城市門站天然氣調壓過程中冷能的回收及應用研究.pdf

1、長期以來，我國以煤為主的能源結構造成了嚴重的環(huán)境污染。為了改善能源結構，緩解環(huán)境壓力，污染小、儲量豐富、燃燒性能好的天然氣在我國的應用越來越廣泛，這就加快了我國開發(fā)國內天然氣資源和引進海外LNG的步伐，從而也帶動了天然氣長輸管線的發(fā)展。
　　考慮到天然氣輸送過程的經(jīng)濟性，大多數(shù)輸送管道都采用了高壓輸送，高壓天然氣到達城市門站后，都要通過調壓站調壓后才能進入城市管網(wǎng)供用戶使用。傳統(tǒng)的調壓方法是采用節(jié)流閥膨脹降壓，節(jié)流過程中火用損較大

2、，使得大量的能量被白白浪費掉了。若采用透平膨脹機進行調壓，調壓過程中壓力減小，溫度降低，產(chǎn)生大量高品質的壓力能和冷能。本文提出將高壓天然氣膨脹降壓過程中產(chǎn)生的冷能回收用于空調系統(tǒng)，以達到節(jié)約能源的目的。
　　本文首先從熱力學的角度對高壓天然氣膨脹降壓過程中產(chǎn)生的冷量火用、壓力火用進行了分析。對于一定組分的天然氣來說，環(huán)境溫度0T和降壓梯度都對冷量火用的大小具有一定的影響。隨著環(huán)境溫度0T的升高，膨脹降壓產(chǎn)生的冷量火用隨之增大；高壓

3、天然氣的降壓梯度增大，膨脹降壓產(chǎn)生的冷量火用也增大。要想求出高壓天然氣膨脹降壓過程中產(chǎn)生的冷量火用，就必須求出高壓天然氣膨脹降壓后的溫度，通過對高壓天然氣膨脹降壓后的溫度的兩種計算方法進行對比分析，驗證了熱力學計算法的準確性，而且得出其在一定程度上較查焓熵圖法具有更好的通用性及實用性。此外，對節(jié)流閥和透平膨脹機進行了熱力學分析和比較，分析得知，透平膨脹機的火用損失小，具有較好的熱力學完善性。
　　在對某分輸站每年可回收的冷能進行分

4、析計算后，提出了合適的高壓天然氣膨脹降壓冷能的回收系統(tǒng)流程，分析了在冷能回收系統(tǒng)中設置各種裝置和蓄冷系統(tǒng)的必要性。同時，對某分輸站辦公大樓的空調負荷進行了分析計算，提出了將高壓天然氣膨脹降壓冷能回收用于空調系統(tǒng)的流程，對系統(tǒng)中所用的各換熱設備的類型與特點進行了分析說明，設計了基于板翅式換熱器、板式換熱器、表冷器的多級換熱系統(tǒng)，此外，確定了冷量回收系統(tǒng)中的各流程參數(shù)。
　　對系統(tǒng)中各換熱設備的換熱特點和換熱過程進行了具體的分析，并編