一種天然氣管網(wǎng)調(diào)壓發(fā)電制冷系統(tǒng)技術(shù)方案

本實用新型專利技術(shù)公開了一種天然氣管網(wǎng)調(diào)壓發(fā)電制冷系統(tǒng)，包括：膨脹機(jī)，其進(jìn)氣口連接于所述高壓管網(wǎng)；與膨脹機(jī)輸出端相連接的齒輪箱；由齒輪箱帶動發(fā)電的發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)供電于耗電耗冷設(shè)備(如耗電量很大而且需要冷卻的云計算服務(wù)器)；換熱裝置，一端連接于膨脹機(jī)的出氣口，另一端連接于低一級壓力管網(wǎng)，換熱后的冷媒流經(jīng)冷風(fēng)裝置，對耗電耗冷設(shè)備進(jìn)行降溫。本實用新型專利技術(shù)通過天然氣膨脹所產(chǎn)生的壓力能進(jìn)行發(fā)電，供電給耗電設(shè)備，減少了中間電網(wǎng)環(huán)節(jié)，節(jié)省了投資；并通過對發(fā)電后的低溫天然氣進(jìn)行冷能的回收，可以提供給耗冷設(shè)備，由于冷媒換熱提高了天然氣溫度，能夠不用或減少消耗電或天然氣加熱，降低了能耗。（*該技術(shù)在2024年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
—種天然氣管網(wǎng)調(diào)壓發(fā)電制冷系統(tǒng)
本技術(shù)涉及天然氣管網(wǎng)的差壓利用
，尤其涉及一種天然氣管網(wǎng)調(diào)壓發(fā)電制冷系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
天然氣是目前全球廣泛采用的一種清潔能源，為滿足長距離輸送天然氣的需要，需要對天然氣施加高壓。我國“西氣東輸”管道、陜京線及二線系統(tǒng)和冀寧聯(lián)絡(luò)線輸氣管道的設(shè)計輸氣壓力已達(dá)到lOMPa，其中西氣東輸二線管道的設(shè)計壓力可以達(dá)到12MPa。高壓管網(wǎng)輸送的高壓天然氣到達(dá)各城市的天然氣接收門站之后，經(jīng)過調(diào)壓站降壓后進(jìn)入低一級壓力管網(wǎng)，其中調(diào)壓站根據(jù)下游用戶的供氣壓力要求進(jìn)行降壓，然后才能夠供應(yīng)給普通用戶(如城市燃?xì)庥脩?、公商用戶?使用。 然而，一方面，天然氣從高壓管網(wǎng)經(jīng)過降壓進(jìn)入低一級壓力管網(wǎng)的過程中，會釋放巨大的壓力能，以日處理50萬立方米的天然氣門站為例，當(dāng)壓力從4.0MPa降至0.4MPa時，釋放的壓力能約為3561KW，如果不利用，會造成壓力能損失；另一方面，高壓天然氣在降壓過程中因放熱會導(dǎo)致溫度降低，一般會降低到-20°C至_60°C的范圍，而供給至用戶使用的低壓天然氣的溫度一般為0-10°C。因此如何對壓力能進(jìn)行利用以及如何對高壓天然氣降壓后的低溫天然氣加熱是目前要解決的問題。 現(xiàn)有的回收天然氣管網(wǎng)壓力能技術(shù)，一般是利用渦流管完成天然氣降壓調(diào)壓過程，將高壓天然氣經(jīng)渦流管降壓后產(chǎn)生的冷氣流、熱氣流分別輸出，冷氣流通過在換熱器中吸收逆流空氣和燃?xì)廨啓C(jī)排氣的熱量升溫后，與熱氣流匯合進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)組的燃燒室；由換熱器降溫的空氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)組的壓氣機(jī)提高壓力后導(dǎo)入燃?xì)廨啓C(jī)組的燃燒室，在燃燒室中，天然氣與空氣混合燃燒，使燃?xì)廨啓C(jī)做功，驅(qū)動耗功設(shè)備，可以提高燃?xì)廨啓C(jī)的出力和經(jīng)濟(jì)性，從而達(dá)到回收天然氣管網(wǎng)壓力能的目的，但需要在調(diào)壓站建燃?xì)廨啓C(jī)壓縮或發(fā)電裝置。也有采用天然氣差壓發(fā)電產(chǎn)生電能和冷能，用于制冰，但制冰量太大難以消耗。 現(xiàn)有的對高壓天然氣降壓后的低溫天然氣加熱的技術(shù)，一般是采用加熱爐加熱降壓后的低溫天然氣，但是存在以下技術(shù)缺陷:由于加熱爐在加熱過程中消耗天然氣，導(dǎo)致能耗高。同時天然氣壓力能和冷能未加以利用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于提供一種天然氣管網(wǎng)調(diào)壓發(fā)電制冷系統(tǒng)，利用天然氣的差壓進(jìn)行發(fā)電，同時回收降壓后低溫天然氣所產(chǎn)生的冷能，使所產(chǎn)生電能和冷能都得到利用，如用于耗電量很大而且需要冷卻的云計算服務(wù)器，減少了中間電網(wǎng)環(huán)節(jié)，提高了能量利用率。 為達(dá)此目的，本技術(shù)采用以下技術(shù)方案:一種天然氣管網(wǎng)調(diào)壓發(fā)電制冷系統(tǒng)，位于天然氣高壓管網(wǎng)與低一級壓力管網(wǎng)之間，所述系統(tǒng)包括: 膨脹機(jī)，其進(jìn)氣口連接于所述高壓管網(wǎng)； 與膨脹機(jī)輸出端相連接的齒輪箱； 由齒輪箱帶動發(fā)電的發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)供電于耗電耗冷設(shè)備； 換熱裝置，一端連接于膨脹機(jī)的出氣口，另一端連接于低一級壓力管網(wǎng)，流經(jīng)換熱裝置的冷媒與經(jīng)膨脹機(jī)膨脹的天然氣進(jìn)行熱交換，換熱后的冷媒流經(jīng)冷風(fēng)裝置，對耗電耗冷設(shè)備進(jìn)行降溫。 優(yōu)選的，所述齒輪箱與膨脹機(jī)的機(jī)軸相連接。 優(yōu)選的，所述高壓管網(wǎng)與膨脹機(jī)之間設(shè)有穩(wěn)壓閥。 優(yōu)選的，所述齒輪箱還連接有潤滑油站。 優(yōu)選的，所述換熱裝置與所述低一級壓力管網(wǎng)之間設(shè)有輔助加熱裝置。 優(yōu)選的，所述輔助加熱裝置為電加熱器或加熱爐。 優(yōu)選的，還包括泵，設(shè)置在換熱裝置和冷風(fēng)裝置之間。 優(yōu)選的，所述換熱裝置為換熱器；所述冷風(fēng)裝置為壓縮空氣冷媒換熱器?；谏鲜龅奶烊粴夤芫W(wǎng)調(diào)壓發(fā)電制冷系統(tǒng)，本技術(shù)采用如下方法進(jìn)行發(fā)電制冷，其步驟如下: A.天然氣的膨脹發(fā)電:所述高壓管網(wǎng)內(nèi)的天然氣進(jìn)入膨脹機(jī)，并通過膨脹機(jī)兩端的壓力差帶動膨脹機(jī)的葉輪高速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)由齒輪箱減速后帶動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，提供電力給耗電耗冷設(shè)備； B.天然氣的升溫:經(jīng)膨脹機(jī)膨脹后的天然氣溫度降低，其通過換熱裝置與流經(jīng)換熱裝置的冷媒進(jìn)行熱交換，升溫后的天然氣進(jìn)入所述低一級壓力管網(wǎng)； C.天然氣的冷能利用:換熱后的冷媒進(jìn)入冷風(fēng)裝置，并由冷風(fēng)裝置將冷能轉(zhuǎn)換成冷風(fēng)對耗電耗冷設(shè)備降溫，經(jīng)過冷風(fēng)裝置的冷媒由泵輸送至換熱裝置中循環(huán)使用。 作為優(yōu)選方案，在所述高壓管網(wǎng)內(nèi)的天然氣進(jìn)入膨脹機(jī)之前，先通過穩(wěn)壓閥進(jìn)行穩(wěn)壓； 換熱后的天然氣的溫度，在達(dá)不到低一級壓力管網(wǎng)輸入要求時，通過輔助加熱裝置對換熱后的天然氣加熱，輔助加熱裝置為電加熱器或加熱爐； 所述冷風(fēng)裝置為壓縮空氣冷媒換熱器，換熱裝置為換熱器。 本技術(shù)的有益效果為:通過膨脹機(jī)對由天然氣高壓管網(wǎng)進(jìn)入的天然氣進(jìn)行降壓，能夠使天然氣從高壓管網(wǎng)經(jīng)降壓后進(jìn)入低一級壓力管網(wǎng)，同時利用天然氣降壓前后的壓力差進(jìn)行發(fā)電，能夠回收天然氣在從高壓管網(wǎng)經(jīng)過降壓進(jìn)入低一級壓力管網(wǎng)的過程中釋放的壓力能；所發(fā)電供給耗電設(shè)備(如云計算服務(wù)器)，減少了中間電網(wǎng)環(huán)節(jié)，節(jié)省了投資；并并通過對發(fā)電后的低溫天然氣進(jìn)行冷能的回收，所產(chǎn)生的冷能又可以提供給耗冷設(shè)備(如云計算服務(wù)器)，由于冷媒換熱提高了天然氣溫度，而不用或減少消耗電或天然氣加熱，降低了能耗。 【附圖說明】 圖1是本技術(shù)的天然氣管網(wǎng)調(diào)壓發(fā)電制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中: 1、穩(wěn)壓閥；2、膨脹機(jī)；3、齒輪箱；4、發(fā)電機(jī)；5、換熱裝置；6、潤滑油站；7、泵；8、冷風(fēng)裝置；9、耗電耗冷設(shè)備；10、輔助加熱裝置；11、高壓管網(wǎng)；12、低一級壓力管網(wǎng)；13、其他耗電設(shè)備；14、其他耗冷設(shè)備； 【具體實施方式】 下面結(jié)合附圖并通過【具體實施方式】來進(jìn)一步說明本技術(shù)的技術(shù)方案。 經(jīng)研究機(jī)構(gòu)預(yù)測，云計算將在未來幾年以26%的年增長率快速增長，這種超越傳統(tǒng)IT市場增長速度5倍的發(fā)展速度充分體現(xiàn)了云產(chǎn)業(yè)煥發(fā)的活力。信息化的今日，無論是政府、企業(yè)和個人用戶，各行各業(yè)都看好了云計算中蘊藏的無盡潛力，一場以云計算為主導(dǎo)的信息化革命進(jìn)程正在全球范圍內(nèi)如火如荼的進(jìn)行著，然而云計算的強(qiáng)大計算能力背后，也不可避免的產(chǎn)生了高能耗的問題。2011年我國數(shù)據(jù)中心總耗電量達(dá)700億千瓦時，已經(jīng)占到全社會用電根據(jù)調(diào)量的1.5%，相當(dāng)于2011年天津市全年的總用電量；921個經(jīng)營性數(shù)據(jù)中心機(jī)房，面積約88萬平米。隨著云計算的快速增長，未來5年我國對數(shù)據(jù)中心流量處理能力需求將增長7-10倍，機(jī)房面積需要翻一番才能滿足云計算發(fā)展的需求。中國聯(lián)通數(shù)據(jù)中心的能耗數(shù)據(jù)顯示，該中心每年耗電99億千瓦時。以中國目前標(biāo)準(zhǔn)煤的效能看，需要消耗92萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤才能提供足夠的電力供中國聯(lián)通數(shù)據(jù)中心的能耗需求。與中國聯(lián)通對應(yīng)，中國電信數(shù)據(jù)中心年耗電112億千瓦時，總計年需消耗102.95萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，云計算數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器機(jī)房既要耗大量的電能，又要需要冷卻，因此與天然氣管網(wǎng)調(diào)壓發(fā)電制冷系統(tǒng)相結(jié)合，可以充分利用天然氣調(diào)壓站的剩余能量，起到節(jié)能環(huán)保的作用。 因此，本技術(shù)提供一種天然氣管網(wǎng)調(diào)壓發(fā)電制冷系統(tǒng)，位于天然氣高壓管網(wǎng)11與低一級壓力管網(wǎng)12之間，能夠利用降壓之前的天然氣和降壓之后的天然氣的壓力差進(jìn)行發(fā)電，同時對降壓后的低溫天然氣進(jìn)行升溫，并將所產(chǎn)生的冷能回收利用，該系統(tǒng)包括: 膨脹機(jī)2，其進(jìn)氣口連接于天然氣高壓管網(wǎng)11的排氣口，使通過天然氣高壓管網(wǎng)11排出的天然氣的體積膨脹得以降壓，同時膨脹機(jī)2的兩側(cè)天然氣的氣壓不同，所產(chǎn)生的壓力差能夠使膨脹機(jī)2的葉輪高速旋轉(zhuǎn)； 齒本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種天然氣管網(wǎng)調(diào)壓發(fā)電制冷系統(tǒng)，位于天然氣高壓管網(wǎng)(11)與低一級壓力管網(wǎng)(12)之間，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：膨脹機(jī)(2)，其進(jìn)氣口連接于所述高壓管網(wǎng)(11)；與膨脹機(jī)(2)輸出端相連接的齒輪箱(3)；由齒輪箱(3)帶動發(fā)電的發(fā)電機(jī)(4)，發(fā)電機(jī)(4)供電于耗電耗冷設(shè)備(9)；換熱裝置(5)，一端連接于膨脹機(jī)(2)的出氣口，另一端連接于低一級壓力管網(wǎng)(12)，流經(jīng)換熱裝置(5)的冷媒與經(jīng)膨脹機(jī)(2)膨脹的天然氣進(jìn)行熱交換，換熱后的冷媒流經(jīng)冷風(fēng)裝置(8)，對耗電耗冷設(shè)備(9)進(jìn)行降溫。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種天然氣管網(wǎng)調(diào)壓發(fā)電制冷系統(tǒng)，位于天然氣高壓管網(wǎng)(11)與低一級壓力管網(wǎng)(12)之間，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 膨脹機(jī)(2)，其進(jìn)氣口連接于所述高壓管網(wǎng)(11)； 與膨脹機(jī)(2)輸出端相連接的齒輪箱(3)； 由齒輪箱⑶帶動發(fā)電的發(fā)電機(jī)(4),發(fā)電機(jī)⑷供電于耗電耗冷設(shè)備(9)； 換熱裝置(5)，一端連接于膨脹機(jī)(2)的出氣口，另一端連接于低一級壓力管網(wǎng)(12)，流經(jīng)換熱裝置(5)的冷媒與經(jīng)膨脹機(jī)(2)膨脹的天然氣進(jìn)行熱交換，換熱后的冷媒流經(jīng)冷風(fēng)裝置(8)，對耗電耗冷設(shè)備(9)進(jìn)行降溫。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣管網(wǎng)調(diào)壓發(fā)電制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述齒輪箱(3)與膨脹機(jī)(2)的機(jī)軸相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天然氣管網(wǎng)調(diào)壓發(fā)電...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：婁世松，沈懿桐，趙子康，王麗，宋移團(tuán)，許娜，邸建軍，
申請(專利權(quán))人：碧海舟北京石油化工設(shè)備有限公司，
類型：新型
國別省市：北京;11