專利名稱：天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及天然氣輸送技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及ー種天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置。
背景技術(shù)：
天然氣是ー種主要由甲烷組成的氣態(tài)化石燃料。它主要存在于油田和天然氣田，也有少量出于煤層。天然氣燃燒后無廢渣、廢水產(chǎn)生，相較煤炭、石油等能源有使用安全、熱值高、潔凈等優(yōu)勢(shì)。天然氣由于其特有的優(yōu)勢(shì)，目前已成為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要能源，國內(nèi)天然氣輸氣主管道壓カ是8. 0-10. OMpa,在主管道沿線各分輸站減壓后，一般減壓后的壓カ在
4.OMpa左右。在交氣給用戶的管道這ー過程中，壓差往往白白浪費(fèi)在調(diào)壓裝置的閥門上了。有的壓差達(dá)到3. 0-6. OMpa，可以通過等熵膨脹獲得10%以上的液化率；有的壓差只有I. 5-3. OMpa，進(jìn)出口壓比低，不到2. 5，如果采用一般的單膨脹機(jī)等熵膨脹技木，液化率較低。因此，如何在進(jìn)出口壓比低的情況下，提高液化率，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型提供了ー種天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置，在進(jìn)出口壓比低的情況下，提高液化率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案—種天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置，用于天然氣輸氣干線，包括用干與主高壓管道連通的高壓管道，以及用干與用戶天然氣門站連通的低壓管道，還包括分別與所述高壓管道和所述低壓管道連通，且相并聯(lián)的第一級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)和第二級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)；與所述第二級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)并聯(lián)的液態(tài)天然氣儲(chǔ)存系統(tǒng)。優(yōu)選地，在上述天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置中，還包括設(shè)置于所述第一級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)和第二級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)與所述高壓管道之間的首級(jí)凈化器。優(yōu)選地，在上述天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置中，所述第一級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)包括熱端增壓透平膨脹機(jī)、主換熱器和過冷換熱器；所述熱端增壓透平膨脹機(jī)的膨脹端進(jìn)ロ通過所述第一內(nèi)部管道與所述首級(jí)浄化器的出口相連通；所述熱端增壓透平膨脹機(jī)的膨脹端出口通過第二內(nèi)部管道與所述主換熱器相連，所述主換熱器通過第三內(nèi)部管道與所述熱端增壓透平膨脹機(jī)的增壓端進(jìn)ロ相連；所述熱端增壓透平膨脹機(jī)的增壓端出ロ通過管路與所述低壓管道相連。[0015]優(yōu)選地，在上述天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置中，所述第ニ級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)包括冷端增壓透平膨脹機(jī)、壓縮機(jī)和次級(jí)凈化器，所述次級(jí)浄化器與所述首級(jí)凈化器串聯(lián)；所述次級(jí)浄化器的出口通過與所述主換熱器相連，所述主換熱器通過第四內(nèi)部管道與所述過冷換熱器相連，所述過冷換熱器與所述冷端增壓透平膨脹機(jī)的膨脹端進(jìn)ロ相連；所述冷端增壓透平膨脹機(jī)的膨脹端出口通過第五內(nèi)部管道與所述過冷換熱器相連，所述過冷換熱器通過管道與所述主換熱器相連；所述主換熱器通過管道與所述冷端增壓透平膨脹機(jī)的增壓端進(jìn)ロ相連； 所述冷端增壓透平膨脹機(jī)的增壓端出口通過管道與所述壓縮機(jī)相連，所述壓縮機(jī)與所述低壓管道相連接。優(yōu)選地，在上述天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置中，所述液態(tài)天然氣儲(chǔ)存系統(tǒng)包括氣液分離器和液化天然氣儲(chǔ)罐；所述主換熱器通過管道與所述過冷換熱器相連，所述過冷換熱器通過管道與所述氣液分離器相連接；所述氣液分離器的氣體出口端通過內(nèi)部管道與所述冷端增壓透平膨脹機(jī)的膨脹端出ロ相連，所述氣液分離器的液體出ロ端與所述液化天然氣儲(chǔ)罐相連通。優(yōu)選地，在上述天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置中，所述熱端增壓透平膨脹機(jī)的增壓端出口和所述冷端增壓透平膨脹機(jī)的增壓端出口處均設(shè)有增壓機(jī)后冷卻器?；谏鲜鲈O(shè)置，本實(shí)用新型提供的天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置，通過采用并聯(lián)雙膨脹機(jī)的等熵制冷技術(shù)，把天然氣的壓力能轉(zhuǎn)化為冷能。通過液態(tài)天然氣儲(chǔ)存系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管道中部分天然氣的液化，轉(zhuǎn)化出液化天然氣產(chǎn)品(約占管道天然氣輸送量的10%以上)進(jìn)行儲(chǔ)存，該技術(shù)回收了壓カ能，變廢為寶。儲(chǔ)存的液化天然氣可以作為商品，也可以儲(chǔ)存用于天然氣主管道和城市燃?xì)夤芫W(wǎng)調(diào)峰。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置的系統(tǒng)圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的天然氣輸氣干線的系統(tǒng)圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型公開了ー種天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置，在進(jìn)出口壓比低的情況下，提高液化率。下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。請(qǐng)參閱圖I和圖2，圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置的系統(tǒng)圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的天然氣輸氣干線的系統(tǒng)圖。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置，用于天然氣輸氣干線，包括用干與主高壓管道12連通的高壓管道10，以及用干與用戶 天然氣門站14連通的低壓管道11，本實(shí)用新型的重點(diǎn)在于，還包括第一級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)、第二級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)和液態(tài)天然氣儲(chǔ)存系統(tǒng)。主高壓管道12是天然氣輸氣主管道，壓カ為8. 0-10. OMpa，低壓管道11連接著用戶天然氣門站14，壓カ為4. OMpa。其中，第一級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)和第二級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)相并聯(lián)，且分別與高壓管道10和低壓管道11連通，液態(tài)天然氣儲(chǔ)存系統(tǒng)與第二級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)并聯(lián)。本實(shí)用新型提供的天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置，通過采用并聯(lián)雙膨脹機(jī)的等熵制冷技術(shù)，把天然氣的壓力能轉(zhuǎn)化為冷能。通過液態(tài)天然氣儲(chǔ)存系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管道中部分天然氣的液化，轉(zhuǎn)化出液化天然氣產(chǎn)品(約占管道天然氣輸送量的10%以上)進(jìn)行儲(chǔ)存，該技術(shù)回收了壓カ能，變廢為寶。儲(chǔ)存的液化天然氣可以作為商品，也可以儲(chǔ)存用于天然氣主管道和城市燃?xì)夤芫W(wǎng)調(diào)峰。為了進(jìn)一步優(yōu)化上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型實(shí)施例還可包括設(shè)置于第一級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)和第二級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)與高壓管道10之間的首級(jí)凈化器8，首級(jí)凈化器8用于除去天然氣中的水分和苯。在本實(shí)施例中，第一級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)包括熱端增壓透平膨脹機(jī)6、主換熱器2和過冷換熱器3。其中，熱端增壓透平膨脹機(jī)6的膨脹端進(jìn)ロ通過第一內(nèi)部管道91與首級(jí)凈化器8的出ロ相連通。熱端增壓透平膨脹機(jī)6的膨脹端出ロ通過第二內(nèi)部管道92與主換熱器2相連，主換熱器2通過第三內(nèi)部管道93與熱端增壓透平膨脹機(jī)6的增壓端進(jìn)ロ相連。熱端增壓透平膨脹機(jī)6的增壓端出ロ通過管路與低壓管道11相連。在本實(shí)施例中，第二級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)包括冷端增壓透平膨脹機(jī)15、壓縮機(jī)I和次級(jí)浄化器7，次級(jí)凈化器7與首級(jí)凈化器8串聯(lián)。次級(jí)凈化器7的出ロ通過與主換熱器2相連，主換熱器2通過第四內(nèi)部管道94與過冷換熱器3相連，過冷換熱器3與冷端增壓透平膨脹機(jī)15的膨脹端進(jìn)ロ相連。冷端增壓透平膨脹機(jī)15的膨脹端出ロ通過第五內(nèi)部管道95與過冷換熱器3相連，過冷換熱器3通過管道與主換熱器2相連。主換熱器2通過管道與冷端增壓透平膨脹機(jī)15的增壓端進(jìn)ロ相連，冷端增壓透平膨脹機(jī)15的增壓端出ロ通過管道與壓縮機(jī)I相連，壓縮機(jī)與低壓管道11相連接。在本實(shí)施例中，液態(tài)天然氣儲(chǔ)存系統(tǒng)包括氣液分離器4和液化天然氣儲(chǔ)罐5。主換熱器2通過管道與過冷換熱器3相連，過冷換熱器3通過管道與氣液分離器4相連接。氣液分離器4的氣體出ロ端通過內(nèi)部管道與冷端增壓透平膨脹機(jī)15的膨脹端出ロ相連，氣液分離器4的液體出ロ端與液化天然氣儲(chǔ)罐5相連通。在本實(shí)用新型一優(yōu)選實(shí)施例中，熱端增壓透平膨脹機(jī)6的增壓端出口和冷端增壓透平膨脹機(jī)15的增壓端出口處均設(shè)有增壓機(jī)后冷卻器。[0039]從主高壓管道12來的高壓天然氣首先經(jīng)過首級(jí)凈化器8，除去水分和苯后分兩路。一路用于膨脹的氣流經(jīng)過次級(jí)浄化器7在主換熱器2中冷卻至約_30°C，經(jīng)熱端增壓透平膨脹機(jī)6后，膨脹至約2. 5Mpa壓カ，-900C，然后返回主換熱器2復(fù)熱至常溫，然后進(jìn)入熱端增壓透平膨脹機(jī)6的增壓端，增壓至約4. OMpa,然后再通過增壓機(jī)后冷卻器冷卻至常溫，進(jìn)入下游4. OMpa的低壓管道11，交給用戶天然氣門站14。另一路用于液化和冷端增壓透平膨脹機(jī)15的氣流經(jīng)過次級(jí)浄化器7除去CO2，然后在主換熱器2中冷卻，一部分經(jīng)過過冷換熱器3冷卻后進(jìn)入冷端增壓透平膨脹機(jī)15，膨脹至約0. 4Mpa壓カ，-134°C。另一部分經(jīng)過冷換熱器3過冷后節(jié)流至0. 4Mpa，經(jīng)氣液分離器4分離，液化天然氣進(jìn)入液化天然氣儲(chǔ)罐5，氣體與冷端增壓透平膨脹機(jī)15膨脹端出ロ的氣體混合后依次經(jīng)過過冷換熱器3和主換熱器2復(fù)熱至常溫，然后經(jīng)壓縮機(jī)I壓縮后，通過內(nèi)部管道9返回4. OMpa的低壓管道11，進(jìn)而進(jìn)入用戶天然氣門站14。綜上所述，本實(shí)用新型具有如下有益效果I)本實(shí)用新型回收了壓力能，變廢為寶；2)本實(shí)用新型轉(zhuǎn)化出的液化天然氣儲(chǔ)罐內(nèi)的液化天然氣可以作為商品，也可以儲(chǔ)存用于天然氣主管道和城市民用燃?xì)夤芫W(wǎng)調(diào)峰；3)本實(shí)用新型能隨時(shí)開關(guān)，不浪費(fèi)時(shí)間，沒有條件限制；4)本實(shí)用新型不產(chǎn)生任何副作用，實(shí)用性強(qiáng)，節(jié)能環(huán)保；5)本實(shí)用新型將壓差只有I. 5-3. OMpa，進(jìn)出ロ壓比不到2. 5的天然氣管道壓差式液化裝置的天然氣液化率提高至10%以上，提高了液化天然氣的收率。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的天然氣輸氣干線，包括主高壓管道12、通過管路與主高壓管道12相連的分輸站調(diào)壓裝置13和與分輸站調(diào)壓裝置13串聯(lián)的用戶天然氣門站14，本實(shí)用新型的重點(diǎn)在于，還包括與分輸站調(diào)壓裝置13并聯(lián)，并與用戶天然氣門站14串聯(lián)的如上實(shí)施例公開的天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置。在輸氣的峰氣時(shí)間段，本實(shí)用新型提供的天然氣輸氣干線可液化10%以上的管道天然氣，未液化的減壓后的天然氣去用戶天然氣管道網(wǎng)絡(luò)，分輸站調(diào)壓裝置13停用；在缺氣時(shí)間段，本實(shí)用新型減少液化量甚至停用，開啟分輸站調(diào)壓裝置13。本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實(shí)用新型。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實(shí)用新型的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因 此，本實(shí)用新型將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求1.一種天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置，用于天然氣輸氣干線，包括用于與主高壓管道(12)連通的高壓管道(10)，以及用于與用戶天然氣門站(14)連通的低壓管道(11)，其特征在于，還包括 分別與所述高壓管道(10)和所述低壓管道(11)連通，且相并聯(lián)的第一級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)和第二級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)； 與所述第二級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)并聯(lián)的液態(tài)天然氣儲(chǔ)存系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求I所述的天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置，其特征在于，還包括設(shè)置于所述第一級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)和第二級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)與所述高壓管道(10)之間的首級(jí)凈化器(8)。
3.如權(quán)利要求2所述的天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置，其特 征在于，所述第一級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)包括熱端增壓透平膨脹機(jī)￠)、主換熱器(2)和過冷換熱器(3)； 所述熱端增壓透平膨脹機(jī)出)的膨脹端進(jìn)口通過所述第一內(nèi)部管道(91)與所述首級(jí)凈化器(8)的出口相連通； 所述熱端增壓透平膨脹機(jī)出)的膨脹端出口通過第二內(nèi)部管道(92)與所述主換熱器(2)相連，所述主換熱器(2)通過第三內(nèi)部管道(93)與所述熱端增壓透平膨脹機(jī)￠)的增壓端進(jìn)口相連； 所述熱端增壓透平膨脹機(jī)出)的增壓端出口通過管路與所述低壓管道(11)相連。
4.如權(quán)利要求3所述的天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置，其特征在于，所述第二級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)包括冷端增壓透平膨脹機(jī)(15)、壓縮機(jī)(I)和次級(jí)凈化器(7)，所述次級(jí)凈化器(7)與所述首級(jí)凈化器(8)串聯(lián)； 所述次級(jí)凈化器(7)的出口通過與所述主換熱器(2)相連，所述主換熱器(2)通過第四內(nèi)部管道(94)與所述過冷換熱器(3)相連，所述過冷換熱器(3)與所述冷端增壓透平膨脹機(jī)(15)的膨脹端進(jìn)口相連； 所述冷端增壓透平膨脹機(jī)(15)的膨脹端出口通過第五內(nèi)部管道(95)與所述過冷換熱器(3)相連，所述過冷換熱器(3)通過管道與所述主換熱器(2)相連； 所述主換熱器(2)通過管道與所述冷端增壓透平膨脹機(jī)(15)的增壓端進(jìn)口相連； 所述冷端增壓透平膨脹機(jī)(15)的增壓端出口通過管道與所述壓縮機(jī)(I)相連，所述壓縮機(jī)與所述低壓管道(11)相連接。
5.如權(quán)利要求4所述的天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置，其特征在于，所述液態(tài)天然氣儲(chǔ)存系統(tǒng)包括氣液分離器(4)和液化天然氣儲(chǔ)罐(5)； 所述主換熱器(2)通過管道與所述過冷換熱器(3)相連，所述過冷換熱器(3)通過管道與所述氣液分離器(4)相連接； 所述氣液分離器(4)的氣體出口端通過內(nèi)部管道與所述冷端增壓透平膨脹機(jī)(15)的膨脹端出口相連，所述氣液分離器(4)的液體出口端與所述液化天然氣儲(chǔ)罐(5)相連通。
6.如權(quán)利要求5所述的天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置，其特征在于，所述熱端增壓透平膨脹機(jī)(6)的增壓端出口和所述冷端增壓透平膨脹機(jī)(15)的增壓端出口處均設(shè)有增壓機(jī)后冷卻器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種天然氣輸氣干線雙回路雙膨脹機(jī)壓差式節(jié)能液化裝置，包括用于與主高壓管道連通的高壓管道，以及用于與用戶天然氣門站連通的低壓管道，還包括分別與所述高壓管道和所述低壓管道連通，且相并聯(lián)的第一級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)和第二級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)；與所述第二級(jí)膨脹機(jī)系統(tǒng)并聯(lián)的液態(tài)天然氣儲(chǔ)存系統(tǒng)。本實(shí)用新型通過采用并聯(lián)雙膨脹機(jī)的等熵制冷技術(shù)，把天然氣的壓力能轉(zhuǎn)化為冷能。通過液態(tài)天然氣儲(chǔ)存系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管道中部分天然氣的液化，轉(zhuǎn)化出液化天然氣產(chǎn)品進(jìn)行儲(chǔ)存，該技術(shù)回收了壓力能，變廢為寶。儲(chǔ)存的液化天然氣可以作為商品，也可以儲(chǔ)存用于天然氣主管道和城市燃?xì)夤芫W(wǎng)調(diào)峰。
文檔編號(hào)F25J1/00GK202393170SQ20122019429
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月2日
發(fā)明者沈其彬, 謝支華, 鄧天洲 申請(qǐng)人:四川空分設(shè)備(集團(tuán))有限責(zé)任公司, 青島中油通用機(jī)械有限公司