徐 啸， 张 潇， 吴正勇， 邹 磊， 方 超， 芦丁豪

(1.江苏方天电力技术有限公司，南京 211000；2.东南大学 能源与环境学院，南京 211000；3.国家管网集团西气东输公司，江苏扬州 225000)

天然气远距离输送主要采用高压长输管道的形式，上游高压天然气经城市外围调压站降压后才能进入市区。上述的降压过程普遍采用节流阀实现，导致天然气压力能无法回收利用，从而造成巨大的能源浪费。因此，采用涡轮代替节流阀，利用高压天然气膨胀发电的技术得到广泛应用。然而，降压后的低温、低压气体会形成水合物而造成管道冰堵，甚至对设备造成损害。因此，经济而高效的预热手段是天然气膨胀发电系统稳定运行的关键所在。

针对上述问题，天然气预热技术得到广泛研究。在锅炉加热方面，Borelli等[1]利用燃气锅炉产生的热水来提供预热负荷，并通过两级膨胀将预热温度从85 ℃降低至55 ℃，节能率达4%。Zabihi等[2]采用一款新型温度控制器来降低预热锅炉的能耗，Hysys模拟结果表明预热成本每年可节约43 000美元。在太阳能利用方面，Arabkoohsar等[3]、Barone等[4]和Farzaneh等[5]分别借助太阳能集热器来减少预热锅炉的能耗，将系统的经济回收期依次降至3.5 a、4.5 a和5.5 a。在热泵应用方面，Xiong等[6]采用空气源热泵对膨胀后的天然气进行复热，实验结果表明，系统效率达37.02%。Ghezelbash等[7]对地源热泵预热天然气进行了热经济学研究，仿真结果表明新系统可节省燃料45.80%，回收期为6 a。Xu等[8]对燃气发动机驱动热泵预热天然气进行了实验研究并提出了基于无级变速器的控制策略，结果表明：预热热泵由电驱改为燃驱，可将热泵性能系数增大33.38%，系统平均利润率提升7.15倍。……