CN109812307A - 天然气压力能回收装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天然气压力能回收的蓄热加热装置：包括换热器、蓄热罐、电锅炉和膨胀机，换热器的天然气通道进口与外部天然气管道连接，换热器的天然气通道出口与膨胀机进口连接，膨胀机与发电机连接，换热器的载热剂通道进口与泵的出口连接，换热器的载热剂通道出口与蓄热罐的下部进口连接；本发明还提供一种天然气压力能回收的蓄热加热装置的使用方法，利用发动机烟气余热、工业废热、太阳能等热能，通过换热器加热燃气，再进入膨胀机膨胀作功，进入用户或下级管网；本发明实现了压力能回收与用气负荷的同步适应，还可充分利用各种低品位余热及廉价低谷电，提高了能源利用效率，同时避免了复杂的低温冷能的回收利用，系统简单。

Description

天然气压力能回收装置及方法

技术领域

本发明涉及热能动力、石油天然气及城市燃气技术领域，特别是涉及一种燃气压力能回收装置及方法。

背景技术

为了提高输气能力，提高输气系统经济性，目前管道输送燃气均在较高压力下进行，长距离输送燃气还要消耗能源逐级增压，使燃气能够克服阻力到达用气区域。但是大多数燃烧设备运行时，燃烧在较低的压力下进行，为此管网或储气装置在向用气设备供气时需进行调压，将燃气压力降至一定水平后再供至用气设备。目前的调压设备大多通过节流方式降低燃气压力，过程中压力能未被回收利用而浪费了。

为回收利用燃气压力能，可以采用膨胀机膨胀降压回收压力能，同时，膨胀降压后燃气温度也显著下降，可降至零下几十摄氏度，为避免低温对管网设施的不利影响，也为利用低温冷能，需要额外的设备和系统回收利用低温冷能，同时使燃气温度恢复至接近常温，由于低温能量并不总是能够得到有效利用，这增加了系统成本和运行控制的复杂性；此外，还有一些机构开发了利用燃气自身的高压进行天然气液化的技术装置，可利用液化的天然气进行储气调峰。由于液化后的天然气还需再行气化，中间涉及较多的能量转换过程，系统复杂而效率较低，局限较大。

因此，需要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高效的天然气压力能回收装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种天然气压力能回收的蓄热加热装置：包括换热器、蓄热罐、电锅炉和膨胀机；

所述换热器的天然气通道进口与外部天然气管道连接，换热器的天然气通道出口与膨胀机进口连接，膨胀机与发电机连接；所述换热器的载热剂通道进口与泵的出口连接，换热器的载热剂通道出口与蓄热罐的下部进口连接；

所述蓄热罐设置有上下两组进出口；所述蓄热罐上部的出口与泵连接，通过泵后与换热器的载热剂通道进口连接，换热器的载热剂通道出口与蓄热罐下部的进口连接；所述蓄热罐下部的出口与电锅炉的载热剂通道进口连接，电锅炉的载热剂通道出口通过泵后与蓄热罐上部的进口连接。

本发明还提供一种天然气压力能回收的热泵加热装置：包括换热器、蓄热罐、冷凝器、蒸发器和膨胀机；

所述换热器的天然气通道进口与外部天然气管道连接，换热器的天然气通道出口与膨胀机进口连接，膨胀机与发电机连接；换热器的载热剂通道进口与泵的出口连接，换热器的载热剂通道出口与蓄热罐的下部进口连接；

所述蓄热罐设置有上下两组进出口；蓄热罐上部的出口与泵连接，通过泵后与换热器的载热剂通道进口连接，换热器的载热剂通道出口与蓄热罐下部的进口连接；蓄热罐下部的出口与冷凝器的载热剂通道进口连接，冷凝器的载热剂通道出口通过泵后与蓄热罐上部的进口连接；

所述蒸发器出口与四通换向阀的B口连接，四通换向阀的C口依次经过压缩机和气液分离器后与四通换向阀的D口连接，四通换向阀的A口与冷凝器的制冷剂通道进口连接，冷凝器的制冷剂通道出口依次与膨胀阀、储液及干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器进口连接。

本发明还提供一种利用蓄热加热装置和热泵加热装置的天然气压力能回收的热泵和蓄热联合加热装置：包括换热器、蓄热罐、冷凝器、蒸发器、膨胀机、换热器、蓄热罐、电锅炉和膨胀机；

所述换热器的天然气通道进口与外部天然气管道连接，换热器的天然气通道出口与换热器的天然气通道进口连接；换热器的载热剂通道进口与泵的出口连接，换热器的载热剂通道出口与蓄热罐的下部进口连接；

所述蓄热罐设置有上下两组进出口；蓄热罐上部的出口与泵连接，通过泵后与换热器的载热剂通道进口连接，换热器的载热剂通道出口与蓄热罐下部的进口连接；蓄热罐下部的出口与冷凝器的载热剂通道进口连接，冷凝器的载热剂通道出口通过泵后与蓄热罐上部的进口连接；

所述蒸发器出口与四通换向阀的B口连接，四通换向阀的C口依次经过压缩机和气液分离器后与四通换向阀的D口连接，四通换向阀的A口与冷凝器的制冷剂通道进口连接，冷凝器的制冷剂通道出口依次与膨胀阀、储液及干燥过滤器、膨胀阀、蒸发器进口连接；

所述换热器的天然气通道出口与膨胀机进口连接，膨胀机与发电机连接；所述换热器的载热剂通道进口与泵的出口连接，换热器的载热剂通道出口与蓄热罐的下部进口连接；

所述蓄热罐设置有上下两组进出口；所述蓄热罐上部的出口与泵的进口连接，通过泵后与换热器的载热剂通道进口连接，换热器的载热剂通道出口与蓄热罐下部的进口连接；所述蓄热罐下部的出口与电锅炉的载热剂通道进口连接，电锅炉的载热剂通道出口通过泵后与蓄热罐上部的进口连接。

本发明还提供一种天然气压力能回收的发电机余热加热装置：包括压缩机、透平、燃烧室、补燃燃烧室、换热器和膨胀机；

所述压缩机与透平连接，压缩机出口与燃烧室进口连接；

所述燃烧室出口与透平进口连接，透平出口补燃燃烧室进口连接，补燃燃烧室出口经过阀后与换热器的冷凝管道进口连接，换热器的冷凝管道出口与烟气出口连接；

所述换热器的蒸发通道进口与外部天然气管道连接，换热器的蒸发通道出口与膨胀机进口连接，膨胀机与发电机连接；

所述膨胀机出口分为两路，一路与天然气出口连接；另一路经过阀连接；阀出口分为两路，一路经过阀后与补燃燃烧室进口连接，另一路经过阀后与燃烧室进口连接。

本发明还提供一种天然气压力能回收的冷能发电装置：包括膨胀机、膨胀机、冷凝器和发生器；

所述膨胀机出口与冷凝器的天然气通道进口连接，冷凝器的天然气通道出口与外部天然气管道连接；

所述冷凝器的冷凝通道出口经过泵后与发生器的蒸发通道进口连接，发生器的蒸发通道出口与膨胀机进口连接；

所述膨胀机出口与冷凝器的冷凝通道进口连接；

所述膨胀机和膨胀机均与发电机连接。

本发明还提供一种天然气压力能回收的蓄热加热装置的使用方法，包括以下步骤：

1)、天然气进入换热器的天然气通道，与另一侧的换热器的载热剂通道中的载热介质换热，天然气被加热后进入膨胀机膨胀做功，带动发电机发电，天然气膨胀做功后压力和温度均降低后流出；

2)、蓄热罐中的载热介质从上部出口流出，经过泵后进入换热器的载热剂通道中，与载热剂通道另一侧的换热器的天然气通道中的天然气换热后，载热剂温度降低流回蓄热罐；同时蓄热罐中的载热介质从下部出口流出进入电锅炉，被加热后经泵送入蓄热罐上部进口。

本发明还提供一种天然气压力能回收的蓄热加热装置的使用方法，包括以下步骤：

1)、天然气进入换热器的天然气通道，与换热器的载热剂通道中的载热介质换热，天然气被加热后进入膨胀机膨胀做功，带动发电机发电，天然气膨胀做功后压力和温度均降低后流出；

2)、蓄热罐中的载热介质从上部出口流出，经过泵后进入换热器的载热剂通道中，与载热剂通道另一侧的换热器的天然气通道中的天然气换热后，载热剂温度降低流回蓄热罐；同时，蓄热罐中的载热介质从下部出口流出，进入冷凝器的载热剂通道，与冷凝器的制冷剂通道中的高温高压制气态制冷剂换热后，载热剂温度升高流回蓄热罐；

3)、从蒸发器流出的低温低压气态制冷剂经四通换向阀的B-D口进入汽液分离器后气液分离后，气态制冷剂从气液分离器流出进入压缩机，经压缩机压缩后成为高温高压气态制冷剂；高温高压制气态制冷剂经四通换向阀的C-A口进入冷凝器的制冷剂通道，与冷凝器的载热剂通道中的载热介质换热，冷凝后的高压液体制冷剂经过与膨胀阀并联的单向阀后进入储液及干燥过滤器，再从储液及干燥过滤器流出经膨胀阀节流降压后进入蒸发器中，从环境介质中吸热蒸发，成为低温低压气态制冷剂；

4)、在蒸发器的空气侧结霜时，四通换向阀换向，压缩机排出的高温高压制冷剂气体经四通换向阀的C-B口进入蒸发器冷凝放热，加热蒸发器使其外壁面上的霜层融化，高温高压制冷剂气体冷凝后的液体制冷剂经与膨胀阀并联的单向阀后进入储液及干燥过滤器，再从储液及干燥过滤器流出，经膨胀阀节流降压后，进入冷凝器的制冷剂通道，与另一侧的冷凝器的载热剂通道中的载热介质换热，从载热介质吸热蒸发变为气态后，通过四通换向阀的A-D口，经过气液分离器后进入压缩机。

本发明还提供一种天然气压力能回收的发电机余热加热装置的使用方法，包括以下步骤：

1)、空气经压缩机压缩后，进入燃烧室与天然气混合后燃烧，产生高温高压燃气后进入透平膨胀做功，带动发电机发电，膨胀做功后燃气温度压力降低，然后进入补燃燃烧室与天然气混合燃烧，成为高温燃气，经阀进入换热器的燃气通道，与换热器蒸发通道中的高压天然气换热，燃气温度降低后成为低温烟气，从烟气出口流出；

2)、高压天然气进入换热器的天然气通道，与换热器的燃气通道中的高温燃气换热后，高压天然气被加热，温度上升，然后进入膨胀机膨胀做功，温度和压力降低后，分为两路，一路从天然气出口流出，另一路经阀后分为两路，分别为经过阀进入燃烧室和经过阀门进入补燃燃烧室。

本发明还提供一种天然气压力能回收的冷能发电装置的使用方法，包括以下步骤：

1)、高压天然气进入膨胀机做功后，高压天然气压力和温度降低，成为低温天然气，进入冷凝器的天然气通道，天然气被加热后流出；

2)、膨胀机排出的有机工质进入冷凝器的冷凝通道，与冷凝器的天然气通道中的低温天然气换热，冷凝成液体，经泵增压后进入发生器的蒸发通道，吸热后成为过热有机工质气体，进入膨胀机膨胀做功，膨胀做功后的有机工质压力温度降低，然后进入冷凝器的冷凝通道。

本发明天然气压力能回收装置的技术优势为：

本发明利用发动机烟气余热、工业废热、太阳能等热能，通过换热器加热燃气，使其温度升高至一定水平后，再进入膨胀机膨胀作功，膨胀作功后的燃气，温度降至接近室温，压力也降至合适水平后，进入用户或下级管网；在余热资源有限的情况下，还可以利用夜间或电网负荷低谷时的电力转化为热能加热燃气后再进入膨胀机作功，需要时还可将低谷电转化得到的热能以储存起来，在白天用气或用电高峰时用以加热燃气；此外，还可以利用热泵，从环境中吸取热能用来加热燃气。

本发明实现了压力能回收与用气负荷的同步适应，还可充分利用各种低品位余热及廉价低谷电，提高了能源利用效率，同时避免了复杂的低温冷能的回收利用，系统简单。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本发明天然气压力能回收装置的热泵加热方案的结构示意图；

图2为本发明天然气压力能回收装置的蓄热加热方案的结构示意图；

图3为本发明天然气压力能回收装置的热泵和蓄热联合加热方案的结构示意图；

图4为本发明天然气压力能回收装置的发电机余热加热方案的结构示意图；

图5为本发明天然气压力能回收装置的冷能发电方案的结构示意图；

图6为本发明天然气压力能回收装置的联合加热两级膨胀方案的结构示意图；

图7为本发明天然气压力能回收装置的联合加热三级膨胀方案的结构示意图；

图8为本发明天然气压力能回收装置的蓄热加热三级膨胀方案的结构示意图；

图9为本发明天然气压力能回收装置的发电机余热加热三级膨胀方案的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1、天然气压力能回收装置的热泵加热方案，如图1所示，包括换热器1、蓄热罐5、冷凝器7、蒸发器14和膨胀机19。

换热器1的天然气通道进口与外部天然气管道连接，换热器1的天然气通道出口与膨胀机19进口连接，膨胀机19与发电机18连接；换热器1的载热剂通道进口与泵3的出口连接，换热器1的载热剂通道出口与蓄热罐5的下部进口连接。

蓄热罐5的上下两部(顶部和底部)各有一组进出口，蓄热罐5上部的出口与泵3连接，通过泵3后与换热器1的载热剂通道进口连接，换热器1的载热剂通道出口与蓄热罐5下部的进口连接；蓄热罐5下部的出口与冷凝器7的载热剂通道进口连接，冷凝器7的载热剂通道出口通过泵8后与蓄热罐5上部的进口连接。

蒸发器14出口与四通换向阀11的B口连接，四通换向阀11的C口依次经过压缩机12和气液分离器13后与四通换向阀11的D口连接，四通换向阀11的A口与冷凝器7的制冷剂通道进口连接，冷凝器7的制冷剂通道出口依次与膨胀阀17(以及膨胀阀17并联的单向阀)、储液及干燥过滤器16、膨胀阀15(以及膨胀阀15并联的单向阀)和蒸发器14进口连接。

膨胀阀17和膨胀阀15的单向阀方向相反。

天然气压力能回收装置的热泵加热方案的使用方法为：

天然气进入换热器1的天然气通道，与另一侧的换热器1的载热剂通道中的载热介质换热，天然气被加热后进入膨胀机19膨胀做功，带动发电机18发电，天然气膨胀做功后压力和温度均降低，进入下级管网或用户；

蓄热罐5中的载热介质从上部出口流出，经过泵3后进入换热器1的载热剂通道中，与载热剂通道另一侧的换热器1的天然气通道中的天然气换热后，载热剂温度降低流回蓄热罐5；同时，蓄热罐5中的载热介质从下部出口流出，进入冷凝器7的载热剂通道，与冷凝器7的制冷剂通道中的高温高压制气态制冷剂换热后，载热剂温度升高流回蓄热罐5；

蓄热时，从蒸发器14流出的低温低压气态制冷剂经四通换向阀11的B-D口进入汽液分离器13后气液分离(避免液体制冷剂直接进入压缩机)，气态制冷剂再从气液分离器13流出进入压缩机12，经压缩机12压缩后成为高温高压气态制冷剂；

高温高压制气态制冷剂经四通换向阀11的C-A口进入冷凝器7的制冷剂通道，与冷凝器7的载热剂通道中的载热介质换热，冷凝后的高压液体制冷剂经过与膨胀阀17并联的单向阀后进入储液及干燥过滤器16，再从储液及干燥过滤器16流出经膨胀阀15节流降压后进入蒸发器14中，从环境介质中吸热蒸发，成为低温低压气态制冷剂。

环境介质为空气时，蒸发器14的空气侧可能结霜，需要除霜时，四通换向阀11换向，压缩机12排出的高温高压制冷剂气体经四通换向阀11的C-B口进入蒸发器14冷凝放热，加热蒸发器14使其外壁面上的霜层融化，高温高压制冷剂气体冷凝后的液体制冷剂经与膨胀阀15并联的单向阀后进入储液及干燥过滤器16，再从储液及干燥过滤器16流出，经膨胀阀17节流降压后，进入冷凝器7的制冷剂通道，与另一侧的冷凝器7的载热剂通道中的载热介质换热，从载热介质吸热蒸发变为气态后，通过四通换向阀11的A-D口，经过气液分离器13后进入压缩机12。

本方案中，蓄热罐蓄热和天然气的加热也可以同时进行。

实施例2、天然气压力能回收装置的蓄热加热方案，如图2所示，包括换热器2、蓄热罐6、电锅炉9和膨胀机19。

换热器2的天然气通道进口与外部天然气管道连接，换热器2的天然气通道出口与膨胀机19进口连接，膨胀机19与发电机18连接；换热器2的载热剂通道进口与泵3的出口连接，换热器2的载热剂通道出口与蓄热罐6的下部进口连接。

蓄热罐6的上下两部各有一组进出口，蓄热罐6上部的出口与泵4连接，通过泵4后与换热器1的载热剂通道进口连接，换热器2的载热剂通道出口与蓄热罐6下部的进口连接；蓄热罐6下部的出口与电锅炉9的载热剂通道进口连接，电锅炉9的载热剂通道出口通过泵10后与蓄热罐6上部的进口连接。

天然气压力能回收装置的蓄热加热方案的使用方法为：

天然气进入换热器2的天然气通道，与另一侧的换热器2的载热剂通道中的载热介质换热，天然气被加热后进入膨胀机19膨胀做功，带动发电机18发电，天然气膨胀做功后压力和温度均降低，进入下级管网或用户；

蓄热罐6中的载热介质从上部出口流出，经过泵4后进入换热器2的载热剂通道中，与载热剂通道另一侧的换热器2的天然气通道中的天然气换热后，载热剂温度降低流回蓄热罐6；

蓄热时，蓄热罐6中的载热介质从下部出口流出进入电锅炉9，被加热后经泵4送入蓄热罐6上部进口。

本方案中，蓄热罐蓄热和天然气的加热也可以同时进行。

实施例3、天然气压力能回收装置的热泵和蓄热联合加热方案，如图3所示，包括换热器1、蓄热罐5、冷凝器7、蒸发器14、膨胀机19、换热器2、蓄热罐6、电锅炉9和膨胀机19。天然气压力能回收装置的热泵加热方案和天然气压力能回收装置的蓄热加热方案串联。

天然气先在换热器1中经蓄热介质加热后，再进入换热器2进一步由蓄热介质加热至更高温度后进入膨胀机19膨胀做功。

实施例4、天然气压力能回收装置的发电机余热加热方案，如图4所示，包括压缩机41、透平42、燃烧室43、补燃燃烧室37、换热器21和膨胀机19。

压缩机41与透平42连接，压缩机41出口与燃烧室43进口连接，燃烧室43出口与透平42进口连接，透平42出口与补燃燃烧室37进口连接，补燃燃烧室37出口经过阀44后与换热器21的燃气通道进口连接，换热器21的燃气通道出口与烟气出口连接；

高压天然气与换热器21的天然气通道进口连接，换热器21的天然气通道出口与膨胀机19进口连接，膨胀机19与发电机18连接。膨胀机19出口分为两路，一路与天然气出口连接；另一路经过阀40连接；阀40出口分为两路，一路经过阀38后与补燃燃烧室37进口连接，另一路经过阀39后与燃烧室43进口连接。

天然气压力能回收装置的发电机余热加热方案的使用方法为：

空气经压缩机41压缩后，进入燃烧室43与天然气混合后燃烧，产生高温高压燃气后进入透平42膨胀做功，带动发电机发电，膨胀做功后燃气温度压力降低，然后进入补燃燃烧室37与天然气混合燃烧，成为高温燃气，经阀44进入换热器21的燃气通道，与换热器21蒸发通道中的高压天然气换热，燃气温度降低后成为低温烟气，从烟气出口流出。

高压天然气进入换热器21的天然气通道，与换热器21的燃气通道中的高温燃气换热后，高压天然气被加热，温度上升，然后进入膨胀机19膨胀做功，温度和压力降低后，分为两路，一路从天然气出口流出进入下级管网或用户，另一路经阀40后分为两路，分别为经过阀38进入燃烧室43和经过阀门39进入补燃燃烧室37。

实施例5、天然气压力能回收装置的冷能发电方案，如图5所示，包括膨胀机34、膨胀机45、冷凝器46和发生器47。

膨胀机34出口与冷凝器46的天然气通道进口连接，冷凝器46的天然气通道出口与天然气管道连接；

冷凝器46的冷凝通道出口经过泵48后与发生器47的蒸发通道进口连接，发生器47的蒸发通道出口与膨胀机45进口连接；

膨胀机45出口与冷凝器46的冷凝通道进口连接；

膨胀机34和膨胀机45均与发电机33连接。

天然气压力能回收装置的冷能发电方案的使用方法为：

膨胀机34带动发电机33发电，高压天然气进入膨胀机34做功后，压力和温度降低，成为低温天然气，进入冷凝器46的天然气通道，与冷凝器46的冷凝通道中的有机工质换热，天然气被加热至接近室温后，送入下一级管网或用户；

膨胀机45排出的有机工质进入冷凝器46的冷凝通道，与冷凝器46的天然气通道中的低温天然气换热，冷凝成液体，经泵48增压后进入发生器47的蒸发通道，吸热后成为过热有机工质气体，进入膨胀机45膨胀做功，膨胀做功后的有机工质压力温度降低，然后进入冷凝器46的冷凝通道。

实施例6、天然气压力能回收装置的联合加热两级膨胀方案，如图6所示，包括两个串联设置的热泵和蓄热联合加热方案。

天然气压力较高时，高压天然气经热泵、蓄热介质加热、进入膨胀级膨胀做功后，再次被热泵、蓄热介质加热，再次进入膨胀机膨胀做功。

实施例7、天然气压力能回收装置的联合加热三级膨胀方案，如图7所示，包括三个串联设置的热泵和蓄热联合加热方案。

高压天然气在两级膨胀基础上再经联合加热后，再次进入膨胀机膨胀做功。

实施例8、天然气压力能回收装置的蓄热加热三级膨胀方案，如图8所示，包括换热器2、蓄热罐6、电锅炉9和膨胀机19，换热器2和膨胀机19的数量为三个。

天然气进口依次与依次交替设置的三个换热器2的蒸发管道和膨胀机19连接后与天然气出口连接。

蓄热罐6出口分为两路，一路通过泵3后分别与三个换热器2的冷凝管道进口连接，三个换热器2的冷凝管道出口并联后与蓄热罐6进口连接；另一路通过泵10与电锅炉9进口连接，电锅炉9出口与蓄热罐6进口连接。

天然气压力能回收装置的蓄热加热三级膨胀方案的使用方法为：

天然气依次交替进入三个换热器2的蒸发管道和三个膨胀机19，与三个换热器2的载热介质通道中的载热介质换热，经膨胀机19膨胀做功，压力和温度均降低之后进和下一级管网或用户，膨胀机19带动发电机18发电。

蓄热罐6中的载热介质从蓄热罐6上部出口流出经过泵3后分别进入换热器2的载热剂通道中，与载热剂通道另一侧的天然气换热后，再汇合流回蓄热罐6下部；

蓄热时，载热剂从蓄热罐6下部出口流出，经泵10送入电锅炉9，被加热后从蓄热罐6上部进口进入蓄热罐。

本方案中，蓄热罐蓄热和天然气的加热也可以同时进行。

实施例9、天然气压力能回收装置的发电机余热加热三级膨胀方案，如图9所示，包括压缩机41、透平42、燃烧室43、补燃燃烧室37、换热器21和膨胀机19，换热器21和膨胀

压缩机41与透平42连接，压缩机41出口与燃烧室43进口连接，

燃烧室43出口与透平42进口连接，透平42出口与补燃燃烧室37进口连接，补燃燃烧室37出口分为三路，分别与三个换热器21的燃气通道进口连接，三个换热器21的燃气通道出口并联后与烟气管道进口连接；

高压天然气经过依次间隔设置的三个换热器21和三个膨胀机19，第三个膨胀机19出口分为两路，一路与天然气下级管网或用户进口连接；另一路经过阀40连接；阀40出口分为两路，一路经过阀38后与补燃燃烧室37进口连接，另一路经过阀39后与燃烧室43进口连接。

三个膨胀机19分别与三个发电机18连接。

天然气压力能回收装置的发电机余热加热方案的使用方法为：

空气经压缩机41压缩后，进入燃烧室43与天然气混合后燃烧，产生高温高压燃气后进入透平42膨胀做功，带动发电机发电，膨胀做功后燃气温度压力降低，然后进入补燃燃烧室37与天然气混合后燃烧，成为燃气，进入三个换热器21的燃气通道，与换热器21天然气通道中的高压天然气换热后，燃气温度降低后成为低温烟气，从烟气出口流出。

高压天然气依次经过间隔设置的三个换热器21和三个膨胀机19，与换热器21燃气通道中的燃气换热后高压天然气温度上升，并经过膨胀机19膨胀做功，温度和压力降低，然后分为两路，一路从天然气出口流出进入下级管网或用户，另一路经阀40后分为两路，分别为经过阀38进入燃烧室43和经过阀门39进入补燃燃烧室37。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (9)

1.天然气压力能回收的蓄热加热装置，其特征在于：包括换热器(2)、蓄热罐(6)、电锅炉(9)和膨胀机(19)；

所述换热器(2)的天然气通道进口与外部天然气管道连接，换热器(2)的天然气通道出口与膨胀机(19)进口连接，膨胀机(19)与发电机(18)连接；所述换热器(2)的载热剂通道进口与泵(4)的出口连接，换热器(2)的载热剂通道出口与蓄热罐(6)的下部进口连接；

所述蓄热罐(6)设置有上下两组进出口；所述蓄热罐(6)上部的出口与泵(4)连接，通过泵(4)后与换热器(1)的载热剂通道进口连接，换热器(2)的载热剂通道出口与蓄热罐(6)下部的进口连接；所述蓄热罐(6)下部的出口与电锅炉(9)的载热剂通道进口连接，电锅炉(9)的载热剂通道出口通过泵(10)后与蓄热罐(6)上部的进口连接。

2.天然气压力能回收的热泵加热装置，其特征在于：包括换热器(1)、蓄热罐(5)、冷凝器(7)、蒸发器(14)和膨胀机(19)；

所述换热器(1)的天然气通道进口与外部天然气管道连接，换热器(1)的天然气通道出口与膨胀机(19)进口连接，膨胀机(19)与发电机(18)连接；换热器(1)的载热剂通道进口与泵(3)的出口连接，换热器(1)的载热剂通道出口与蓄热罐(5)的下部进口连接；

所述蓄热罐(5)设置有上下两组进出口；蓄热罐(5)上部的出口与泵(3)连接，通过泵(3)后与换热器(1)的载热剂通道进口连接，换热器(1)的载热剂通道出口与蓄热罐(5)下部的进口连接；蓄热罐(5)下部的出口与冷凝器(7)的载热剂通道进口连接，冷凝器(7)的载热剂通道出口通过泵(8)后与蓄热罐(5)上部的进口连接；

所述蒸发器(14)出口与四通换向阀(11)的B口连接，四通换向阀(11)的C口依次经过压缩机(12)和气液分离器(13)后与四通换向阀(11)的D口连接，四通换向阀(11)的A口与冷凝器(7)的制冷剂通道进口连接，冷凝器(7)的制冷剂通道出口依次与膨胀阀(17)、储液及干燥过滤器(16)、膨胀阀(15)、蒸发器(14)进口连接。

3.利用权利要求1和2所述蓄热加热装置和热泵加热装置的天然气压力能回收的热泵和蓄热联合加热装置，其特征在于：包括换热器(1)、蓄热罐(5)、冷凝器(7)、蒸发器(14)、膨胀机(19)、换热器(2)、蓄热罐(6)、电锅炉(9)和膨胀机(19)；

所述换热器(1)的天然气通道进口与外部天然气管道连接，换热器(1)的天然气通道出口与换热器(2)的天然气通道进口连接；换热器(1)的载热剂通道进口与泵(3)的出口连接，换热器(1)的载热剂通道出口与蓄热罐(5)的下部进口连接；

所述蓄热罐(5)设置有上下两组进出口；蓄热罐(5)上部的出口与泵(3)连接，通过泵(3)后与换热器(1)的载热剂通道进口连接，换热器(1)的载热剂通道出口与蓄热罐(5)下部的进口连接；蓄热罐(5)下部的出口与冷凝器(7)的载热剂通道进口连接，冷凝器(7)的载热剂通道出口通过泵(8)后与蓄热罐(5)上部的进口连接；

所述蒸发器(14)出口与四通换向阀(11)的B口连接，四通换向阀(11)的C口依次经过压缩机(12)和气液分离器(13)后与四通换向阀(11)的D口连接，四通换向阀(11)的A口与冷凝器(7)的制冷剂通道进口连接，冷凝器(7)的制冷剂通道出口依次与膨胀阀(17)、储液及干燥过滤器(16)、膨胀阀(15)、蒸发器(14)进口连接；

所述换热器(2)的天然气通道出口与膨胀机(19)进口连接，膨胀机(19)与发电机(18)连接；所述换热器(2)的载热剂通道进口与泵(4)的出口连接，换热器(2)的载热剂通道出口与蓄热罐(6)的下部进口连接；

所述蓄热罐(6)设置有上下两组进出口；所述蓄热罐(6)上部的出口与泵(4)的进口连接，通过泵(4)后与换热器(1)的载热剂通道进口连接，换热器(2)的载热剂通道出口与蓄热罐(6)下部的进口连接；所述蓄热罐(6)下部的出口与电锅炉(9)的载热剂通道进口连接，电锅炉(9)的载热剂通道出口通过泵(10)后与蓄热罐(6)上部的进口连接。

4.天然气压力能回收的发电机余热加热装置，其特征在于：包括压缩机(41)、透平(42)、燃烧室(43)、补燃燃烧室(37)、换热器(21)和膨胀机(19)；

所述压缩机(41)与透平(42)连接，压缩机(41)出口与燃烧室(43)进口连接；

所述燃烧室(43)出口与透平(42)进口连接，透平(42)出口补燃燃烧室(37)进口连接，补燃燃烧室(37)出口经过阀(44)后与换热器(21)的冷凝管道进口连接，换热器(21)的冷凝管道出口与烟气出口连接；

所述换热器(21)的蒸发通道进口与外部天然气管道连接，换热器(21)的蒸发通道出口与膨胀机(19)进口连接，膨胀机(19)与发电机(18)连接；

所述膨胀机(19)出口分为两路，一路与天然气出口连接；另一路经过阀(40)连接；阀(40)出口分为两路，一路经过阀(38)后与补燃燃烧室(37)进口连接，另一路经过阀(39)后与燃烧室(43)进口连接。

5.天然气压力能回收的冷能发电装置，其特征在于：包括膨胀机(34)、膨胀机(45)、冷凝器(46)和发生器(47)；

所述膨胀机(34)出口与冷凝器(46)的天然气通道进口连接，冷凝器(46)的天然气通道出口与外部天然气管道连接；

所述冷凝器(46)的冷凝通道出口经过泵(48)后与发生器(47)的蒸发通道进口连接，发生器(47)的蒸发通道出口与膨胀机(45)进口连接；

所述膨胀机(45)出口与冷凝器(46)的冷凝通道进口连接；

所述膨胀机(34)和膨胀机(45)均与发电机(33)连接。

6.根据权利要求1所述的天然气压力能回收的蓄热加热装置的使用方法，包括以下步骤：

1)、天然气进入换热器(2)的天然气通道，与另一侧的换热器(2)的载热剂通道中的载热介质换热，天然气被加热后进入膨胀机(19)膨胀做功，带动发电机(18)发电，天然气膨胀做功后压力和温度均降低后流出；

2)、蓄热罐(6)中的载热介质从上部出口流出，经过泵(4)后进入换热器(2)的载热剂通道中，与载热剂通道另一侧的换热器(2)的天然气通道中的天然气换热后，载热剂温度降低流回蓄热罐(6)；同时蓄热罐(6)中的载热介质从下部出口流出进入电锅炉(9)，被加热后经泵(4)送入蓄热罐(6)上部进口。

7.根据权利要求2所述的天然气压力能回收的蓄热加热装置的使用方法，包括以下步骤：

1)、天然气进入换热器(1)的天然气通道，与换热器(1)的载热剂通道中的载热介质换热，天然气被加热后进入膨胀机(19)膨胀做功，带动发电机(18)发电，天然气膨胀做功后压力和温度均降低后流出；

2)、蓄热罐(5)中的载热介质从上部出口流出，经过泵(3)后进入换热器(1)的载热剂通道中，与载热剂通道另一侧的换热器(1)的天然气通道中的天然气换热后，载热剂温度降低流回蓄热罐(5)；同时，蓄热罐(5)中的载热介质从下部出口流出，进入冷凝器(7)的载热剂通道，与冷凝器(7)的制冷剂通道中的高温高压制气态制冷剂换热后，载热剂温度升高流回蓄热罐(5)；

3)、从蒸发器(14)流出的低温低压气态制冷剂经四通换向阀(11)的B-D口进入汽液分离器(13)后气液分离后，气态制冷剂从气液分离器(13)流出进入压缩机(12)，经压缩机(12)压缩后成为高温高压气态制冷剂；高温高压制气态制冷剂经四通换向阀(11)的C-A口进入冷凝器(7)的制冷剂通道，与冷凝器(7)的载热剂通道中的载热介质换热，冷凝后的高压液体制冷剂经过与膨胀阀(17)并联的单向阀后进入储液及干燥过滤器(16)，再从储液及干燥过滤器(16)流出经膨胀阀(15)节流降压后进入蒸发器(14)中，从环境介质中吸热蒸发，成为低温低压气态制冷剂；

4)、在蒸发器(14)的空气侧结霜时，四通换向阀(11)换向，压缩机(12)排出的高温高压制冷剂气体经四通换向阀(11)的C-B口进入蒸发器(14)冷凝放热，加热蒸发器(14)使其外壁面上的霜层融化，高温高压制冷剂气体冷凝后的液体制冷剂经与膨胀阀(15)并联的单向阀后进入储液及干燥过滤器(16)，再从储液及干燥过滤器(16)流出，经膨胀阀(17)节流降压后，进入冷凝器(7)的制冷剂通道，与另一侧的冷凝器(7)的载热剂通道中的载热介质换热，从载热介质吸热蒸发变为气态后，通过四通换向阀(11)的A-D口，经过气液分离器(13)后进入压缩机(12)。

8.根据权利要求4所述的天然气压力能回收的发电机余热加热装置的使用方法，包括以下步骤：

1)、空气经压缩机(41)压缩后，进入燃烧室(43)与天然气混合后燃烧，产生高温高压燃气后进入透平(42)膨胀做功，带动发电机发电，膨胀做功后燃气温度压力降低，然后进入补燃燃烧室(37)与天然气混合燃烧，成为高温燃气，经阀(44)进入换热器(21)的燃气通道，与换热器(21)蒸发通道中的高压天然气换热，燃气温度降低后成为低温烟气，从烟气出口流出；

2)、高压天然气进入换热器(21)的天然气通道，与换热器(21)的燃气通道中的高温燃气换热后，高压天然气被加热，温度上升，然后进入膨胀机(19)膨胀做功，温度和压力降低后，分为两路，一路从天然气出口流出，另一路经阀(40)后分为两路，分别为经过阀(38)进入燃烧室(43)和经过阀门(39)进入补燃燃烧室(37)。

9.根据权利要求5所述的天然气压力能回收的冷能发电装置的使用方法，包括以下步骤：

1)、高压天然气进入膨胀机(34)做功后，高压天然气压力和温度降低，成为低温天然气，进入冷凝器(46)的天然气通道，天然气被加热后流出；

2)、膨胀机(45)排出的有机工质进入冷凝器(46)的冷凝通道，与冷凝器(46)的天然气通道中的低温天然气换热，冷凝成液体，经泵(48)增压后进入发生器(47)的蒸发通道，吸热后成为过热有机工质气体，进入膨胀机(45)膨胀做功，膨胀做功后的有机工质压力温度降低，然后进入冷凝器(46)的冷凝通道。