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能
ENERGY CONSERVATION
空分设备在天然气输送工艺中余压和
冷量的回收利用
王晓东，王承阳，杨东红，王泽鑫，高佳兵，赵悦
（东北大学制冷与低温工程研究所，辽宁沈阳110819）
2011年第9期（总第349期）
摘要：介绍在天然气输榆送过程中的管道余压和LNG的冷量在空分上的利用，用热力学方法对其进行可行性研究，同时介绍利用余压和冷量的空分流程；让高压天然气逐级膨胀将压力降到中压后，产生的冷量再通过空分的主换热器，中压再进一步断胀到低压范图后，产生的冷量补入空分的循环氮气；分析对比已有的利用LNG冷能的空分流程，指出由LNG冷能冷却的氮外循环和主换热器制冷系统，用泉补充空分系统工艺中所需的冷重，以及由乙二醇为载冷剂犯LNG残余冷量带入空分的空气冷却
系统较为合理。讨论天然气余压和冷能圆收实施过程中存在的问题。关键调：天然气；余压;LNG冷量；空分；利用
中图分类号：TE832文献标识码：A文章编号：10047948(2011)09-002405 doi:103969/j. issn. 1004 7948.2011.09.007
力降低至低压后供用户使用，通过降压和节流装置后配气站压力在4MPa左右，而市政（如家用天然
近年来全球天然气的生产和贸易日趋活跃，天然气已成为稀缺清洁资源，正在成为世界油气工业新的热点。为保证能源供应多元化和改善能源消费结构，一些能源消费大国越来越重视天然气特别是液化天然气（LiquefiedNaturalGas，LNG）的引进。
中国在“十二五”期间，工业化、循环经济、节能减排等重大举措，构成了中国大规模利用天然气的历史机遇。但在利用的同时，也要注重天然气输送中的潜在的能源回收再利用。国外已有成功投人到实际应用中的案例，国内对于天然气在输送终端能量的回收利用不论是学术研究还是实际应用才刚刚起步。
1天然气余压在空分上的利用
在天然气输送工艺中，天然气的输送基本分为
两种途径：一是管道输送，一是液化输送。面当前世界上天然气在内陆地区采用长途管道高压运输，西欧和北美地区的天然气管道压力普遍都在 10MPa以上。我国西气东输、川气东输管道压力也都在10MPa左右。输送的高压天然气经调压站降至中压后进人城市燃气管道，再借助调压站将压
万方数据
气）管道输送出的天然气压力为0.23MPa左右，显然这么大的压差靠节流是巨大的能源浪费。如果能回收天然气气管里的压力能，对能源的回收利用又是一大举措(1-6]
1.1回收金压基本原理和热力学分析
由能量守恒定律和质量守恒定律可知，天然气管道是一个开口系统，在理想情况下可把膨胀机看作等摘膨胀的过程，膨胀过程嘴增的关系式可表示为：
-Rin
AS,-3 = C,In
T
P
(1)
式中：4S,-3—气体膨胀过程的摘增，J/(mol-K)
C一气体比定压热容,J/(mol·L）；
T,-胀后的气体温度，K； T一膨胀前的气体温度，K：
R--摩尔气体常数,J/(mol·K)； Ps一气体膨胀后的绝对压力，MPa； P,一气体膨胀前的绝对压力，MPa。
当等摘膨胀过程中S,-为零时，则式(1)变形为：
T,=T.
(2)