论文部分内容阅读
我国以煤为主的能源结构造成了严重的环境污染，为了改善能源结构，缓解环境压力，我国加快了开发国内天然气资源和引进海外LNG的步伐，从而带动了天然气长输管线的发展。鉴于天然气输送过程的经济性，大多数输送管道都采用了高压输送技术，这些高压输送的天然气在城市门站都要经过调压站调压后才能进入城市中压管网供下游用户使用，在节流调压的过程中不仅大量的压力能自白损失，而且还可能因降温导致结冰阻塞管道。利用最新技术回收利用这一部分压力能，能够有效降低天然气的成本，促进我国天然气产业的发展。
论文以回收利用天然气调压站调压过程的压力能为目的展开研究。首先从热力学角度对高压天然气在调压过程中能够回收的最大压力火用进行了分析，揭示了气体在膨胀降压过程中能够回收的最大压力火用与气体调压前后压力的关系。在此基础上，通过对广州市燃气干线高压管网中天然气流量和压力时空分布的统计分析，得到了广州市燃气干线可回收的最大压力火用与时间的关系曲线。其次通过对几种压力能利用技术的比较分析，针对天然气调压站天然气流量、压力波动大的特点，选择了特性曲线平坦、带液率高、设备投资低的气波制冷机作为回收利用天然气调压站高压管网压力能的主要装置，首次将气波制冷机用于天然气调压站压力能的回收。然后设计了可以分别用于用气高峰和用气低谷时段的利用气波制冷机回收利用天然气调压站管网压力能制冷的流程，提出了用冷媒储存输送冷量的思路，并运用过程系统“三环节”模型对流程进行了能量分析。
以某调压站为例对设计流程进行模拟计算，得到在用气低谷时设计流程总的液化率为18.2％，可以起到一定的储气调峰的作用；在用气高峰时流程回收的冷能可以把冷媒——正丁烷的温度降低到-96.5℃，并储存起来，冷媒所储存的冷量可以用于低温粉碎、冷库等一些需要低温的行业。结果表明，在天然气调压站利用气波制冷机回收利用高压管网压力能，将压力能转化为冷能是可行的，对提高燃气管网运行的稳定性、降低天然气使用成本以及一些低温产业的成本都有着非常重要的意义。