[发明专利]一种天然气管网压力能利用的安全操控实现系统及方法

说明书

本发明提供了一种天然气管网压力能利用的安全操控实现系统及方法，系统包括：膨胀发电模块，用于对从高压电网流出的高压天然气进行降压，并将降压所获得的压力能转化为电能；低温天然气冷能利用模块，用于将经膨胀发电模块膨胀后的低温天然气经与冷媒换热后的供给冷能；监测调控模块，用于实时监控膨胀发电模块，当监控到膨胀发电模块紧急停机或天然气发电负载陡降时，则将膨胀发电模块切换至预设的调压系统，并将膨胀发电模块的后端压力补充至前端。本发明实现压力能膨胀发电系统与原有调压系统的无缝对接，有效应对突发工况的冲击，提高膨胀机运行使用寿命，保证整套系统安全稳定运行。

技术领域

本发明涉及天然气余压余能回收利用技术领域，尤其涉及一种天然气管网压力能利用的安全操控实现系统及方法。

背景技术

天然气长输管道一般采用高压输送，如西气东输“一线”和“二线”的输气压力分别为10MPa和12MPa，在输送至用户端前，常需将该部分压力通过减压阀降低，在此过程中会产生大量的压力能。例如：当天然气管网压力为4MPa，终端用户的压力为1.6MPa，将该部分压力能用于发电，则每方气可回收的电能约为12W，按照“一线”年输气量为120亿立方米计算，则每年可回收的压力能为1.32亿kW，直接经济损失6336亿元。为了减少资源浪费节约能源，该部分压力能的利用已经引起人们的重视。

中国专利CN105401990A介绍了一种智能化天然气管网压力能发电装置。该实用新型专利通过压力能发电系统与储能系统的优化配置及智能化控制，可实现系统无源启动，一键启闭、自动调节及远传操控，适用于有用电需求、无人值守的偏远地区。中国专利CN203430574U介绍了一种利用小型天然气管网压力能发电的装置。该实用新型专利通过密封系统改造，将流体马达运用于天然气管网压力能发电，可为1-5kW小功率用户提供标准稳定电源。中国专利CN102563958A介绍了一种利用管网压力能发电与制冰的方法与装置，该发明将天然气管网压力能用于发电，所发电力及调压后低温天然气冷能均通入制冰系统制冰，实现天然气管网压力能与冷能的充分利用。中国专利CN204960996U介绍了一种天然气管网压力能自控发电系统。该实用新型专利采用蓄电、逆变、自控、限流等技术结合保证系统电力稳定供给，解决燃气波动造成电力输出不稳问题。中国专利CN205025513U提供了一种天然气管网压力能回收综合利用系统，该系统通过热泵系统与二级膨胀系统的结合，增加发电量的同时，解决膨胀机预热与调压后低温天然气的回温问题。中国专利CN101245956A提供了一种利用天然气压力能的方法，该发明专利采用无动力制冷机将压力能转化为冷能依次应用于冷库、制冰、空调用户。

上述专利均提出了天然气管网压力能的回收利用方式，部分专利对压力能利用系统的稳定操控及产品稳定输出进行探讨。然而，在天然气管网压力能回收利用系统中，存在紧急停气或发电负载减少等特殊工况对关键设备膨胀机存在冲击损耗等问题，最终导致膨胀机损坏，影响下游天然气供应系统的稳定输出。

因此，现有技术还有待改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种天然气管网压力能利用的安全操控实现系统及方法，回收天然气管网压力能用于发电，调压后低温天然气可用于用于干冰、冷库、制冰或冷水空调等系统。重要的是在运行过程中，通过监测调控及系统联动设计，保证膨胀发电系统与原有调压系统的无缝对接，保护膨胀机免受突发工况的冲击，实现燃气工艺系统的安全稳定。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种天然气管网压力能利用的安全操控实现系统，其中，包括：

膨胀发电模块，用于对从高压电网流出的高压天然气进行降压，并将降压所获得的压力能转化为电能；

低温天然气冷能利用模块，用于将经膨胀发电模块膨胀后的低温天然气经与冷媒换热后的供给冷能；