天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)，包括吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)、透平膨脹機(jī)組、減速箱、發(fā)電機(jī)和膨脹換熱器系統(tǒng)，吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)與透平膨脹機(jī)組連接，透平膨脹機(jī)組分別與減速箱、膨脹換熱器系統(tǒng)連接，發(fā)電機(jī)與減速箱連接，發(fā)電機(jī)與用電電網(wǎng)連接，透平膨脹機(jī)組包括至少兩臺透平膨脹機(jī)，每臺透平膨脹機(jī)均與一個膨脹換熱器連接，透平膨脹機(jī)組通過膨脹換熱器與低壓天然氣進(jìn)口連通。本實用新型的天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)實現(xiàn)在將輸入的高壓天然氣減壓至低壓天然氣，同時對低溫的天然氣換熱后回收冷量，充分利用能源，更好地實現(xiàn)節(jié)能減排。
【專利說明】天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及發(fā)電和冷量回收系統(tǒng)，特別是涉及天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣原料氣采用高壓輸送，到達(dá)用戶終端時需要減壓，目前這部分減少的壓力并沒有被利用起來，造成能量的浪費(fèi)。而且現(xiàn)有的都是減壓旁通系統(tǒng)，不能有效利用能源，不能進(jìn)行冷量回收，不能用來發(fā)電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足而完成的，本實用新型的目的是提供結(jié)構(gòu)簡單、完全可以實現(xiàn)在將輸入的高壓天然氣減壓至需要壓力的天然氣的同時，利用膨脹做功發(fā)電，同時對低溫的天然氣換熱后回收冷量，充分利用能源，發(fā)電并且回收冷量，更好地實現(xiàn)節(jié)能減排的天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)。
[0004]本實用新型的天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)，包括高壓天然氣出口與低壓天然氣進(jìn)口之間設(shè)置的吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)、透平膨脹機(jī)組、減速箱、發(fā)電機(jī)和膨脹換熱器系統(tǒng)，所述吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)與透平膨脹機(jī)組連接，所述透平膨脹機(jī)組分別與減速箱、膨脹換熱器系統(tǒng)連接，所述發(fā)電機(jī)與所述減速箱連接，所述發(fā)電機(jī)與外界用電電網(wǎng)連接，所述天然氣依次穿過所述吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)、透平膨脹機(jī)組、膨脹換熱器，所述透平膨脹機(jī)組包括至少兩臺透平膨脹機(jī)，所述每臺透平膨脹機(jī)均與一個所述膨脹換熱器連接，所述膨脹換熱器內(nèi)有循環(huán)的冷凍循環(huán)水，所述透平膨脹機(jī)組通過所述膨脹換熱器與所述低壓天然氣進(jìn)口連通。
[0005]本實用新型的天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)還可以是:
[0006]所述吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)包括第一干燥塔、第二干燥塔、預(yù)干燥塔、加熱器、冷卻器和氣水分離器，所述高壓天然氣出口與所述第一干燥塔、第二干燥塔和氣水分離器之間分別通過進(jìn)氣程控閥連通，所述高壓天然氣出口分別與所述預(yù)干燥塔以及冷卻器通過再生氣程控閥連通，所述第一干燥塔、第二干燥塔、加熱器分別通過干燥氣出口程控閥與透平膨脹機(jī)組連接，所述加熱器與所述預(yù)干燥塔連通，所述冷卻器與所述氣水分離器連通，所述再生氣程控閥與所述進(jìn)氣程控閥之間連通。
[0007]所述高壓天然氣出口與所述進(jìn)氣程控閥之間設(shè)置有流量調(diào)節(jié)閥，所述干燥氣出口程控閥與透平膨脹機(jī)組之間設(shè)置有穩(wěn)壓閥，所述高壓天然氣出口與所述再生氣程控閥之間設(shè)置有流量計。
[0008]所述加熱器入口與中壓蒸汽源連通，所述加熱器出口與蒸汽冷凝水源連通，所述冷卻器分別與冷卻水上水源與冷卻水回水源連通。
[0009]所述高壓天然氣出口與所述低壓天然氣進(jìn)口之間還設(shè)置有減壓旁通系統(tǒng)。
[0010]本實用新型的天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)，其包括高壓天然氣出口與低壓天然氣進(jìn)口之間設(shè)置的吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)、透平膨脹機(jī)組、減速箱、發(fā)電機(jī)和膨脹換熱器系統(tǒng)，所述吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)與透平膨脹機(jī)組連接，所述透平膨脹機(jī)組分別與減速箱、膨脹換熱器系統(tǒng)連接，所述發(fā)電機(jī)與所述減速箱連接，所述發(fā)電機(jī)與外界用電電網(wǎng)連接，所述天然氣依次穿過所述吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)、透平膨脹機(jī)組、膨脹換熱器，所述透平膨脹機(jī)組包括至少兩臺透平膨脹機(jī)，所述每臺透平膨脹機(jī)均與一個所述膨脹換熱器連接，所述膨脹換熱器內(nèi)有循環(huán)的冷凍循環(huán)水，所述透平膨脹機(jī)組通過所述膨脹換熱器與所述低壓天然氣進(jìn)口連通。這樣，常溫高壓天然氣從高壓天然氣出口輸出至吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)進(jìn)行吸附干燥，干燥后的常溫高壓天然氣輸送至透平膨脹機(jī)組，透平膨脹機(jī)組內(nèi)的透平膨脹機(jī)內(nèi)高壓天然氣膨脹做功，膨脹能帶動透平膨脹機(jī)連接的減速箱和發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，同時天然氣壓力降低、溫度降低，膨脹發(fā)電后的低溫低壓天然氣輸送至換熱器進(jìn)行換熱，換熱后天然氣溫度上升，換熱器內(nèi)的冷凍循環(huán)水吸收冷量，溫度降低并輸送至用冷設(shè)備或者畜冷設(shè)備進(jìn)行冷量回收，而換熱后得到的常溫低壓天然氣進(jìn)入低壓天然氣進(jìn)口供用戶使用。這樣相對于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點是在降壓的同時進(jìn)行發(fā)電，而且可以進(jìn)行冷量回收，有效節(jié)約能源，充分利用能源，將成本降到最低，符合國家節(jié)能減排政策。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1本實用新型天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)示意圖。
[0012]圖2本實用新型天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)的吸附式等壓干燥系統(tǒng)示意圖。
[0013]圖3本實用新型天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)吸附干燥步驟天然氣流向示意圖。
[0014]圖4本實用新型天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)干燥塔再生升溫天然氣流向示意圖。
[0015]圖5本實用新型天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)實施例反向降溫天然氣流向示意圖。
[0016]圖號說明
[0017]1…高壓天然氣出口2…低壓天然氣進(jìn)口 3…發(fā)電機(jī)
[0018]4…吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)5…減速箱6…換熱器
[0019]7…透平膨脹機(jī)8…透平膨脹機(jī)組 9…冷卻器
[0020]10…減壓芳通系統(tǒng)11...第一干燥塔 12…第二干燥塔
[0021]13…預(yù)干燥塔14...加熱器15…氣水分離器
[0022]16…流量計17…流量調(diào)節(jié)閥 18…穩(wěn)壓閥
[0023]19…干燥氣出口程控閥20…再生氣程控閥 21…進(jìn)氣程控閥
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖的圖1至圖5對本實用新型的天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0025]本實用新型的天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)，請參考圖1至圖5，包括高壓天然氣出口 I與低壓天然氣進(jìn)口 2之間設(shè)置的吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)4、透平膨脹機(jī)組8、減速箱5、發(fā)電機(jī)3和膨脹換熱器6系統(tǒng)，所述吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)4與透平膨脹機(jī)組8連接，所述透平膨脹機(jī)組8分別與減速箱5、膨脹換熱器6系統(tǒng)連接，所述發(fā)電機(jī)3與所述減速箱5連接，所述發(fā)電機(jī)3與外界用電電網(wǎng)連接，所述天然氣依次穿過所述吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)4、透平膨脹機(jī)組8、膨脹換熱器6，所述透平膨脹機(jī)組8包括至少兩臺透平膨脹機(jī)7，所述每臺透平膨脹機(jī)7均與一個所述膨脹換熱器6連接，所述膨脹換熱器6內(nèi)有循環(huán)的冷凍循環(huán)水，所述透平膨脹機(jī)組8通過所述膨脹換熱器6與所述低壓天然氣進(jìn)口 2連通。這樣，常溫高壓天然氣(一般壓力為3.0Mpa)從高壓天然氣出口 I輸出至吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)4進(jìn)行吸附干燥(一般干燥至水分含量小于0.04g/Nm3)，干燥后的常溫高壓天然氣輸送至透平膨脹機(jī)組8，透平膨脹機(jī)組8內(nèi)的透平膨脹機(jī)7內(nèi)高壓天然氣膨脹做功。透平膨脹機(jī)主要的工作是在其內(nèi)部的噴咀及葉輪中完成，高壓氣體通過膨脹機(jī)噴咀后流速迅速上升可達(dá)音速，高速氣體沖擊葉輪使葉輪轉(zhuǎn)動，葉輪的轉(zhuǎn)動能帶動發(fā)電機(jī)等發(fā)電裝置發(fā)電，當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)速超過正常時，配置的減速器可以將葉輪的速度降低，保證后面發(fā)電機(jī)等發(fā)電裝置的正常運(yùn)行。膨脹能帶動透平膨脹機(jī)7連接的減速箱5和發(fā)電機(jī)3進(jìn)行發(fā)電，同時天然氣壓力降低、溫度降低，膨脹發(fā)電后的低溫低壓天然氣輸送至換熱器6進(jìn)行換熱，換熱后天然氣溫度上升，換熱器6內(nèi)的冷凍循環(huán)水吸收冷量，溫度降低并輸送至用冷設(shè)備或者畜冷設(shè)備進(jìn)行冷量回收，而換熱后得到的常溫低壓天然氣進(jìn)入低壓天然氣進(jìn)口 2供用戶使用。這樣相對于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點是在降壓的同時進(jìn)行發(fā)電，而且可以進(jìn)行冷量回收，有效節(jié)約能源，充分利用能源，將成本降到最低，符合國家節(jié)能減排政策。具體而言經(jīng)過一級透平膨脹機(jī)7膨脹做功后，透平膨脹機(jī)7出口溫度達(dá)到-25 °C左右，通過換熱器6換熱后，天然氣溫度升高至10°C左右，而產(chǎn)生12°C左右的冷凍循環(huán)水進(jìn)行冷量回收，再經(jīng)過耳機(jī)透平膨脹機(jī)7膨脹做功發(fā)電后，壓力降至0.8MPa，溫度下降至-25°C左右，再次經(jīng)過換熱器6換熱后，低壓天然氣溫度升至10°C左右，而同時又獲得12°C左右的冷凍循環(huán)水進(jìn)行冷量回收。
[0026]本實用新型的天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)，請參考圖1至圖5，在前面技術(shù)方案的基礎(chǔ)上具體可以是所述吸附式等壓干燥系統(tǒng)包括第一干燥塔11、第二干燥塔12、預(yù)干燥塔13、加熱器14、冷卻器9和氣水分離器15，所述高壓天然氣出口與所述第一干燥塔11、第二干燥塔12和氣水分離器15之間分別通過進(jìn)氣程控閥21連通，所述高壓天然氣出口 I分別與所述預(yù)干燥塔13以及冷卻器9通過再生氣程控閥20連通，所述第一干燥塔11、第二干燥塔12、加熱器14分別通過干燥氣出口程控閥19與透平膨脹機(jī)組8連接，所述加熱器14與所述預(yù)干燥塔13連通，所述冷卻器9與所述氣水分離器15連通，所述再生氣程控閥20與所述進(jìn)氣程控閥21之間連通。這樣，對常溫高壓天然氣進(jìn)行吸附干燥時，通過進(jìn)氣程控閥21、干燥氣程控閥以及再生氣程控閥20的氣流控制及管路導(dǎo)通或關(guān)閉，進(jìn)而實現(xiàn)對輸入的高壓天然氣進(jìn)行吸附干燥，同時還對另外一個沒有進(jìn)行吸附干燥的干燥塔內(nèi)的干燥劑進(jìn)行解吸升溫、冷卻再生，保證干燥塔吸附干燥的效果，而且同時對預(yù)干燥塔13進(jìn)行解吸再生、升溫和冷卻過程，全程沒有再生天然氣排放，因此干燥過程100%天然氣回收利用。進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案為所述高壓天然氣出口 I與所述進(jìn)氣程控閥21之間設(shè)置有流量調(diào)節(jié)閥17，所述干燥氣出口程控閥19與透平膨脹機(jī)組8之間設(shè)置有穩(wěn)壓閥18，所述高壓天然氣出口 I與所述再生氣程控閥20之間設(shè)置有流量計16。設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥17的作用是調(diào)節(jié)進(jìn)入進(jìn)氣程控閥21的高壓天然氣的流量，而流量計16的作用是計算進(jìn)入再生氣程控閥20的高壓天然氣的量，進(jìn)而了解和控制進(jìn)入整個吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)4內(nèi)的整個高壓天然氣內(nèi)的吸附的干燥天然氣和用于再生干燥塔和預(yù)干燥塔13的高壓天然氣的量。而穩(wěn)壓閥18的作用是穩(wěn)定輸入至透平膨脹機(jī)組8內(nèi)的高壓天然氣的壓力，進(jìn)而保證發(fā)電和冷量回收的穩(wěn)定性，并保證最終膨脹做功后輸出的低壓天然氣的壓力符合用戶使用要求。
[0027]具體分析吸附干燥再生系統(tǒng)運(yùn)行過程如下:
[0028]第一步:高壓天然氣從高壓天然氣出口 I輸出，其中一大部分常溫高壓天然氣從一個管路在流量調(diào)節(jié)閥17的調(diào)節(jié)下進(jìn)入進(jìn)氣程控閥21并進(jìn)入第一干燥塔11進(jìn)行吸附干燥，吸附干燥后的高壓天然氣從干燥氣出口程控閥19輸入至透平膨脹機(jī)組8進(jìn)行膨脹發(fā)電，中途需要穩(wěn)壓閥18調(diào)節(jié)輸入至透平膨脹機(jī)組8的高壓天然氣的壓力，并循環(huán)此第一步。
[0029]第二步:在第一干燥塔11吸附干燥高壓天然氣的同時，高壓天然氣出口 I輸出的高壓天然氣的一小部分從另外一管路流入系統(tǒng)，流量計16計量，通過再生氣程控閥20后進(jìn)入預(yù)干燥塔13進(jìn)行干燥，干燥后的高壓天然氣從預(yù)干燥塔13的底部輸出并輸出至加熱器14加熱，加熱后高壓天然氣通過管路通過干燥氣出口程控閥19后進(jìn)入第二干燥塔12，由于加熱后的高壓天然氣為高溫高壓天然氣，因此其對第二干燥塔12內(nèi)的吸附劑進(jìn)行解吸，吸收干燥劑在上個工序流程中吸附的水分，同時使得第二干燥塔12內(nèi)溫度上升，第二干燥塔12內(nèi)解吸氣與高溫高壓的天然氣混合后形成高溫高壓解吸天然氣，該高溫高壓解吸天然氣從第二干燥塔12輸出，經(jīng)過進(jìn)氣程控閥21和再生氣程控閥20輸入冷卻器9內(nèi)，冷卻器9內(nèi)循環(huán)的冷卻水與高溫高壓解吸天然氣換熱，使得高溫高壓解吸天然氣降溫，然后降溫后的高壓天然氣輸出至氣水分離器15進(jìn)行氣水分離，分離后的水排出，分離后的高壓天然氣輸送至流量調(diào)節(jié)閥17之后的管線內(nèi)再次通過進(jìn)氣程控閥21進(jìn)入第一干燥塔11進(jìn)行吸附干燥。
[0030]第三步:再進(jìn)行完第二步驟之后，高壓天然氣出口 I輸出的高壓天然氣的一小部分再次通過第二步的管路進(jìn)入過流量計16進(jìn)入再生氣程控閥20，再通過進(jìn)氣程控閥21進(jìn)入第二干燥塔12內(nèi)對第二干燥塔12進(jìn)行降溫，同時該高壓天然氣溫度升高，第二干燥塔12溫度降低，第二干燥塔12吸附干燥進(jìn)入其的高壓天然氣，該高壓天然氣通過干燥氣出口程控閥19輸入至加熱器14內(nèi)進(jìn)行加熱，同時加熱器14內(nèi)的冷卻水溫度降低，加熱后的高壓天然氣從加熱器14輸出至預(yù)干燥塔13，對預(yù)干燥塔13內(nèi)的干燥劑進(jìn)行解吸再生，吸附水分后的高壓天然氣從預(yù)干燥塔13輸出后通過再生氣程控閥20進(jìn)入冷卻塔冷卻，其冷卻后再輸入氣水分離器15分離水，之后的高溫天然氣再輸送至流量調(diào)節(jié)閥17之后的管線內(nèi)再次通過進(jìn)氣程控閥21進(jìn)入第一干燥塔11進(jìn)行吸附干燥。
[0031]第四步:切換進(jìn)氣程控閥21、再生氣程控閥20以及干燥氣程控閥，高壓天然氣從高壓天然氣出口 I輸出，其中一大部分常溫高壓天然氣從一個管路在流量調(diào)節(jié)閥17的調(diào)節(jié)下進(jìn)入進(jìn)氣程控閥21并進(jìn)入第二干燥塔12 (之前進(jìn)行過再生升溫冷卻，干燥劑已經(jīng)再生)進(jìn)行吸附干燥，吸附干燥后的高壓天然氣從干燥氣出口程控閥19輸入至透平膨脹機(jī)組8進(jìn)行膨脹發(fā)電，中途需要穩(wěn)壓閥18調(diào)節(jié)輸入至透平膨脹機(jī)組8的高壓天然氣的壓力，并循環(huán)此第一步。
[0032]第五步:在第二干燥塔12吸附干燥高壓天然氣的同時，高壓天然氣出口 I輸出的高壓天然氣的一小部分從另外一管路流入系統(tǒng)，流量計16計量，通過再生氣程控閥20后進(jìn)入預(yù)干燥塔13進(jìn)行干燥，干燥后的高壓天然氣從預(yù)干燥塔13的底部輸出并輸出至加熱器14加熱，加熱后高壓天然氣通過管路通過干燥氣出口程控閥19后進(jìn)入第一干燥塔11 (在第一步中吸附干燥大部分高壓天然氣的干燥塔，其內(nèi)部干燥劑吸附大量水分)，由于加熱后的高壓天然氣為高溫高壓天然氣，因此其對第一干燥塔11內(nèi)的吸附劑進(jìn)行解吸，吸收干燥劑在上個工序流程中吸附的水分，同時使得第一干燥塔11內(nèi)溫度上升，第一干燥塔11內(nèi)解吸氣與高溫高壓的天然氣混合后形成高溫高壓解吸天然氣，該高溫高壓解吸天然氣從第一干燥塔11輸出，經(jīng)過進(jìn)氣程控閥21和再生氣程控閥20輸入冷卻器9內(nèi)，冷卻器9內(nèi)循環(huán)的冷卻水與高溫高壓解吸天然氣換熱，使得高溫高壓解吸天然氣降溫，然后降溫后的高壓天然氣輸出至氣水分離器15進(jìn)行氣水分離，分離后的水排出，分離后的高壓天然氣輸送至流量調(diào)節(jié)閥17之后的管線內(nèi)再次通過進(jìn)氣程控閥21進(jìn)入第二干燥塔12進(jìn)行吸附干燥。
[0033]第六步:再進(jìn)行完第五步驟之后，高壓天然氣出口 I輸出的高壓天然氣的一小部分再次通過第五步的管路進(jìn)入過流量計16進(jìn)入再生氣程控閥20，再通過進(jìn)氣程控閥21進(jìn)入第一干燥塔11內(nèi)對第一干燥塔11進(jìn)行降溫，同時該高壓天然氣溫度升高，第一干燥塔11溫度降低，第一干燥塔11吸附干燥進(jìn)入其的高壓天然氣，該高壓天然氣通過干燥氣出口程控閥19輸入至加熱器14內(nèi)進(jìn)行加熱，同時加熱器14內(nèi)的冷卻水溫度降低，加熱后的高壓天然氣從加熱器14輸出至預(yù)干燥塔13，對預(yù)干燥塔13內(nèi)的干燥劑進(jìn)行解吸再生，吸附水分后的高壓天然氣從預(yù)干燥塔13輸出后通過再生氣程控閥20進(jìn)入冷卻塔冷卻，其冷卻后再輸入氣水分離器15分離水，之后的高溫天然氣再輸送至流量調(diào)節(jié)閥17之后的管線內(nèi)再次通過進(jìn)氣程控閥21進(jìn)入第二干燥塔12進(jìn)行吸附干燥。
[0034]第七步:循環(huán)重復(fù)第一至第六步。
[0035]即干燥塔的再生升溫與之后的冷卻降溫過程中高壓天然氣的氣體流向是完全相反的。而且再生的干燥塔與預(yù)干燥塔13中一個在再生階段，那么另一個就是干燥階段，一個處于干燥階段對高壓天然氣干燥，那么另一個就是在解吸再生。更進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案為所述加熱器14入口與中壓蒸汽源連通，所述加熱器14出口與蒸汽冷凝水源連通，所述冷卻器9分別與冷卻水上水源與冷卻水回水源連通。這樣加熱器14內(nèi)是使用中壓蒸汽與高壓天然氣進(jìn)行換熱而加熱其內(nèi)部的高壓天然氣的，因此其通入的是中壓蒸汽，換熱后流出的是蒸汽冷凝水。而冷卻器9是通過冷卻水上水對冷卻器9內(nèi)的高溫高壓天然氣進(jìn)行換熱而流出冷卻水回水。
[0036]本實用新型的天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)，請參考圖1至圖5，在前面所述的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還可以是所述高壓天然氣出口 I與所述低壓天然氣進(jìn)口 2之間還設(shè)置有減壓旁通系統(tǒng)10。該減壓旁通系統(tǒng)10就是目前通用的高壓天然氣減壓至低壓天然氣所使用的減壓系統(tǒng)，設(shè)置該減壓旁通系統(tǒng)10的目的是一旦吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)4、透平膨脹機(jī)組8和換熱器6損壞后，不能進(jìn)行正常的減壓發(fā)電和冷量回收時，啟動減壓旁通系統(tǒng)10來將高壓天然氣減壓至低壓天然氣，屬于備用減壓系統(tǒng)。
[0037]利用前述的天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)發(fā)電及冷量回收的方法，請參考圖1至圖5，包括以下步驟:
[0038]A.吸附干燥脫水:來自所述高壓天然氣出口 I的高壓天然氣經(jīng)過吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)4干燥，脫出水份；
[0039]B.膨脹發(fā)電:干燥后的高壓天然氣通過透平膨脹機(jī)組8的各透平膨脹機(jī)7膨脹做功，帶動減速箱5和發(fā)電機(jī)3運(yùn)行發(fā)電，并對與之連接的外界用電電網(wǎng)供電；
[0040]C.膨脹減壓:透平膨脹機(jī)7內(nèi)的高壓天然氣在膨脹做功后，輸出的天然氣壓力減少，溫度降低，減壓后的天然氣通過與透平膨脹機(jī)7連接的膨脹換熱器6換熱后溫度升高，再次通過下一級的透平膨脹機(jī)7膨脹做功發(fā)電，之后進(jìn)一步減壓降溫的天然氣穿過與透平膨脹機(jī)7連接的膨脹換熱器6換熱后溫度升高后，得到低壓天然氣，該低壓天然氣輸入低壓天然氣進(jìn)口 2供用戶使用；
[0041]D.冷量回收:經(jīng)過膨脹換熱器6的天然氣將膨脹換熱器6內(nèi)的冷凍循環(huán)水降溫，回收冷量并輸出至供冷設(shè)備。
[0042]由于采用了上述步驟，完全可以實現(xiàn)在將輸入的高壓天然氣減壓至需要壓力的天然氣的同時，利用膨脹做功發(fā)電，同時對低溫的天然氣換熱后回收冷量，充分利用能源，發(fā)電并且回收冷量，更好地實現(xiàn)節(jié)能減排。
[0043]利用前述的天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)發(fā)電及冷量回收的方法，請參考圖1至圖5，在前面技術(shù)方案的基礎(chǔ)上還可以是，所述A步驟中，吸附式再生干燥系統(tǒng)干燥包括以下步驟:(a).吸附干燥:從高壓天然氣出口 I輸出的高壓天然氣一大部分進(jìn)入第一干燥塔11，第一干燥塔11內(nèi)的吸附干燥劑對該部分天然氣吸附干燥并輸入至透平膨脹機(jī)組8 ;(b).干燥塔再生升溫:當(dāng)進(jìn)行(a)步驟的同時，從高壓天然氣出口 I輸出的高壓天然氣的另一小部分進(jìn)入預(yù)干燥塔13干燥該部分天然氣，成為再生天然氣，干燥后的再生天然氣輸送至加熱器14加熱，加熱后的再生天然氣進(jìn)入第二干燥塔12，對第二干燥塔12進(jìn)行加熱，使得第二干燥塔12內(nèi)的干燥劑內(nèi)之前吸附的水分解吸得到含有水分的解吸天然氣，該解吸天然氣由第二干燥塔12頂部輸送至冷卻器9，冷卻器9冷卻該解吸天然氣至常溫，然后該冷卻后的解吸天然氣進(jìn)入氣水分離器15進(jìn)行氣水分離，分離出來的氣態(tài)的再生天然氣返回至進(jìn)氣程控閥與高壓天然氣出口 I之間的管線內(nèi)并最終進(jìn)入第一干燥塔11進(jìn)行干燥并輸送至透平膨脹機(jī)組8 ; (c)反向降溫:(b)步驟完成之后，高壓天然氣出口 I輸出的高壓天然氣的一小部分進(jìn)入第二干燥塔12對第二干燥塔12內(nèi)的干燥劑進(jìn)行冷卻，同時該高壓天然氣被第二干燥塔12內(nèi)的干燥劑干燥，然后該高壓天然氣再輸入加熱器14，對高壓天然氣再次加熱，加熱后的干燥高溫高壓天然氣再流入預(yù)干燥塔13內(nèi)，對預(yù)干燥塔13內(nèi)的干燥劑解吸再生，產(chǎn)生循環(huán)再生天然氣，其再輸送至冷卻塔內(nèi)冷卻，并輸送至氣水分離器15氣水分離，分離后的循環(huán)再生天然氣再次進(jìn)入進(jìn)氣程控閥21與高壓天然氣出口 I之間的管線內(nèi)并最終進(jìn)入第一干燥塔11進(jìn)行干燥并輸送至透平膨脹機(jī)組8 ; (d)之后更換使用第二干燥塔12進(jìn)行吸附干燥步驟(a)，同時對第一干燥塔11進(jìn)行再生干燥并降溫的(b)和(c)步驟，即將(a)步驟中的第一干燥塔11切換為第二干燥塔12，(b)和(c)步驟中的第二干燥塔12切換為對第一干燥塔11作用。
[0044]進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案為所述A步驟中，吸附式再生干燥系統(tǒng)干燥包括以下步驟:(a).吸附干燥:從高壓天然氣出口 I輸出的高壓天然氣一大部分經(jīng)過進(jìn)氣程控閥21進(jìn)入第一干燥塔11，第一干燥塔11內(nèi)的吸附干燥劑對該部分天然氣吸附干燥并通過干燥氣出口程控閥19輸入至透平膨脹機(jī)組8 ; (b).干燥塔再生升溫:當(dāng)進(jìn)行(a)步驟的同時，從高壓天然氣出口 I輸出的高壓天然氣另一小部分經(jīng)過再生氣程控閥20進(jìn)入預(yù)干燥塔13干燥該再生天然氣，干燥后的再生天然氣進(jìn)入加熱器14加熱，加熱后的再生天然氣通過干燥氣出口程控閥19進(jìn)入第二干燥塔12，對第二干燥塔12進(jìn)行加熱，使得第二干燥塔12內(nèi)的干燥劑內(nèi)之前吸附的水分解吸得到含有水分的解吸天然氣，該解吸天然氣由第二干燥塔12頂部通過進(jìn)氣程控閥21和再生氣程控閥20輸送至冷卻器9，冷卻器9冷卻該解吸天然氣至常溫，然后該冷卻后的解吸天然氣進(jìn)入氣水分離器15進(jìn)行氣水分離，分離出來的氣態(tài)的再生天然氣輸送至高壓天然氣出口 I與進(jìn)氣程控閥21之間的管線內(nèi)并最終進(jìn)入第一干燥塔11進(jìn)行干燥并輸送至透平膨脹機(jī)組8 ; (c)干燥塔降溫:(b)步驟結(jié)束后，高壓天然氣出口 I輸出的高壓天然氣一小部分經(jīng)再生氣程控閥20和進(jìn)氣程控閥21進(jìn)入第二干燥塔12對第二干燥塔12內(nèi)的干燥劑進(jìn)行冷卻，同時該高壓天然氣被第二干燥塔12內(nèi)的干燥劑干燥，然后該高壓天然氣再經(jīng)過干燥氣出口程控閥19輸入加熱器14，加熱器14對該高壓天然氣再次加熱，加熱后的干燥高溫天然氣再流入預(yù)干燥塔13內(nèi)，對預(yù)干燥塔13內(nèi)的干燥劑再生，產(chǎn)生循環(huán)再生天然氣，循環(huán)再生天然氣經(jīng)過再生氣程控閥20再輸送至冷卻塔內(nèi)冷卻，并輸送至氣水分離器15氣水分離，分離后的循環(huán)再生天然氣再次進(jìn)入進(jìn)氣程控閥21與高壓天然氣出口 I之間的管線內(nèi)并最終進(jìn)入第一干燥塔11進(jìn)行干燥并輸送至透平膨脹機(jī)組8 ; (d)之后更換使用第二干燥塔12進(jìn)行吸附干燥步驟(a)，同時對第一干燥塔11進(jìn)行再生干燥并降溫的(b)和(c)步驟，即將(a)步驟中的第一干燥塔11切換為第二干燥塔12，(b)和(c)步驟中的第二干燥塔12切換為對第一干燥塔11作用。這樣，所有再生高壓天然氣100%干燥并進(jìn)入減壓發(fā)電工序，充分利用能源，避免天然氣泄漏和浪費(fèi)。
[0045]上述僅對本實用新型中的幾種具體實施例加以說明，但并不能作為本實用新型的全部保護(hù)范圍，凡是依據(jù)本實用新型中的設(shè)計精神所作出的等效變化或修飾或等比例放大或縮小等，均應(yīng)認(rèn)為落入本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)，其特征在于:包括高壓天然氣出口與低壓天然氣進(jìn)口之間設(shè)置的吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)、透平膨脹機(jī)組、減速箱、發(fā)電機(jī)和膨脹換熱器系統(tǒng)，所述吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)與透平膨脹機(jī)組連接，所述透平膨脹機(jī)組分別與減速箱、膨脹換熱器系統(tǒng)連接，所述發(fā)電機(jī)與所述減速箱連接，所述發(fā)電機(jī)與外界用電電網(wǎng)連接，所述天然氣依次穿過所述吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)、透平膨脹機(jī)組、膨脹換熱器，所述透平膨脹機(jī)組包括至少兩臺透平膨脹機(jī)，所述每臺透平膨脹機(jī)均與一個所述膨脹換熱器連接，所述膨脹換熱器內(nèi)有循環(huán)的冷凍循環(huán)水，所述透平膨脹機(jī)組通過所述膨脹換熱器與所述低壓天然氣進(jìn)口連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)，其特征在于:所述吸附式等壓再生干燥系統(tǒng)包括第一干燥塔、第二干燥塔、預(yù)干燥塔、加熱器、冷卻器和氣水分離器，所述高壓天然氣出口與所述第一干燥塔、第二干燥塔和氣水分離器之間分別通過進(jìn)氣程控閥連通，所述高壓天然氣出口分別與所述預(yù)干燥塔以及冷卻器通過再生氣程控閥連通，所述第一干燥塔、第二干燥塔、加熱器分別通過干燥氣出口程控閥與透平膨脹機(jī)組連接，所述加熱器與所述預(yù)干燥塔連通，所述冷卻器與所述氣水分離器連通，所述再生氣程控閥與所述進(jìn)氣程控閥之間連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓天然氣出口與所述進(jìn)氣程控閥之間設(shè)置有流量調(diào)節(jié)閥，所述干燥氣出口程控閥與透平膨脹機(jī)組之間設(shè)置有穩(wěn)壓閥，所述高壓天然氣出口與所述再生氣程控閥之間設(shè)置有流量計。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)，其特征在于:所述加熱器入口與中壓蒸汽源連通，所述加熱器出口與蒸汽冷凝水源連通，所述冷卻器分別與冷卻水上水源與冷卻水回水源連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的天然氣壓差發(fā)電及冷量回收系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓天然氣出口與所述低壓天然氣進(jìn)口之間還設(shè)置有減壓旁通系統(tǒng)。
【文檔編號】F01D15/10GK203394597SQ201320464118
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】高寧, 李學(xué)忠, 范曉君, 朱許慧 申請人:北京碩人海泰能源環(huán)境技術(shù)有限公司