一种天然气调压站余能综合利用系统的制作方法
【专利摘要】一种天然气调压站余能综合利用系统，包括减压装置和调压站，所述减压装置的输出端通过管道与所述调压站连接；还包括节能单元；所述节能单元包括发电系统和供冷系统；所述减压装置的输入端连接的管道与所述发电系统的输入端连接的管道连接；所述发电系统的输出端与所述供冷系统的输入端通过管道连接；所述供冷系统的输出端的管道与所述减压装置的输出端和所述调压站之间的管道连接。本实用新型将原本浪费的压力余能转化利用，实现了余能的回收和梯级综合利用，充分回收了高压天然气的压力能，还将压力能转化为优质能源电能和冷能，本实用新型控制灵活，供冷量和发电量可根据需求进行调节。
【专利说明】一种天然气调压站余能综合利用系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及天然气调压站能源利用【技术领域】，尤其是涉及一种天然气调压站 余能综合利用系统。
【背景技术】
[0002] 城市天然气输配系统包括城市接收站、储配厂、各种压力级制的输配管网和调压 站。调压站用于自动调节并稳定管网中压力。在送到用气点之前，从天然气高压管线输送 来的高压天然气通常需要根据下游用户的供气压力要求先进行降压，该功能一般通过天然 气调压站来实现。在此过程中将产生很大的压力降，同时释放出大量的能量。
[0003] 传统的天然气调压工艺，采用大型减压阀等调压装置，对高压天然气（2. 5? 4MPa)进行降压（至0. 3?1. 6MPa)。调压过程可能采用单级或二级调压，多通过大型减压 阀等调压装置实现。天然气在减压阀内近似看作为等焓压降过程，压力能白白损失，作为一 种高品质能量，压力能未得到有效利用，造成了资源的浪费。
[0004] 目前还没有有效的系统来提高天然气调压站降压过程中能源的利用率。 实用新型内容
[0005] 本实用新型所解决的技术问题是提供了一种天然气调压站余能综合利用系统，本 实用新型将原本白白浪费的压力余能转化利用，实现了余能的回收和梯级综合利用，不但 充分回收了高压天然气的压力能，还将压力能转化为优质能源电能和冷能，增加了能源的 利用率，有效减少了制冷能耗，减少了环境污染。
[0006] 为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
[0007] -种天然气调压站余能综合利用系统，包括减压装置和调压站，所述减压装置的 输出端通过管道与所述调压站连接；还包括节能单元；所述减压装置的输入端连接的管道 与所述节能单元的输入端连接的管道连接；所述减压装置的输出端和所述调压站之间的管 道与所述节能单元的输出端的管道连接；所述节能单元包括发电系统和供冷系统；所述减 压装置的输入端连接的管道与所述发电系统的输入端连接的管道连接；所述发电系统的输 出端与所述供冷系统的输入端通过管道连接；所述供冷系统的输出端的管道与所述减压装 置的输出端和所述调压站之间的管道连接。
[0008] 优选的，所述节能单元的数量为N组；当N大于等于2时，N组所述节能单元之间 通过管道串联连接；其中，N为自然数。
[0009] 更优选的，所述发电系统包括膨胀发电机和低温发电机组；所述供冷系统包括换 热器；所述减压装置的输入端连接的管道与所述膨胀发电机的输入端通过管道连接；所述 膨胀发电机的输出端与所述低温发电机组的输入端通过管道连接；所述低温发电机组的输 出端与所述换热器的输入端通过管道连接；所述减压装置的输出端和所述调压站之间的管 道与所述换热器的输出端通过管道连接。
[0010] 更优选的，所述低温发电机组上连接有供冷管道和/或所述换热器上连接有所述 供冷管道。 toon] 更优选的，所述膨胀发电机和所述低温发电机组上均连接有用电装置。
[0012] 更优选的，所述低温发电机组为有机朗肯循环发电机组。
[0013] 更优选的，所述发电系统的输出端连接的管道与所述减压装置的输入端连接的管 道的输入端的连接的管道的连接处，作为分支点；所述减压装置的输出端和所述调压站之 间的管道与所述供冷系统的输出端的管道连接处，作为汇合点；所述分支点与所述减压装 置之间的管道上设有主路阀门；所述汇合点与所述减压装置之间的管道上设有所述主路阀 门；所述分支点与所述膨胀发电机之间的管道上设有支路阀门；所述汇合点与所述换热器 之间的管道上设有所述支路阀门。
[0014] 更优选的，所述膨胀发电机和所述低温发电机组之间的管道与低温发电机组和换 热器之间的管道通过旁路管道连接；所述旁路管道上设有流量调节阀。
[0015] 更优选的，还包括控制装置；所述主路阀门、所述支路阀门和所述流量调节阀均与 所述控制装置连接。
[0016] 更优选的，所述控制装置为电控装置。
[0017] 本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0018] 本实用新型提供了一种天然气调压站余能综合利用系统，本实用新型将原本浪费 的压力余能转化利用，实现了余能的回收和梯级综合利用，充分回收了高压天然气的压力 能，还将压力能转化为优质能源电能和冷能，本实用新型控制灵活，供冷量和发电量可根据 需求进行调节。本实用新型增加了能源的利用率，有效减少了城市夏季的制冷能耗，减少了 环境污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为现有技术中天然气调压站的系统的结构示意图；
[0020] 图2为本实用新型的优选实施例中的包括一组发电系统和供冷系统的结构示意 图；
[0021] 图3为本实用新型的优选实施例中的包括两组发电系统和供冷系统的结构示意 图；
[0022] 1-天然气输送管道，2-减压装置，3-调压站，4-膨胀发电机，5-低温发电机组， 6_换热器，7-电控装置，8-用电装置，9-供冷管道，10-主路阀门，11-支路阀门，12-流量调 节阀。
【具体实施方式】
[0023] 为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下 结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施 例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0024] 如图1所示，传统的天然气经天然气输送管道1进入减压装置2,经过节流减压后， 进入调压站3。
[0025] 如图2所示，本实用新型的工作过程为系统正常运行时，主路阀门10关闭，支路 阀门11开启，流量调节阀12关闭。本实用新型中的一种天然气调压站3余能综合利用系 统，包括减压装置2和调压站3,减压装置2的输出端通过管道1与调压站3连接；其中本 实用新型中所采用的管道1均为天然气输送管道1，本系统还包括节能单元；减压装置2的 输入端连接的管道1与节能单元的输入端连接的管道1连接；减压装置2的输出端和调压 站3之间的管道1与节能单元的输出端的管道1连接；节能单元包括发电系统和供冷系统； 减压装置2的输入端连接的管道1与发电系统的输入端连接的管道1连接；发电系统的输 出端与供冷系统的输入端通过管道1连接；供冷系统的输出端的管道1与减压装置2的输 出端和调压站3之间的管道1连接。发电系统包括膨胀发电机4和低温发电机组5 ;供冷 系统包括换热器6 ;减压装置2的输入端连接的管道1与膨胀发电机4的输入端通过管道1 连接；膨胀发电机4的输出端与低温发电机组5的输入端通过管道1连接；低温发电机组5 的输出端与换热器6的输入端通过管道1连接；减压装置2的输出端和调压站3之间的管 道1与换热器6的输出端通过管道1连接。其中低温发电机组5采用有机朗肯循环发电机 组，低温发电机组5和换热器6上均连接有供冷管道9。膨胀发电机4和低温发电机组5上 均连接有用电装置8。发电系统的输出端连接的管道1与减压装置2的输入端连接的管道 1的输入端的连接的管道1的连接处，作为分支点；减压装置2的输出端和调压站3之间的 管道1与供冷系统的输出端的管道1连接处，作为汇合点；分支点与减压装置2之间的管道 1上设有主路阀门10 ;汇合点与减压装置2之间的管道1上设有主路阀门10 ;分支点与膨 胀发电机4之间的管道1上设有支路阀门11 ;汇合点与换热器6之间的管道1上设有支路 阀门11。膨胀发电机4和低温发电机组5之间的管道1与低温发电机组5和换热器6之间 的管道1通过旁路管道1连接；旁路管道1上设有流量调节阀12。本实用新型还包括控制 装置；其中控制装置采用电控装置7,主路阀门10、支路阀门11和流量调节阀12均与控制 装置连接。
[0026] 如图3所示，本实用新型的节能单元的数量还可以为N组；当N大于等于2时，N 组节能单元之间通过管道串联连接；其中，N为自然数；具体串联的过程为第一组节能单元 的换热器6的输出端与第二组节能单元的膨胀发电机4的输入端连接，第二组节能单元的 换热器6的输出端与第三组节能单元的膨胀发电机4的输入端连接，依次类推直至串联到 第N组节能单元，第N-1组节能单元的换热器6的输出端与第N组节能单元的膨胀发电机4 的输入端连接，第N组的换热器6与减压装置2的输出端和所述调压站3之间的管道连接。
[0027] 天然气由管道，进入膨胀发电机4,压力降至期望值，同时温度也大幅降低，可根据 排气压力不同，可低至零下摄氏度以下。天然气然后进入低温发电机组5,温度升高。天然 气随后经过换热器6,温度继续升高至常温，送入调压站3。膨胀发电机4在高压天然气的 驱动下，通过用电装置8向外部负载供电；低温发电机组5利用低温天然气作为冷源，向用 电装置8供电，同时对供冷管道9内的载冷剂进行冷却。通过换热器6,低温天然气对第二 供冷管道9内的载冷剂进行冷却，同时天然气温度升高至常温。如果没有足够的冷用户， 或没有供冷需求时，供冷管道9和/或内的载冷剂也可替换为天然介质，如海水、河水、空 气等，冷量直接向环境排放，电控装置7主要用于对各个阀门进行控制和调节。当冷量需求 增大时，可调节流量调节阀12,减小进入低温发电机组5的天然气流量。当发电系统、换热 器6等发送故障或维修时，主路阀门10开启，支路阀门11关闭，仍可以采用原工艺进行工 作。其中高压的天然气通过发电系统的膨胀发电机4将压力能转化为电能，向外做功发电， 温度大幅降低；之后低温天然气作为冷源通过发电系统的低温发电机组5的冷凝器，低温 发电机组5将冷能转化为电能向外供电，温度升高；低温发电机组5的热源由供冷管道9提 供；离开发电系统的天然气进入供冷系统的换热器6,将冷量传递给载冷剂，如：水，温度升 高，送入下游工艺，如：二级调压站3 ;载冷剂通过供冷管道9将冷能量通过载冷剂输送至外 部需要供冷的用户；供冷量由流量调节阀12进行调节。控制系统负责整个改造系统的协调 与切换。本实用新型提供了一种天然气调压站3余能综合利用系统，本实用新型将原本浪 费的压力余能转化利用，实现了余能的回收和梯级综合利用，充分回收了高压天然气的压 力能，还将压力能转化为优质能源电能和冷能，本实用新型控制灵活，供冷量和发电量可根 据需求进行调节。本实用新型增加了能源的利用率，有效减少了城市夏季的制冷能耗，减少 了环境污染。
[0028] 以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本实用新型，但本领域技术人员应 该明白，本实用新型并不局限于以上所述实施例，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作 的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种天然气调压站余能综合利用系统，包括减压装置和调压站，所述减压装置的输 出端通过管道与所述调压站连接；其特征在于：还包括节能单元；所述减压装置的输入端 连接的管道与所述节能单元的输入端连接的管道连接；所述减压装置的输出端和所述调压 站之间的管道与所述节能单元的输出端的管道连接；所述节能单元包括发电系统和供冷系 统；所述减压装置的输入端连接的管道与所述发电系统的输入端连接的管道连接；所述发 电系统的输出端与所述供冷系统的输入端通过管道连接；所述供冷系统的输出端的管道与 所述减压装置的输出端和所述调压站之间的管道连接。
2. 根据权利要求1所述的天然气调压站余能综合利用系统，其特征在于：所述节能单 元的数量为N组；当N大于等于2时，N组所述节能单元之间通过管道串联连接；其中，N为 自然数。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的天然气调压站余能综合利用系统，其特征在于： 所述发电系统包括膨胀发电机和低温发电机组；所述供冷系统包括换热器；所述减压装置 的输入端连接的管道与所述膨胀发电机的输入端通过管道连接；所述膨胀发电机的输出端 与所述低温发电机组的输入端通过管道连接；所述低温发电机组的输出端与所述换热器的 输入端通过管道连接；所述减压装置的输出端和所述调压站之间的管道与所述换热器的输 出端通过管道连接。
4. 根据权利要求3所述的天然气调压站余能综合利用系统，其特征在于：所述低温发 电机组上连接有供冷管道和/或所述换热器上连接有所述供冷管道。
5. 根据权利要求3所述的天然气调压站余能综合利用系统，其特征在于：所述膨胀发 电机和所述低温发电机组上均连接有用电装置。
6. 根据权利要求3所述的天然气调压站余能综合利用系统，其特征在于：所述低温发 电机组为有机朗肯循环发电机组。
7. 根据权利要求3所述的天然气调压站余能综合利用系统，其特征在于：所述发电系 统的输出端连接的管道与所述减压装置的输入端连接的管道的输入端的连接的管道的连 接处，作为分支点；所述减压装置的输出端和所述调压站之间的管道与所述供冷系统的输 出端的管道连接处，作为汇合点；所述分支点与所述减压装置之间的管道上设有主路阀门； 所述汇合点与所述减压装置之间的管道上设有所述主路阀门；所述分支点与所述膨胀发电 机之间的管道上设有支路阀门；所述汇合点与所述换热器之间的管道上设有所述支路阀 门。
8. 根据权利要求7所述的天然气调压站余能综合利用系统，其特征在于：所述膨胀发 电机和所述低温发电机组之间的管道与低温发电机组和换热器之间的管道通过旁路管道 连接；所述旁路管道上设有流量调节阀。
9. 根据权利要求8所述的天然气调压站余能综合利用系统，其特征在于：还包括控制 装置；所述主路阀门、所述支路阀门和所述流量调节阀均与所述控制装置连接。
10. 根据权利要求9所述的天然气调压站余能综合利用系统，其特征在于：所述控制装 置为电控装置。
【文档编号】F01K27/00GK203847188SQ201420243993
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】尚振杰, 况国华, 张冬海 申请人:北京华航盛世能源技术有限公司