天然气压力能用于发电与制干冰的一体化工艺

doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.007

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2016, Vol. 44 ›› Issue (11): 41-48.doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2016.11.007

天然气压力能用于发电与制干冰的一体化工艺

徐文东¹ 陈仲¹ 李夏喜² 郉琳琳² 钱迪² 秦臻²

1．华南理工大学化学与化工学院//传热强化与过程节能教育部重点实验室，广东广州 510640; 2．北京市燃气集团有限责任公司，北京 100084

收稿日期:2015-12-24 修回日期:2016-06-23 出版日期:2016-11-25 发布日期:2016-10-04
通信作者: 徐文东( 1972-) ，男，博士生，副研究员，主要从事天然气的高效利用和强化传热研究． E-mail:wdxu@scut.edu.cn
作者简介:徐文东( 1972-) ，男，博士生，副研究员，主要从事天然气的高效利用和强化传热研究．
基金资助:
北京市重大科技项目( D151100005515001)

An Integrated Process of Using Pressure Energy of Natural Gas to Generate Electricity and Produce Dry Ice

XU Wen-dong¹ CHEN Zhong¹ LI Xia-xi² XING Lin-lin² QIAN Di² QIN Zhen²

1.School of Chemistry and Chemical Engineering//Key Laboratory of Heat Transfer Enhancement and Energy Conservation of the Ministry of Education,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China; 2.Beijing Gas Group Co.,Ltd.,Beijing 100084,China

Received:2015-12-24 Revised:2016-06-23 Online:2016-11-25 Published:2016-10-04
Contact: 徐文东( 1972-) ，男，博士生，副研究员，主要从事天然气的高效利用和强化传热研究． E-mail:wdxu@scut.edu.cn
About author:徐文东( 1972-) ，男，博士生，副研究员，主要从事天然气的高效利用和强化传热研究．
Supported by:
Supported by the Major Science and Technology Projects of Beijing( D151100005515001)

摘要/Abstract

摘要： 针对目前天然气管网压力能利用技术存在的问题和实际困难，结合干冰市场的需求现状，提出一种新型的天然气管网压力能用于发电与压缩制干冰的一体化工艺技术．该工艺通过膨胀、发电和压缩过程的耦合实现孤网电力平衡，系统操作弹性大，压力能利用效率高，干冰产出成本较低．结合某城市的用气情况分析得出: 当用户端的用电功率在发电机输出功率的30%～ 60%之间变化时，通过控制分流器，文中工艺的干冰生产率可稳定于84 kg /h; 对工艺各单元操作进行的分析和EUD 图像分析表明，该工艺的效率最高达59． 40%，膨胀机和压缩机的损较大，而两换热器为工艺的薄弱环节，需加强强化传热的工艺设计．

关键词: 天然气, 干冰, 耦合, 模拟, 优化设计, 热力学分析

Abstract:

In view of existing technical problems and practical difficulties in the process of utilizing the pressure energy of natural gas as well as dry ice market demands,a new integrated process of using the pressure energy of natural gas pipeline network to generate electricity and produce dry ice is proposed.This process can help realize the power balance of isolated networks by coupling the expansion,power generation and compression processes,and it has a flexible operation,a high utilization efficiency of pressure energy and a low cost of outputting dry ice.By using the proposed process to analyze the gas usage situation in a city,it is found that,when the users’power changes within the range of 30%～ 60% of the generator output power,this process can steadily produce 84 kg /h of dry ice through a splitter.By means of both the unit operation-based exergy analysis of the proposed process and the diagnosis of EUD,it is concluded that the exergy efficiency of the proposed process can reach up to 59.40%,and both the expander and the compressor have more exergy loss.In addition,two exchangers are the weak points of this process and it is,therefore,suggested that the design of heat transfer enhancement process should be further improved.

Key words: natural gas, dry ice, coupling, simulation, optimal design, thermodynamic analysis

徐文东陈仲李夏喜邢琳琳钱迪秦臻. 天然气压力能用于发电与制干冰的一体化工艺[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2016, 44(11): 41-48.

XU Wen-dong CHEN Zhong LI Xia-xi XING Lin-lin QIAN Di QIN Zhen. An Integrated Process of Using Pressure Energy of Natural Gas to Generate Electricity and Produce Dry Ice[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2016, 44(11): 41-48.

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天然气压力能用于发电与制干冰的一体化工艺

An Integrated Process of Using Pressure Energy of Natural Gas to Generate Electricity and Produce Dry Ice

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