高壓天然氣管道壓力能的回收與利用

1、高壓天然氣管道壓力能的回收與利用摘要：本文通過利用數(shù)學(xué)模型對(duì)天然氣的壓力能的回收與利用進(jìn)行了能量研究分析。對(duì)于高壓天然氣管道的壓力能的回收和利用進(jìn)行了可行性的方法，并介紹了壓力能用于凈化、制冷、發(fā)電等方面的經(jīng)濟(jì)作用，有效地提高的天然氣管道的能源利用率。關(guān)鍵詞：高壓天然氣；管道壓力能；回收與利用隨著我國西氣東輸工作的快速發(fā)展，對(duì)于天然氣的需求也是節(jié)節(jié)攀高，必然加速了我國天然氣管道行業(yè)的迅猛發(fā)展。當(dāng)前我國天然氣多數(shù)利用高壓管道進(jìn)行輸送，在輸送的過程中會(huì)造成大量的壓力能源無形損失，假如科學(xué)合理的采取相應(yīng)的措施對(duì)這些壓力能進(jìn)行回收利用，可以大大降低資源的浪費(fèi)，使能源利用率得到提高，為天然氣管道運(yùn)營創(chuàng)造

2、經(jīng)濟(jì)效益。1、 利用數(shù)學(xué)模型對(duì)高壓天然氣進(jìn)行壓力用分析目前我國所使用的天然氣主要由甲烷、乙烷、丙烷等成分構(gòu)成，其中甲烷是主要的氣體成份，高壓天然氣通過節(jié)氣閥時(shí)會(huì)體積膨脹致使壓力及溫度降低，如果通過科學(xué)的方法將這個(gè)過程中的壓力能的變化做出準(zhǔn)確的分析，可以為合理利用高壓天然氣壓力能做出科學(xué)的指導(dǎo)。天然氣在經(jīng)過節(jié)流地膨脹中產(chǎn)生的能量用是在某種壓力下因?yàn)闊岵黄胶鈴亩斐傻臏囟扔门c某種溫度條件下力無法平衡所造成的壓力用的和，即：天然氣從正常溫度降低到溫度T的整個(gè)過程，溫度用是： 通過以上公式分析得知天然氣是多種氣體的混合物，在膨脹中的壓利用和組分及壓力有著密不可分的必然聯(lián)系，因而需要利用真實(shí)氣體的實(shí)際狀

3、態(tài)方程式（3）來做計(jì)算。2、 高壓天然氣管道壓力能的回收與利用的能量分析假設(shè)甲烷是天然氣的全部組成氣體，正常溫度是25攝氏度，簡化公式（3）進(jìn)行計(jì)算。輸出壓力設(shè)為p2=0.1MPa,在輸氣壓力p1不同時(shí)，我們可以在圖1看到天然氣的比壓力用。輸氣壓力P1在分別是8、5、4MPa時(shí)，天然氣通過管道進(jìn)入用戶的比壓力用如圖2所示。輸氣壓力由5M帕下降到2.5M帕，天然氣的比壓力用是110.2千焦每千克。由此可見他的壓力能非常之大。如果我們將其回收，每年可以回收的壓力能可以為發(fā)電站提供一年的發(fā)電壓力能。3、 高壓天然氣管道壓力能的回收與利用的方法我國目前天然氣管道運(yùn)輸系統(tǒng)中的(凈化廠、壓氣站)壓力調(diào)試站

4、有城市門站和區(qū)域門站等系列。因此我們可以在這些壓力調(diào)節(jié)門站，采取相應(yīng)的壓力能回收裝置來對(duì)天然氣的壓力能進(jìn)行回收?；厥仗烊粴鈮毫δ艿姆椒ㄓ幸韵氯N，第一種是采用膨脹機(jī)裝置把壓力能轉(zhuǎn)變成機(jī)械功，第二種是利用管道壓力能生產(chǎn)出液化的天然氣，第三種是用壓力能深度凈化天然氣，從而達(dá)到某些特殊要求的用戶。4、 高壓天然氣管道壓力能的回收與利用的經(jīng)濟(jì)作用（一）通過壓力能可以通過天然氣的凈化得到回收 目前我國所使用的天然氣在進(jìn)行輸送前首先要經(jīng)過脫水、脫硫和脫氫的凈化過程進(jìn)行處理。再者，在利用天燃?xì)夤艿缐毫δ苌a(chǎn)LNG和CNG時(shí)，也要在前期對(duì)天然氣進(jìn)行脫水、脫氫的深度凈化處理。研究人員通過大量的實(shí)踐結(jié)合生產(chǎn)對(duì)處理

5、裝置給予科學(xué)的改良，對(duì)壓力能進(jìn)行回收用來使天然氣得到凈化。（二）通過壓力能可以通過天然氣液化制冷進(jìn)行回收 我國目前通過利用天然氣壓力能對(duì)天然氣進(jìn)行液化制冷主要有兩種方法，第一種方法是利用天然氣直接進(jìn)行膨脹制冷，第二種方法是利用膨脹機(jī)和氣波制冷機(jī)進(jìn)行低溫制冷。俄羅斯新研制了一套適用于調(diào)壓站液化天然氣的設(shè)備。這種設(shè)備不會(huì)消耗其他的能量，可以使管道內(nèi)的壓力能得到充分利用，在渦流管內(nèi)吧壓力能轉(zhuǎn)化成冷能量對(duì)天然氣進(jìn)行液化。這套設(shè)備是由波羅的海的造船廠生產(chǎn)制造后，用于維保的天然氣調(diào)壓站，通過2002年的生產(chǎn)檢測。 下面簡單介紹一下整個(gè)天然氣被液化的過程，如圖3所示，天然氣在進(jìn)入換熱器1以后，會(huì)被逆流向的低

6、溫天然氣加以冷卻，大概會(huì)到零下50攝氏度。與此同時(shí)，重氫成分會(huì)在容器的下層富聚，進(jìn)行氣體液體的分離，會(huì)有95%的重氫組分離出來。緊跟著是天然氣流過換熱器2，這時(shí)會(huì)被逆流向的低溫天然氣冷卻到零下80攝氏度90攝氏度。與此同時(shí)，會(huì)有少量的重氫成分在底部冷卻凝固，再次進(jìn)行氣液的分離，進(jìn)入到了下方的收集槽中。通過換熱器2輸送出的天然氣會(huì)通過調(diào)節(jié)閥分成兩大部分，一部分會(huì)流入氣液分離器，通過液化后存入儲(chǔ)罐。那么，另一部分會(huì)和通過氣液分離器所分出的氣體一同流回?fù)Q熱器2，對(duì)即將會(huì)液化的天然氣繼續(xù)降溫。剛才進(jìn)入渦流管1的天然氣，有20攝氏度和零下60攝氏度的兩股流體，其中熱流體進(jìn)入了調(diào)壓站的出口管道，冷流體流入

7、換熱器1，進(jìn)行預(yù)冷。渦流管2所制作的熱流可用于對(duì)系統(tǒng)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。我國的科學(xué)研究人員研發(fā)了通過管道壓力能制造液化天然氣的設(shè)備。我們可以將以上的兩種設(shè)備進(jìn)行一定的改良，令其工作壓力和管道壓力可以得到有效匹配，天然氣管道壓力能就可以得到有效回收了。 圖3 調(diào)壓站用液化裝置圖（三）通過壓力天然氣發(fā)電回收 可以利用天然氣的壓力差發(fā)電對(duì)天然氣管道的壓力能進(jìn)行回收，目前日本對(duì)這個(gè)領(lǐng)域有了較為成熟的研究，我國現(xiàn)在的研究人員也在根據(jù)天然氣發(fā)電的蒸汽及燃?xì)獾难h(huán)周期，研究出一套有關(guān)天然氣管道壓力能回收的循環(huán)系統(tǒng)，從而大大提高了我國目前的發(fā)電效率，有效的改善了能源的利用率。通過利用壓利用分析法對(duì)天然氣管道壓力能的分析顯示，可回收利用的壓力能能量很大。在天然氣的輸送管道的調(diào)壓站，可以利用特殊裝置對(duì)天然氣的壓力能進(jìn)行回收，可以提供液化天然氣的深度脫水凈化?？偨Y(jié)： 隨著國內(nèi)外天燃?xì)夤艿缐毫δ艿幕厥昭芯恳约拔覈烊粴夤艿垒斔蜆I(yè)的快速發(fā)展，在我國全國范圍內(nèi)天然氣管道大致形成，天然氣可以通過管道網(wǎng)輸送到千家萬戶。通過借鑒國外的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)方法，結(jié)合自身的工藝流程，創(chuàng)造出屬于我們自己的天然氣壓力能回收裝置。利用這些裝置對(duì)管道壓力能進(jìn)行回收利用，從而提高能源的利用率，避免能源的浪費(fèi)，為構(gòu)建節(jié)約能源貢獻(xiàn)一份力量。參考文獻(xiàn)：1 論立勇；謝英柏；楊先亮.基于管