电装置连接制冷循环装置，所述制冷循环装置包括冷凝器、调节阀、压缩机和蒸发器，所述压缩机和冷凝器分别与透平膨胀机发电装置连接构成驱动和降温回路，所述制冷循环装置通过换热器与储冰槽以及冷却水循环水路连接构成供冷回路。有益效果：天然气储气井调峰节能系统充分利用了储气井内天然气自身的压能，将其转化为天然气存储和释放调峰过程中所需要的冷能及电能，实现了能源的高效利用。
【专利说明】
天然气储气井调峰节能系统
技术领域
[0001]本实用新型属于油气储存与运输工程领域，尤其涉及一种天然气储气井调峰节能系统。
【背景技术】
[0002]城市供气调峰就是城市储气设施和燃气管网应对用气负荷高峰时的平稳供气能力。通常情况下，天然气的供应量是均衡的，而商业用气和城市市民用气高峰一般集中在早晨、中午和晚上，尤其是CNG汽车用户均集中在下午至晚餐前后，这是用气的高峰阶段。此时如果没有储气调峰设施，城市管网压力就会显著降低，燃气用具和低压燃气设施将无法正常使用，压缩天然气加气站也无法正常运营。它不仅会阻碍工业生产进程，还将极大影响居民正常的生活。因此，建设城市储气调峰设施，调节用气高峰是必需的。与传统的储气调峰方式相比较，高压储气井不仅占地面积小节约土地资源，而且安全可靠使用寿命较长;如果考虑调峰与CNG加气结合建站还会提高储气井的利用率。但是，天然气储气井调峰系统存在的不足是:管道的天然气进入储气井调压站之后，首先要经过压缩机的二级压缩甚至三级才能达到要求的20-25mpa压力，然后经过脱水才能进入储气井。电能转化为压能的过程要消耗大量的电能，然而等到需要调峰时又要将天然气储气井内高压天然气进行减压释放。根据焦耳汤姆逊效应得知在减压释放的过程之中天然气的压能有一部分转化为了冷能，这部分冷能资源不仅没有有效的进行利用，而且还需要额外的消耗石化能源进行热量抵消，浪费了大量的能源，从而增加了高压储气井调峰的成本。专利申请号:201310145720.2公开了一种利用天然气高压管网压力能的液化调峰方法，其特征在于:天然气从高压天然气输气管道进入常规天然气门站，初始压力6?lOMPa，经过三向阀，高压天然气分为a，b两股。满足城市管网瞬时需求量的a股天然气经过膨胀制冷设备膨胀制冷，压力降至0.5?1.6MPa，温度降为-110?_49°C，此过程产生大量的冷能，低温天然气与冷媒在换热器进行冷量交换，温度提高到5°C，进入城市管网；冷媒温度降为-30?(TC，存于低温冷媒储罐中，用气低谷时，瞬时需求过剩的b股天然气经板式换热器进行天然气液化，通过气液分离器将液化天然气存于液化天然气储气罐中；用气高峰时，将存于液化天然气储气罐中液化天然气通过液化天然气栗，经气化器气化调压后的送入天然气管网，解决高峰用气问题。而气液分离器分离的未液化的天然气与b股天然气汇合，重新进入板式换热器，低温冷媒储罐中存储的冷量随冷媒通过离心栗送入板式换热器中进行天然气液化，换热升温后的冷媒返回常温冷媒储罐，利用离心栗冷媒循环使用。本实用新型与上述专利有实质性区别，本实用新型解决的是储气井调峰过程中压缩和释放过程能源的综合利用问题，上述专利并不适合储气井调峰，当城市管网供气不足需要调峰时，储气井释放低压天然气解决调峰问题，此时并不需要将天然气液化存储，如液化反而会与城市管网需要低压天然气向矛盾。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型是为了克服现有技术中的不足，提供一种天然气储气井调峰节能系统，调峰过程中充分利用储气井内天然气自身的压能，将其转化为天然气存储和释放时所需的冷能及电能，实现了能源的高效利用。
[0004]本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种天然气储气井调峰节能系统，包括储气井及与其串联的冷能存储释放装置和天然气多级压缩存储和调压释放装置，以及为冷能存储释放装置和天然气多级压缩存储和调压释放装置降温的冷却水循环水路，其特征是:所述储气井与透平膨胀机发电装置连接，所述透平膨胀机发电装置连接制冷循环装置，所述制冷循环装置包括冷凝器、调节阀、压缩机和蒸发器，所述压缩机和冷凝器分别与透平膨胀机发电装置连接构成驱动和降温回路，所述制冷循环装置通过换热器与储冰槽以及冷却水循环水路连接构成供冷回路。
[0005]所述透平膨胀机发电装置连接有蓄电池，所述蓄电池与冷能存储释放装置的电加热器连接。
[0006]所述蓄电池与电加热器之间设有控制开关。
[0007]有益效果:与现有技术相比，节能性:天然气储气井调峰节能系统充分利用了储气井内天然气自身的压能，将其转化为天然气存储和释放调峰过程中所需要的冷能及电能，实现了能源的高效利用，同时又结合了高压储气井的各种优点。经济性:降低了储气调峰过程中电能的使用，同时也减少了石化能源的使用，有效的降低了高压储气井调峰的成本，有利于环境的保护和高效的利用能源。
【附图说明】
[0008]图1是本实用新型的系统连接示意图。
[0009]图中:1-压缩机;2_压缩机;3_电磁阀；4_换热器;5_球阀；6_干燥塔;7_电加热器；8-分离器;9-水栗；10-冷却水池；11-储冰槽;12-换热器;13-储气井；14-控制开关;15-蓄电池；16-燃气透平膨胀机发电装置；17-调压器；18-冷凝器；19-压缩机;20-蒸发器;21-节流阀。
[0010]1、冷能存储释放装置，Π、天然气多级压缩存储和调压释放装置。
【具体实施方式】
[0011 ]以下结合较佳实施例，对依据本实用新型提供的【具体实施方式】详述如下:
[0012]详见附图1，本实施例提供了一种天然气储气井调峰节能系统，包括储气井及与其串联的冷能存储释放装置I和天然气多级压缩存储和调压释放装置Π，以及为冷能存储释放装置和天然气多级压缩存储和调压释放装置降温的冷却水循环水路，所述储气井与透平膨胀机发电装置连接，所述透平膨胀机发电装置连接制冷循环装置，所述制冷循环装置包括冷凝器、调节阀、压缩机和蒸发器，所述压缩机和冷凝器分别与透平膨胀机发电装置连接构成驱动和降温回路，所述制冷循环装置通过换热器与储冰槽以及冷却水循环水路连接构成供冷回路。所述透平膨胀机发电装置连接有蓄电池，所述蓄电池与冷能存储释放装置的电加热器连接。所述蓄电池与电加热器之间设有控制开关。
[0013]工作原理
[0014]利用将储气井中高压天然气的压能通过透平膨胀机发电装置发电，此电能有两部分用途:一部分驱动制冷循环装置的压缩机制冷，将冷能存储在储冰槽以供冷却水循环水路中多级压缩中间冷却和干燥塔再生时使用；另一部分电能存储在蓄电池中，将驱动电加热器7供冷能存储释放装置的干燥塔再生时使用。同时，通过透平膨胀机发电装置之后的天然气其温度较低通过与冷凝器的换热又可以提高温度，再进入城市天然气管网。
[0015]其运行流程为:储气井的进气为低压天然气，低压天然气经过压缩机I进行压缩，压缩完成之后的天然气再经过中间冷却换热器4进行冷却，其中冷却水的来源为冷却水池1提供，其中冷却水的循环动力由水栗9提供，水流量由电磁阀3来进行控制，冷却完成之后的天然气再经过压缩机2进行压缩，压缩完成之后的天然气再次进行冷却，同样由中间冷却换热器进行冷却。压缩完成之后的高压天然气进入高压脱水装置干燥塔6中进行脱水，脱水的过程中需要冷却和加热，其中冷却部分的冷却水来源同样由冷却水池10通过换热器4提供。电加热器7由蓄电池15提供电能并通过控制开关14进行控制，脱水后的高压天然气经过分离器8进入储气井13，分离器和干燥塔之间通过球阀5进行控制，此过程为天然气的压缩存储过程。
[0016]本实用新型工作状态是:当需要调峰时，储气井释放高压的天然气经过调压器17进行第一次减压，然后进入燃气透平膨胀机发电装置16中发电，完成发电之后的电能有两部分用途:一部分存储于蓄电池15中，一部分用于驱动压缩机19。压缩机19与蒸发器20、节流阀21、冷凝器18组成制冷循环装置进行制冷，制得冷能通过换热器12存储于储冰槽11中，储冰槽再与冷却水池10相连提供冷能，其中换热介质的循环动力由水栗9提供。经过燃气透平膨胀机发电装置之后的天然气再经过冷凝器16进行换热温度提升之后进入城市天然气管网。
[0017]上述参照实施例对该一种天然气储气井调峰节能系统进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本实用新型总体构思下的变化和修改，应属本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种天然气储气井调峰节能系统，包括储气井及与其串联的冷能存储释放装置和天然气多级压缩存储和调压释放装置，以及为冷能存储释放装置和天然气多级压缩存储和调压释放装置降温的冷却水循环水路，其特征是:所述储气井与透平膨胀机发电装置连接，所述透平膨胀机发电装置连接制冷循环装置，所述制冷循环装置包括冷凝器、调节阀、压缩机和蒸发器，所述压缩机和冷凝器分别与透平膨胀机发电装置连接构成驱动和降温回路，所述制冷循环装置通过换热器与储冰槽以及冷却水循环水路连接构成供冷回路。2.根据权利要求1所述的天然气储气井调峰节能系统，其特征是:所述透平膨胀机发电装置连接有蓄电池，所述蓄电池与冷能存储释放装置的电加热器连接。3.根据权利要求2所述的天然气储气井调峰节能系统，其特征是:所述蓄电池与电加热器之间设有控制开关。
【文档编号】F25B1/00GK205714296SQ201620371261
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】贾宽, 玉建军, 李颜强, 郭敏, 孙博, 虞丹阳, 别书磊
【申请人】天津城建大学
【专利摘要】本实用新型涉及一种天然气储气井调峰节能系统，包括储气井及与其串联的冷能存储释放装置和天然气多级压缩存储和调压释放装置、冷却水循环水路，其特征是：所述储气井与透平膨胀机发电装置连接，所述透平膨胀机发电装置连接制冷循环装置，所述制冷循环装置包括冷凝器、调节阀、压缩机和蒸发器，所述压缩机和冷凝器分别与透平膨胀机发电装置连接构成驱动和降温回路，所述制冷循环装置通过换热器与储冰槽以及冷却水循环水路连接构成供冷回路。有益效果：天然气储气井调峰节能系统充分利用了储气井内天然气自身的压能，将其转化为天然气存储和释放调峰过程中所需要的冷能及电能，实现了能源的高效利用。
【专利说明】
天然气储气井调峰节能系统
技术领域
[0001]本实用新型属于油气储存与运输工程领域，尤其涉及一种天然气储气井调峰节能系统。
【背景技术】
[0002]城市供气调峰就是城市储气设施和燃气管网应对用气负荷高峰时的平稳供气能力。通常情况下，天然气的供应量是均衡的，而商业用气和城市市民用气高峰一般集中在早晨、中午和晚上，尤其是CNG汽车用户均集中在下午至晚餐前后，这是用气的高峰阶段。此时如果没有储气调峰设施，城市管网压力就会显著降低，燃气用具和低压燃气设施将无法正常使用，压缩天然气加气站也无法正常运营。它不仅会阻碍工业生产进程，还将极大影响居民正常的生活。因此，建设城市储气调峰设施，调节用气高峰是必需的。与传统的储气调峰方式相比较，高压储气井不仅占地面积小节约土地资源，而且安全可靠使用寿命较长;如果考虑调峰与CNG加气结合建站还会提高储气井的利用率。但是，天然气储气井调峰系统存在的不足是:管道的天然气进入储气井调压站之后，首先要经过压缩机的二级压缩甚至三级才能达到要求的20-25mpa压力，然后经过脱水才能进入储气井。电能转化为压能的过程要消耗大量的电能，然而等到需要调峰时又要将天然气储气井内高压天然气进行减压释放。根据焦耳汤姆逊效应得知在减压释放的过程之中天然气的压能有一部分转化为了冷能，这部分冷能资源不仅没有有效的进行利用，而且还需要额外的消耗石化能源进行热量抵消，浪费了大量的能源，从而增加了高压储气井调峰的成本。专利申请号:201310145720.2公开了一种利用天然气高压管网压力能的液化调峰方法，其特征在于:天然气从高压天然气输气管道进入常规天然气门站，初始压力6?lOMPa，经过三向阀，高压天然气分为a，b两股。满足城市管网瞬时需求量的a股天然气经过膨胀制冷设备膨胀制冷，压力降至0.5?1.6MPa，温度降为-110?_49°C，此过程产生大量的冷能，低温天然气与冷媒在换热器进行冷量交换，温度提高到5°C，进入城市管网；冷媒温度降为-30?(TC，存于低温冷媒储罐中，用气低谷时，瞬时需求过剩的b股天然气经板式换热器进行天然气液化，通过气液分离器将液化天然气存于液化天然气储气罐中；用气高峰时，将存于液化天然气储气罐中液化天然气通过液化天然气栗，经气化器气化调压后的送入天然气管网，解决高峰用气问题。而气液分离器分离的未液化的天然气与b股天然气汇合，重新进入板式换热器，低温冷媒储罐中存储的冷量随冷媒通过离心栗送入板式换热器中进行天然气液化，换热升温后的冷媒返回常温冷媒储罐，利用离心栗冷媒循环使用。本实用新型与上述专利有实质性区别，本实用新型解决的是储气井调峰过程中压缩和释放过程能源的综合利用问题，上述专利并不适合储气井调峰，当城市管网供气不足需要调峰时，储气井释放低压天然气解决调峰问题，此时并不需要将天然气液化存储，如液化反而会与城市管网需要低压天然气向矛盾。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型是为了克服现有技术中的不足，提供一种天然气储气井调峰节能系统，调峰过程中充分利用储气井内天然气自身的压能，将其转化为天然气存储和释放时所需的冷能及电能，实现了能源的高效利用。
[0004]本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种天然气储气井调峰节能系统，包括储气井及与其串联的冷能存储释放装置和天然气多级压缩存储和调压释放装置，以及为冷能存储释放装置和天然气多级压缩存储和调压释放装置降温的冷却水循环水路，其特征是:所述储气井与透平膨胀机发电装置连接，所述透平膨胀机发电装置连接制冷循环装置，所述制冷循环装置包括冷凝器、调节阀、压缩机和蒸发器，所述压缩机和冷凝器分别与透平膨胀机发电装置连接构成驱动和降温回路，所述制冷循环装置通过换热器与储冰槽以及冷却水循环水路连接构成供冷回路。
[0005]所述透平膨胀机发电装置连接有蓄电池，所述蓄电池与冷能存储释放装置的电加热器连接。
[0006]所述蓄电池与电加热器之间设有控制开关。
[0007]有益效果:与现有技术相比，节能性:天然气储气井调峰节能系统充分利用了储气井内天然气自身的压能，将其转化为天然气存储和释放调峰过程中所需要的冷能及电能，实现了能源的高效利用，同时又结合了高压储气井的各种优点。经济性:降低了储气调峰过程中电能的使用，同时也减少了石化能源的使用，有效的降低了高压储气井调峰的成本，有利于环境的保护和高效的利用能源。
【附图说明】
[0008]图1是本实用新型的系统连接示意图。
[0009]图中:1-压缩机;2_压缩机;3_电磁阀；4_换热器;5_球阀；6_干燥塔;7_电加热器；8-分离器;9-水栗；10-冷却水池；11-储冰槽;12-换热器;13-储气井；14-控制开关;15-蓄电池；16-燃气透平膨胀机发电装置；17-调压器；18-冷凝器；19-压缩机;20-蒸发器;21-节流阀。
[0010]1、冷能存储释放装置，Π、天然气多级压缩存储和调压释放装置。
【具体实施方式】
[0011 ]以下结合较佳实施例，对依据本实用新型提供的【具体实施方式】详述如下:
[0012]详见附图1，本实施例提供了一种天然气储气井调峰节能系统，包括储气井及与其串联的冷能存储释放装置I和天然气多级压缩存储和调压释放装置Π，以及为冷能存储释放装置和天然气多级压缩存储和调压释放装置降温的冷却水循环水路，所述储气井与透平膨胀机发电装置连接，所述透平膨胀机发电装置连接制冷循环装置，所述制冷循环装置包括冷凝器、调节阀、压缩机和蒸发器，所述压缩机和冷凝器分别与透平膨胀机发电装置连接构成驱动和降温回路，所述制冷循环装置通过换热器与储冰槽以及冷却水循环水路连接构成供冷回路。所述透平膨胀机发电装置连接有蓄电池，所述蓄电池与冷能存储释放装置的电加热器连接。所述蓄电池与电加热器之间设有控制开关。
[0013]工作原理
[0014]利用将储气井中高压天然气的压能通过透平膨胀机发电装置发电，此电能有两部分用途:一部分驱动制冷循环装置的压缩机制冷，将冷能存储在储冰槽以供冷却水循环水路中多级压缩中间冷却和干燥塔再生时使用；另一部分电能存储在蓄电池中，将驱动电加热器7供冷能存储释放装置的干燥塔再生时使用。同时，通过透平膨胀机发电装置之后的天然气其温度较低通过与冷凝器的换热又可以提高温度，再进入城市天然气管网。
[0015]其运行流程为:储气井的进气为低压天然气，低压天然气经过压缩机I进行压缩，压缩完成之后的天然气再经过中间冷却换热器4进行冷却，其中冷却水的来源为冷却水池1提供，其中冷却水的循环动力由水栗9提供，水流量由电磁阀3来进行控制，冷却完成之后的天然气再经过压缩机2进行压缩，压缩完成之后的天然气再次进行冷却，同样由中间冷却换热器进行冷却。压缩完成之后的高压天然气进入高压脱水装置干燥塔6中进行脱水，脱水的过程中需要冷却和加热，其中冷却部分的冷却水来源同样由冷却水池10通过换热器4提供。电加热器7由蓄电池15提供电能并通过控制开关14进行控制，脱水后的高压天然气经过分离器8进入储气井13，分离器和干燥塔之间通过球阀5进行控制，此过程为天然气的压缩存储过程。
[0016]本实用新型工作状态是:当需要调峰时，储气井释放高压的天然气经过调压器17进行第一次减压，然后进入燃气透平膨胀机发电装置16中发电，完成发电之后的电能有两部分用途:一部分存储于蓄电池15中，一部分用于驱动压缩机19。压缩机19与蒸发器20、节流阀21、冷凝器18组成制冷循环装置进行制冷，制得冷能通过换热器12存储于储冰槽11中，储冰槽再与冷却水池10相连提供冷能，其中换热介质的循环动力由水栗9提供。经过燃气透平膨胀机发电装置之后的天然气再经过冷凝器16进行换热温度提升之后进入城市天然气管网。
[0017]上述参照实施例对该一种天然气储气井调峰节能系统进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本实用新型总体构思下的变化和修改，应属本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种天然气储气井调峰节能系统，包括储气井及与其串联的冷能存储释放装置和天然气多级压缩存储和调压释放装置，以及为冷能存储释放装置和天然气多级压缩存储和调压释放装置降温的冷却水循环水路，其特征是:所述储气井与透平膨胀机发电装置连接，所述透平膨胀机发电装置连接制冷循环装置，所述制冷循环装置包括冷凝器、调节阀、压缩机和蒸发器，所述压缩机和冷凝器分别与透平膨胀机发电装置连接构成驱动和降温回路，所述制冷循环装置通过换热器与储冰槽以及冷却水循环水路连接构成供冷回路。2.根据权利要求1所述的天然气储气井调峰节能系统，其特征是:所述透平膨胀机发电装置连接有蓄电池，所述蓄电池与冷能存储释放装置的电加热器连接。3.根据权利要求2所述的天然气储气井调峰节能系统，其特征是:所述蓄电池与电加热器之间设有控制开关。
【文档编号】F25B1/00GK205714296SQ201620371261
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】贾宽, 玉建军, 李颜强, 郭敏, 孙博, 虞丹阳, 别书磊
【申请人】天津城建大学
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