目前常用的天然氣管網(wǎng)壓力能回收利用方式包括發(fā)電和制冷兩個(gè)方面，主要應(yīng)用在發(fā)電、儲(chǔ)氣調(diào)峰、液化、天然氣液化、海水淡化、冷水空調(diào)、冷庫、制冰、空氣分離、深冷粉碎、制備及輕烴分離等領(lǐng)域，如圖1所示。
壓力能用于發(fā)電技術(shù)
天然氣管網(wǎng)壓力能用于發(fā)電技術(shù)的基本原理即利用高壓天然氣膨脹降壓時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械能來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
日本東京電力公司利用天然氣壓差建設(shè)了一座發(fā)電站，這座發(fā)電站發(fā)電功率為7700 KW。天然氣壓差發(fā)電是一種氣體直接膨脹方式。東京電力公司也建設(shè)了“冷熱發(fā)電”發(fā)電站，即利用氣化時(shí)產(chǎn)生的膨脹能量來發(fā)電。D.M.Shen等設(shè)計(jì)了一 種管網(wǎng)壓力能直接膨脹發(fā)電的工藝，如圖2所示，管網(wǎng)中的高壓天然氣通過膨脹機(jī)體積膨脹對(duì)外做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能。膨脹降壓后的低溫天然氣經(jīng)輔熱器升溫至常溫后進(jìn)入中壓管網(wǎng)。
刁安娜等提出了利用螺桿膨脹機(jī)回收高壓調(diào)壓站的余壓用于發(fā)電的技術(shù)，同時(shí)描述了螺桿膨脹機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在。王松嶺等設(shè)計(jì)了一種燃?xì)庹魵饴?lián)合循環(huán)的工藝，如圖3所示。具體流程為：高壓天然氣經(jīng)膨脹機(jī)膨脹驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)，天然氣的溫度和壓力均降低，低溫的天然氣用來使壓氣機(jī)進(jìn)氣和蒸汽輪機(jī)排氣降溫，回收排煙中的部分余熱。此工藝避免了天然氣高壓管網(wǎng)壓力能的浪費(fèi)，提高了聯(lián)合循環(huán)的循環(huán)效率和能源的利用率。
圖3 基于天然氣壓力能回收的燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)工藝流程
壓力能用于制冷
高壓天然氣經(jīng)膨脹設(shè)備膨脹降壓后溫度降低，低溫的天然氣中蘊(yùn)含著巨大的冷能，因此，可以將天然氣調(diào)壓過程中巨大的冷能加以利用在空氣分離、深冷粉碎、天然氣液化、冷庫等方面。
壓力能用于空氣分離傳統(tǒng)的空氣分離工藝中主要包括冷卻器、廢氮循環(huán)冷卻器、后冷卻器及空壓機(jī)中間冷卻器等設(shè)備，在此工藝中，設(shè)備能耗約占空分成本的。鄭志等人設(shè)計(jì)了一種天然氣調(diào)壓過程工藝?yán)淠苡糜诳諝夥蛛x的工藝流程，如圖4所示。在不增加額外制冷設(shè)備的前提下，將高壓天然氣調(diào)壓過程中的冷能引入該工藝，不僅可以降低空分的單位能耗，而且減少過程中的用水量， 同時(shí)提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。
熊水強(qiáng)等研制提出了一種壓力能用于廢舊橡膠低溫粉碎的工藝（如圖5所示）， 一方面有效地回收了天然氣調(diào)壓過程中的壓力能，另一方面降低了廢舊橡膠粉碎的生產(chǎn)成本。該工藝流程由高壓天然氣預(yù)冷、壓力能制冷和冷能利用三部分組成。此 工藝僅需利用高壓天然氣的調(diào)壓冷能，不需要外加能量，且燃?xì)饩哂行枨罅看蟮奶攸c(diǎn)，可以確保冷能的供給，大大降低了工藝生產(chǎn)成本。
圖5 用于橡膠粉碎的高壓天然氣壓力能制冷裝置流程圖
壓力能用于天然氣液化
目前，高壓天然氣管網(wǎng)壓力能用于液化天然氣的研究主要有：俄羅斯LENGTRANSGAZ公司設(shè)計(jì)了天然氣液化工藝流程（NGGLU），此工藝采用渦流管節(jié) 流閥，天然氣液化比在2~4%之間，產(chǎn)率在100~500kg/h之間；Robert W開發(fā)了一種借助透平膨脹進(jìn)行液化的工藝；為了提高液化天然氣的產(chǎn)率，美國(guó)Idaho國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提出天然氣經(jīng)透平膨脹做功，驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)液化天然氣。
圖6是一種小型天然氣液化的工藝（如圖6所示），工藝流程：高壓天然氣通過渦輪膨脹機(jī)輸出功率，驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，制得℃高品位的液化天然氣。該工藝生產(chǎn)的一方面可用作燃?xì)庹{(diào)峰，另一方面可以二次銷售給燃?xì)庥脩簦哂辛己玫膶?shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。
羅東曉等提出了一種回收高壓天然氣壓 力能用于冷庫的工藝流程（如圖7所示），在原有調(diào)壓工藝上駁接一套壓力能利用的工藝路線，壓力能及冷能轉(zhuǎn)換設(shè)備及工藝路線均在調(diào)壓站內(nèi)，通過中間制冷劑將 冷能供應(yīng)給冷庫和空調(diào)的用戶。此制冷工藝不僅節(jié)約能源，而且解決了傳統(tǒng)工藝調(diào)壓過程中產(chǎn)生的噪音和安全隱患等問題，具有良好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
壓力能用于儲(chǔ)氣調(diào)峰
由于受時(shí)段、季節(jié)和氣候的影響，城市燃?xì)庥脷庳?fù)荷波動(dòng)性較大，為了給用戶持續(xù)供應(yīng)燃?xì)猓刻於紝⒚媾R氣源調(diào)峰的巨大壓力。因此為了解決燃?xì)夤┬璨痪饷苄? 建設(shè)相應(yīng)的配套的燃?xì)庹{(diào)峰設(shè)施。目前國(guó)內(nèi)外主要使用壓縮天然氣（CNG）調(diào)峰方法，一般將CNG儲(chǔ)存在地下儲(chǔ)氣庫、儲(chǔ)氣罐、高壓管束、輸氣管道末端和城市 輸配管網(wǎng)中，同時(shí)吸附天然氣 ANG、液化天然氣LNG和天然氣水合物（NGH）和其他調(diào)峰技術(shù)也在積極的探索研究中。表為CNG、ANG、LNG、NGH調(diào)峰技術(shù)的比較，其中，調(diào)峰 技術(shù)具有儲(chǔ)氣量大和儲(chǔ)氣條件溫和的特點(diǎn)，已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。
