[发明专利]一种利用天然气压力能发电制冰的调压设施系统和方法

权利要求书

1.一种利用天然气压力能发电制冰的调压方法，其特征在于：上游高压天然气分二路；第一路为传统调压路，包括A个分路，A≥1，第一路的每个分路均经过计量调压进入下游天然气管网；第二路为压力能发电制冰路，包括B个分路，B≥1，第二路的每个分路均经过过滤、计量、天然气膨胀发电机组后变为低级别压力天然气进入下游天然气管网，通过载冷剂循环系统连接热泵制冰机组和天然气膨胀发电机组并使热泵制冰机组远离天然气管路，载冷剂循环系统用于传输热泵制冰机组与天然气膨胀发电机组之间的热量，热泵制冰机组通过热泵压缩机使制冷剂通过与载冷剂换热，将天然气膨胀降压释放的冷能转移到制冰过程，既能实现补热，又能实现制冰；由第一路的A个分路和第二路的B个分路组成n=A+B个支路，将第一路的A个分路依次作为排前的支路、第二路的B个分路依次作为排后的支路，根据下游天然气管网用气情况，按前后支路顺序将各支路出口压力由低到高阶梯设置，通过下游天然气管网用气压力以控制各支路的开启运行或处于热备状态。

2.根据权利要求1所述利用天然气压力能发电制冰的调压方法，其特征在于：所述各支路出口压力按下式获得的P_i确定设置，

式中，P_i为第i支路出口压力，Q_i为第i支路输气流量，i=1，2，…n，n=A+B；P_d为下游管网平均运行压力；Q_d为下游管网总输气流量；P_t为调压器稳压精度下最小调节压力；e =2.7183；R=8.3143。

3.根据权利要求1或2所述利用天然气压力能发电制冰的调压方法，其特征在于：将所述的支路按权利要求1进行编排后，随着编排序号的增大，所设定分支路的出口压力也依次增大，且均大于下游管网平均运行压力，根据天然气出流特性，出口压力设定高的分支路优先调压送气，以此来保障所设置的压力能发电制冰路优先送气，而其他分支路处于热备状态。

4.根据权利要求1或2所述利用天然气压力能发电制冰的调压方法，其特征在于：经过天然气膨胀发电机组膨胀后的天然气温度控制在设定值，一般为5℃及以上。

5.根据权利要求1或2所述利用天然气压力能发电制冰的调压方法，其特征在于：采用多级保护，有效保障设施系统及下游管网的安全：第一级保护：在第二路进口设置电动调节阀和气动紧急切断阀并检测第二路输气流量，当流量达到1.05倍设计流量时，启动报警并通过关小电动调节阀开度控制输气流量；当检测到输气流量达到1.10倍设计流量时，启动高报警并通过关小电动调节阀开度控制输气流量；当检测到流量超过1.10倍设计流量时，启动高高报警并联锁电动调节阀和气动紧急切断阀执行关断命令；第二级保护：监测天然气膨胀发电机组前后管道的压力和温度，当压力高于设定值和温度低于设定值时关闭设置在第二路进口的气动紧急切断阀；第三级保护：在第二路进口设置安全放散阀，当上游压力超压时，通过开启安全放散阀进行安全放散。

6.一种利用天然气压力能发电制冰的调压设施系统，其特征在于：包括分别连接于上游高压天然气管道和下游天然气管网之间的第一计量调压路和第二计量调压路，第一计量调压路采用常规计量调压路，第二计量调压路包括依次连接的天然气压力能发电制冰路调压前管道、天然气膨胀发电机组和天然气压力能发电制冰路调压后管道，所述天然气压力能发电制冰路调压前管道上设有压力表一、压力变送器一、温度计一、温度变送器一、过滤器、流量计、气动紧急切断阀、电动调节阀和调压前放散阀组，所述天然气压力能发电制冰路调压后管道上设有温度计二、温度变送器二、压力表二、压力变送器二、调压后放散阀组。

7.如权利要求6所述的天然气压力能发电制冰的调压设施系统，其特征在于：所述天然气膨胀发电机组上设有换热器，天然气膨胀发电机组侧设有载冷剂循环系统和热泵制冰机组，热泵制冰机组通过载冷剂循环系统和换热器连接。