1.本实用新型涉及天然气冷能回收技术领域，特别涉及一种天然气冷能的回收系统。


背景技术：

2.天然气分输站或天然气门站中的天然气一般通过调压撬调压后给下游用户供气，一方面，上游高压天然气在调压撬内降压的过程中会释放一定的压力能，另一方面，天然气降压后温度会大幅度降低，蕴含冷能，这种压力能和冷能对于一定的工艺或系统具有天然利用价值。
3.使用膨胀机回收天然气压力能时，天然气通过膨胀机后，内能、压力能下降，对外输出机械功；天然气在膨胀机内膨胀过后，天然气温度大幅下降，而为保证下游天然气管网输送正常，需将天然气的温度提升至5℃以上，如果直接采用其他热源或空气换热器对天然气进行加热，则会导致天然气的冷能被浪费。
4.可见，现有技术还有待改进和提高。


技术实现要素：

5.鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种天然气冷能的回收系统，可充分回收天然气膨胀后的高品位冷能以实现制冰，提高能源利用率。
6.为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：
7.一种天然气冷能的回收系统，包括控制装置、第一换热器、节流阀、压缩机和制冰机构，所述第一换热器上设置有用于实现天然气输入和输出的第一管道和第二管道，所述第一换热器上还设置有用于实现冷媒输入和输出的第三管道和第四管道，所述第四管道与所述节流阀的输入端连接，节流阀的输出端与所述制冰机构的输入端连接，制冰机构的输出端与所述压缩机的输入端连接，压缩机的输出端与所述第三管道连接；所述压缩机以及所述制冰机构分别与所述控制装置电性连接。
8.所述的天然气冷能的回收系统中，所述第一换热器包括第一壳体，所述第一壳体内水平地设置有若干第一换热管道，所述第一管道和第二管道分别与所述第一壳体的内腔道连通，所述第三管道和第四管道分别与所述第一换热管道连通。
9.所述的天然气冷能的回收系统中，还包括第二换热器和调节阀，所述第二换热器上设置有用于实现天然气输入和输出的第五管道和第六管道，所述第二换热器上还设置有用于实现水蒸气输入和输出的第七管道和第八管道，所述第五管道与所述第二管道连接；所述调节阀设置于所述第七管道上，所述调节阀与所述控制装置电性连接。
10.所述的天然气冷能的回收系统中，所述第二换热器包括第二壳体，所述第二壳体内水平地设置有若干第二换热管道，所述第五管道和第六管道分别与所述第二壳体的内腔连通，所述第七管道和第八管道分别与所述第二换热管道连通。
11.所述的天然气冷能的回收系统中，还包括膨胀发电机构，所述膨胀发电机构的天
然气输出端与所述第一管道连接。
12.所述的天然气冷能的回收系统中，所述膨胀发电机构包括膨胀机和发电机，所述膨胀机的天然气输出端与所述第一管道连接，所述膨胀机与所述发电机通过磁性联轴器同轴相连；所述膨胀机和发电机分别与所述控制装置电性连接。
13.所述的天然气冷能的回收系统中，所述制冰机构包括第三换热器和制冰室，所述第三换热器上设置有用于实现冷媒输入和输出的第九管道和第十管道，所述第九管道与所述节流阀的输出端连接，所述第十管道与所述压缩机的输入端连接；所述第三换热器上还设置有用于实现盐水输入和输出的第十一管道和第十二管道，所述第十一管道和第十二管道分别与所述制冰室连接。
14.所述的天然气冷能的回收系统中，所述第三换热器包括第三壳体，所述第三壳体内水平地设置有第三换热管道，所述第九管道和第十管道分别与所述第三换热管道连通，所述第十一管道以及所述第十二管道分别与所述第三壳体的内腔连通。
15.有益效果：
16.本实用新型提供了一种天然气冷能的回收系统，天然气膨胀后先经过第一换热器，天然气在第一换热器内与冷媒换热后输出至下游管路，冷媒回收天然气的冷能，再经过节流阀降压降温后进入制冷机构，即通过第一换热器和节流阀配合输出冷媒至制冰机构，可充分回收天然气膨胀后的高品位冷能以实现制冰，提高能源利用率。
附图说明
17.图1为本实用新型提供的回收系统的结构示意图；
18.图2为本实用新型提供的第一换热器和第三换热器的换热流程示意图；
19.图3为本实用新型提供的第一换热器的内部结构示意图。
20.主要元件符号说明：1-第一换热器、11-第一壳体、111-第一管道、112-第二管道、113-第三管道、114-第四管道、115-第一换热管道、2-节流阀、3-压缩机、4-制冰机构、41-第三换热器、5-第二换热器、51-第五管道、52-第六管道、53-第七管道、54-第八管道、6-调节阀、7-膨胀发电机构。
具体实施方式
21.本实用新型提供了一种天然气冷能的回收系统，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型作进一步详细说明。
22.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“安装”、“连接”等应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
23.请参阅图1至图3，本实用新型提供了一种天然气冷能的回收系统，包括控制装置、第一换热器1、节流阀2、压缩机3和制冰机构4，所述第一换热器1上设置有用于实现天然气输入和输出的第一管道111和第二管道112，所述第一换热器1上还设置有用于实现冷媒输入和输出的第三管道113和第四管道114，所述第四管道114与所述节流阀2的输入端连接，节流阀2的输出端与所述制冰机构4的输入端连接，制冰机构4的输出端与所述压缩机3的输入端连接，压缩机3的输出端与所述第三管道113连接；所述压缩机3以及所述制冰机构4分
别与所述控制装置电性连接；在一个实施例中，所述控制装置可以包括控制电路板，所述控制电路板上设置有stm32系列的控制芯片，所述控制装置用于控制压缩机3和制冰机构4开始或停止工作。
24.本技术公开的天然气冷能的回收系统，天然气膨胀做功后，温度一般会降低至-20℃至-40℃，即膨胀后的天然气具有高品位的冷能；降温后的天然气先经过第一换热器1，与来自压缩机3的冷媒换热后，天然气温度升高并输出至下游管路，冷媒回收天然气的冷能，再经过节流阀2降压降温后进入制冷机构，即通过第一换热器1和节流阀2配合输出冷媒至制冰机构4，可充分回收天然气膨胀后的高品位冷能以实现制冰，提高能源利用率；在一个实施例中，所述冷媒可以是r404a。
25.进一步地，请参阅图1至图3，所述第一换热器1包括第一壳体11，所述第一壳体11内水平地设置有若干第一换热管道115，所述第一管道111和第二管道112分别与所述第一壳体11的内腔连通，所述第三管道113和第四管道114分别与所述第一换热管道115连通；垂直流向的天然气与水平流向的冷媒充分接触换热，可有效回收天然气的冷能；在一个实施例中，所述第一换热器1为壳管式换热器，所述第一壳体11的内腔中从上往下均匀地设置有四根第一换热管道，所述第三管道113与位于第一壳体11内腔上方的两根第一换热管道连通，所述第四管道114与位于第一壳体11下方的两根第一换热管道连通。
26.进一步地，请参阅图1，所述回收系统还包括第二换热器5和调节阀6，所述第二换热器5上设置有用于实现天然气输入和输出的第五管道51和第六管道52，所述第五管道51与所述第二管道112连接，第一换热器1输出的天然气通过第二管道112和第五管道51进入第二换热器5内加热，加热后的天然气通过第六管道52输出至下游天然气管路；所述第二换热器5上还设置有用于实现水蒸气输入和输出的第七管道53和第八管道54，所述调节阀6设置于所述第七管道53上，所述调节阀6与所述控制装置电性连接；水蒸气通过第七管道53进入第二换热器5内，换热后的水蒸气通过第八管道54输出。
27.因制冰机构4在制冰过程中的冷负荷是不稳定的，因此，冷媒对第一换热器1内的天然气的吸热效果从大到小渐变，当对天然气的出口温度有硬性要求时，如天然气的出口温度必须为5℃以上时，需要配置第二换热器5对天然气进行加热；天然气的出口温度通过调节阀6进行调控，即通过调整调节阀6的开度以调整水蒸气的进气量，从而调整第二换热器5对天然气的加热效果；所述控制装置用于调整调节阀6的开度。
28.进一步地，所述第二换热器5包括第二壳体，所述第二壳体内水平地设置若干有第二换热管道，所述第五管道51和第六管道52分别与所述第二壳体的内腔连通，所述第七管道53和第八管道54分别与所述第二换热管道连通；在一个实施例中，所述第二换热器5的结构与第一换热器1的结构相同，所述第二换热器5可以为壳管式换热器，垂直流向的天然气与水平流向的水蒸气充分接触，可有效提高水蒸气对天然气的加热效果。
29.进一步地，请参阅图1，所述回收系统还包括膨胀发电机构7，所述膨胀发电机构7的天然气输出端与所述第一管道111连接，天然气在膨胀发电机构7膨胀做功后，通过第一管道111进入第一换热器1内。
30.进一步地，所述膨胀发电机构7包括膨胀机和发电机，所述膨胀机的天然气输出端与所述第一管道111连接，膨胀机的天然气输入端与上游天然气管路连接；所述膨胀机与所述发电机通过磁性联轴器同轴相连；所述膨胀机和发电机分别与所述控制装置电性连接，
所述控制装置用于控制膨胀机和发电机开始或停止工作；采用天然气膨胀做功的机械能带动发电机发电，可有效回收天然气的压力能，进一步提高能源利用率；此外，膨胀机与发电机通过磁性联轴器同轴相连，无需使用变速齿轮箱，降低了出现设备损坏问题的概率，且膨胀机的机械能输出轴即内转子轴实现了静态密封，降低了天然气向外泄露的可能性，提高了回收系统工作时的安全度。
31.进一步地，请参阅图2，所述制冰机构4包括第三换热器41和制冰室，所述第三换热器41上设置有用于实现冷媒输入和输出的第九管道和第十管道，所述第九管道与所述节流阀2的输出端连接，冷媒通过第九管道输入至第三换热器41；所述第十管道与所述压缩机3的输入端连接，换热后的冷媒通过第十管道输出至压缩机3；所述第三换热器41上还设置有用于实现盐水输入和输出的第十一管道和第十二管道，所述第十一管道和第十二管道分别与所述制冰室连接，盐水与冷媒换热后通过第十二管道进入制冰室，在制冰室内吸热后的盐水通过第十一管道进入第三换热器41内；所述制冰室内采用现有的盐水制冰原理进行制冰。
32.进一步地，所述第三换热器41包括第三壳体，所述第三壳体内水平地设置有第三换热管道，所述第九管道和第十管道分别与所述第三换热管道连通，所述第十一管道以及所述第十二管道分别与所述第三壳体的内腔连通；在一个实施例中，所述第三换热器41的结构与第一换热器1的结构相同，水平流向的冷媒与垂直流向的盐水充分接触，提高冷媒对盐水的降温效果。
33.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型的保护范围。