天然气输配过程流体压力能回收技术现状与展望

在天然气输配及其净化过程中,存在许多需将高压流体经节流降压后输送、循环、排放等工序,造成流体机械能的大量浪费和经济效益的巨大损失,有悖于坚持节约高效、清洁环保的新型能源发展道路。以压力能回收为出发点,对压力能回收机理及其设备装置进行了介绍和比较;针对天然气输配现状,遴选并分析了现行工艺流程改造、创新的技术经济性能;展望了压力能回收的发展趋势和应用前景。结合天然气在液化石油气(LPG)中的储存特性,提出了基于天然气管网压力能回收的天然气-LPG储存调峰方案:高压管道来气,部分经冷冻LPG预冷,在LPG罐中溶解储存;其余气体经膨胀降温,为天然气预冷和冷冻LPG循环提供冷量后进入低压管网;当高峰用气时,罐内压力降低,天然气自动掺混一部分液化石油气供入配气管网,从而使天然气管道长期均衡供气,提高管道的利用系数。

大型供热机组蒸汽压力能回收利用方案研究

针对发电厂由纯凝机组改造的供热系统中普遍存在抽汽参数远远大于供热蒸汽、供热蒸汽压力能损失严重的问题,提出在供热系统中设计引入小背压机以代替原有的减温减压器。通过将供热抽汽汽源送至小背压机中膨胀做功,拖动发电机发电或拖动引风机变速运行,回收利用供热蒸汽的压力能,提高供热系统的效率。以某发电厂为研究对象,评估小背压机改造的技术可行性和经济性,为同类型供热机组系统优化改造提供参考。

浅析压力能回收在石化装置中的应用

本文主要介绍了某石化企业加氢裂化装置循环氢脱硫单元一台由电机和液力透平联合驱动的增压泵改为压力能回收装置的工程实例。通过采用一种新型的高效利用压差能量的专门技术,将循环氢脱硫单元的高压富胺液和低压贫胺液进行在线压力交换,以达到节能降耗的目的。

正位移式压力能回收技术在石化领域应用可行性研究

介绍了正位移式压力能回收技术的工作原理和设备结构,并对现有的几种正位移式压力能回收技术进行了对比介绍。相比于传统的采用液力透平的离心式压力能回收技术,正位移式压力能回收技术的能量回收效率要高很多,可以达到90%以上。从石化生产的特点考虑,阀控式正位移压力能回收技术相比于旋转式正位移压力能回收技术更适合应用在石化生产领域中。目前,正位移式压力能回收技术在石化生产领域还没有得到应用,在将正位移式压力能回收技术应用在石化生产领域前,还须要解决物料掺混、系统操作稳定性、设备热变形以及液体降压过程中释放的气体引起的管道和设备振动等问题。

天然气管网压力能回收利用研究

介绍国内外天然气压力能回收利用项目情况,以及深圳压力能发电项目和宜春压力能发电项目。结合杭州市北门站现状,探讨压力能回收利用两级膨胀发电和冷能制冰的技术路线和所需的设备。

热分离技术与压力能的回收利用

探讨了过程工业中气体压力能的回收利用途径 ,对节流阀、透平膨胀机、热分离器的工作原理、性能、特点、能量回收型式进行了比较与分析 ,讨论了这些膨胀装置的应用场合。结合 30× 1 0 4m3/d处理规模的天然气脱水流程的工程实例 ,介绍了热分离技术在压力能利用方面的优势和节能。

城市门站压力能回收设备研究应用进展

透平膨胀机、涡流管可替代传统的节流阀,有效回收城市门站调压过程中损失的压力能。介绍了透平膨胀机、涡流管的国内外研究应用现状,提出了应用前景展望。

高压气体泄压能量回收装置结构设计与优化

针对高压气体泄压时能量浪费的问题,设计了一种高压气体泄压能量回收装置,在不需要其它外界能量驱动的情况下,实现气体压力能回收再利用。根据气动马达和旋叶压缩机的结构特点,将这两种设备融合为一体,在一个工作腔内实现气体压力能回收和气体压缩过程,是一种不用电机驱动的安全节能的能量回收装置。本文用Solid Works软件建立了该回收装置模型,用计算流体力学软件Fluent对流场局部进行了仿真模拟,最后完成结构设计及优化。

滑片式压力能交换器的结构设计分析

提出滑片式压力能交换器的缸体型线设计原则和五段式缸体型线,在滑片受力分析的基础上,基于达朗贝尔原理建立滑片动力学模型,考察转子转速及滑片材料、厚度和径向长度对滑片的贴紧性能和摩擦损失的影响,对滑片的弯曲强度和刚度条件进行分析,最后对设备的启动过程进行讨论。结果表明,增大转子转速及增大滑片材料密度、厚度和径向长度均有利于保证滑片与缸体间的贴紧性能,但同时会增加滑片的摩擦损失,增大滑片厚度有利于提高滑片的弯曲强度和弯曲刚度的安全可靠性。

天然气压力能利用与空气分离的集成工艺研究

为了有效回收天然气压力能,降低空气分离过程的能耗。利用Douglas系统分割理论获得高压天然气压力能,利用与空气分离的集成原理构建了新型氮膨胀制冷的空气分离流程,将高压天然气压差制冷取代原始流程的氮气外循环制冷。采用了Aspen Hysys软件及分析方法对新旧流程进行模拟计算,结果表明:相同工况下集成工艺可降低约58%的单位液态产品能耗,且效率由35.6%提高至52.5%。将高压天然气压力能回收用于空气分离,可有效降低空气分离产品的生产成本,提高有效能的利用率,具有良好的节能效益。

天然气螺杆膨胀机的开发与应用

城市天然气高压管网蕴含了巨大的压力能。通过对天然气输配系统的工艺分析,探讨了输配过程中压力能损失的回收方式及应用方向,提出了利用高压调压站的压力差通过螺杆膨胀机发电的天然气高压管网余压发电方案,描述了螺杆膨胀机的技术优势及关键技术。通过应用实例验证,螺杆膨胀发电技术安全可行,弥补了透平机械的缺陷,在天然气压力能回收和膨胀制冷工艺中值得大力推广。

调压站内天然气热值自平衡技术

由于天然气产地及生产工艺的不同,不同气源的天然气其热值、组分及燃烧特性参数存在着较大差异。传统调压方式并不能调配调压站出站天然气的热值和燃烧特性参数,对于进入调压站的热值较高的天然气,出站后的气源难以完全满足管网要求。为此,提出一种新颖的调压站内天然气热值自平衡技术,对于热值较高的天然气,依靠高压天然气降压过程中"与生俱来"的压力能,通过透平膨胀机膨胀降压,同时驱动压气机生产压缩空气掺混于降压后的天然气中,有效降低天然气的热值,使高热值天然气的燃烧特性参数能满足管网要求,以解决进入天然气管网各气源热值不相同带来的难题。详细介绍了实施该技术的设备构成、原理及工作过程,并对相关系统、实施效果等进行了分析。该技术对采用多种气源供气的城市燃气企业具有现实的指导意义。

出口后弯角对液力透平性能的影响研究

在透平膨胀机回收天然气压力能的过程中,容易引发温度骤降,从而威胁机组安全运行,考虑机组的安全性和回收效率。设计一种配套的天然气压力能回收液力透平,先进行液力透平的一维初步设计,然后软件模拟内部流场,对设计的液力透平出口后弯角进行研究,研究表明,在设计工况下液力透平的水头和效率均随出口后弯角的增大而增加。设计并改进后的液力透平水头为348.1m,与设计要求350m相对误差0.54%,水力效率达到了87.81%,相比改进前增加2.76%,达到了设计要求。

高压单螺杆膨胀机初步性能试验

为了回收天然气门站中6 MPa以下输气管道的压力能,自主研发了螺杆直径117 mm的高压单螺杆膨胀机.以高压空气为工质对高压单螺杆膨胀机进行了初步性能测试.通过改变高压单螺杆膨胀机进出口压力和转速,得到了各性能参数的变化规律.试验结果表明,高压单螺杆膨胀机的最大进口压力为5.8 MPa、最大输出功率为56.5 k W、容积效率为91.8%,轴效率为51.9%,最小气耗率为66.4 kg/(k W·h);容积效率随着转速的增加而增加,在高转速时,进口压力对其影响较小,低转速时影响较大;轴效率随着转速的增加而增加,随着进口压力的增加先增加后逐步稳定;高压单螺杆膨胀机采用轴向排气技术,减弱了欠膨胀程度,拓宽了膨胀机高效运行范围.通过以上试验性能研究,为下一阶段利用高压单螺杆膨胀机建立压力能回收示范项目提供技术支持.

两级复合源热泵用于天然气膨胀发电系统的性能分析与优化

为降低天然气膨胀发电工艺中过高的预热能耗,在空气-土壤复合源两级热泵的基础上,提出了一种新型天然气多级膨胀发电系统。借助Matlab和Aspen Plus建立了系统的热力学与[火用]分析模型,探究了不同工况下膨胀比和压缩比的最佳分配策略,最后以扬州某高中压门站为例,比较了新旧系统的性能差异。结果表明:与单级空气源和土壤源热泵系统相比,新系统年均净输出电能占比为0.799,分别提高6.55%和7.14%;年均热泵性能系数为5.46,分别提高20.31%和27.76%;年均[火用]效率为48.9%,分别提高7.35%和7.93%。

高层建筑直连供暖加压与节能

本文分析了现有的节流减压方式存在的种种问题,提出新的连接方式,通过压力能回收罐和组合控制阀的流程控制,对回水压力势能加以利用,通过提高水泵的入口压力,降低水泵的扬程,来降低水泵的功耗,使系统更加合理。

高压单螺杆膨胀机性能试验研究

为了回收高压天然气在减压站中损失的压力能,我们实验室研发了螺杆直径117 mm的高压单螺杆膨胀机用于取代现有减压阀组。建立高压单螺杆膨胀机试验平台,利用高压空气作为工质对高压单螺杆膨胀机进行了性能测试。通过改变高压单螺杆膨胀机的进口压力和转速,获得该机型相应的性能变化规律。试验结果表明,高压单螺杆膨胀机的最大输出功率,容积效率,轴效率和最小气耗率分别为33.2 kW,86.45%,51.9%和58.8 kg/(kW·h);容积效率随着转速的增加而增加,但进口压力对其影响较小;轴效率随着转速的增加而增加,随着进口压力的增加先增加后逐步稳定;气耗率随着转速的增加而减小,随着进口压力的增加先减小后增加。