城市門站天然氣調(diào)壓過(guò)程中冷能的回收及應(yīng)用研究.pdf

1、長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。為了改善能源結(jié)構(gòu)，緩解環(huán)境壓力，污染小、儲(chǔ)量豐富、燃燒性能好的天然氣在我國(guó)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，這就加快了我國(guó)開發(fā)國(guó)內(nèi)天然氣資源和引進(jìn)海外LNG的步伐，從而也帶動(dòng)了天然氣長(zhǎng)輸管線的發(fā)展。
　　考慮到天然氣輸送過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性，大多數(shù)輸送管道都采用了高壓輸送，高壓天然氣到達(dá)城市門站后，都要通過(guò)調(diào)壓站調(diào)壓后才能進(jìn)入城市管網(wǎng)供用戶使用。傳統(tǒng)的調(diào)壓方法是采用節(jié)流閥膨脹降壓，節(jié)流過(guò)程中火用損較大

2、，使得大量的能量被白白浪費(fèi)掉了。若采用透平膨脹機(jī)進(jìn)行調(diào)壓，調(diào)壓過(guò)程中壓力減小，溫度降低，產(chǎn)生大量高品質(zhì)的壓力能和冷能。本文提出將高壓天然氣膨脹降壓過(guò)程中產(chǎn)生的冷能回收用于空調(diào)系統(tǒng)，以達(dá)到節(jié)約能源的目的。
　　本文首先從熱力學(xué)的角度對(duì)高壓天然氣膨脹降壓過(guò)程中產(chǎn)生的冷量火用、壓力火用進(jìn)行了分析。對(duì)于一定組分的天然氣來(lái)說(shuō)，環(huán)境溫度0T和降壓梯度都對(duì)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(guò)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(guò)對(duì)高壓天然氣膨脹降壓后的溫度的兩種計(jì)算方法進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了熱力學(xué)計(jì)算法的準(zhǔn)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(shí)用性。此外，對(duì)節(jié)流閥和透平膨脹機(jī)進(jìn)行了熱力學(xué)分析和比較，分析得知，透平膨脹機(jī)的火用損失小，具有較好的熱力學(xué)完善性。
　　在對(duì)某分輸站每年可回收的冷能進(jìn)行分

4、析計(jì)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(shè)置各種裝置和蓄冷系統(tǒng)的必要性。同時(shí)，對(duì)某分輸站辦公大樓的空調(diào)負(fù)荷進(jìn)行了分析計(jì)算，提出了將高壓天然氣膨脹降壓冷能回收用于空調(diào)系統(tǒng)的流程，對(duì)系統(tǒng)中所用的各換熱設(shè)備的類型與特點(diǎn)進(jìn)行了分析說(shuō)明，設(shè)計(jì)了基于板翅式換熱器、板式換熱器、表冷器的多級(jí)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(duì)系統(tǒng)中各換熱設(shè)備的換熱特點(diǎn)和換熱過(guò)程進(jìn)行了具體的分析，并編