【摘 要】
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天然气在经过节流阀进行降压的过程中,由于天然气的焦尔汤姆逊降温效应会造成天然气温度过低,所以在减压过程中还需要使用加热装置对其进行升温处理,不仅浪费了降压过程中的压力能,而且造成了能源消耗。因此在天然气调压站或需调压的用户终端中,可以利用膨胀机替代节流阀,将天然气降压过程中的压力能用以发电供给需电用户;膨胀过程中产生的冷能则可以用于供冷或发电。如是改进现有降压工艺,不仅能够有效回收大量潜在能源,实
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天然气在经过节流阀进行降压的过程中,由于天然气的焦尔汤姆逊降温效应会造成天然气温度过低,所以在减压过程中还需要使用加热装置对其进行升温处理,不仅浪费了降压过程中的压力能,而且造成了能源消耗。因此在天然气调压站或需调压的用户终端中,可以利用膨胀机替代节流阀,将天然气降压过程中的压力能用以发电供给需电用户;膨胀过程中产生的冷能则可以用于供冷或发电。如是改进现有降压工艺,不仅能够有效回收大量潜在能源,实现节能减排,而且还能够产生实际的经济效益。本文旨在分析非定流量和定流量两种典型天然气管道压力能应用场景的效益,以指导实际项目的改进和优化。在本文中,非定流量和定流量天然气管道压力能应用场景分别选择了A市TT储配站和B市CS数据中心能源站。本文主要研究内容和研究方法如下:（1）利用Aspen PLUS对典型天然气管道压力能应用场景进行了系统建模。在A市TT储配站的非定流量天然气管道压力能利用系统中,提出纯天然气管道压力能系统（NGPE系统）、天然气管道压力能与有机朗肯循环联合利用系统（NGPE-ORC系统）与天然气管道压力能与Kalina循环的联合利用系统（NGPE-KC系统）,在B市CS数据中心能源站的定流量天然气管道压力能利用系统中,提出天然气管道压力能、分布式能源系统和二氧化碳捕捉系统三者联合利用系统（NGPE-DES-CCS系统）和天然气管道压力能和分布式能源联合利用系统（NGPE-DES系统）。在Aspen PLUS软件中,基于实地的调研结果,对上述天然气管道压力能进行建模和模拟计算,并对影响天然气管道压力能的相关参数进行了敏感度分析。（2）根据本文所提出的五种天然气管道压力能利用流程,提出相应的效益评价模型。效益评价模型中包含能量和?效益、环境效益和经济效益。其中,采用“燃料-产物”分析方法对?效益和?经济性进行分析,利用Sima Pro软件对系统从生产到运行过程的环境效益进行评价。基于上述研究内容和研究方法,本文得到的结论如下:（1）在储配站调压系统天然气管道压力能的案例分析中,NGPE系统的?效率和热效率最高,系统发电成本和供冷成本最低,而且NGPE系统对环境影响相对最小。三种天然气管道压力能利用系统均会随季节出现明显变化。NGPE-ORC系统和NGPE-KC系统的?效率会随着季节的变化先增大后减少,在7月达到最大值;而NGPE系统的?效率变化趋势则是在5月和9月出现谷值。（2）在数据中心能源站内天然气管道压力能利用的案例分析中,虽然在NGPE-DES-CCS系统中的供冷量和发电量较NGPE-DES系统小,但其仍然满足分布式供能系统的需求,且可捕捉1858kg/h、纯度为99.9%的液态二氧化碳。NGPE-DES-CCS系统的?效率较NGPE-DES系统的更高,且NGPE-DES-CCS系统的总体环境效益要明显优于NGPE-DES系统,但前者?产物成本相较于后者更低。
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