目前常用的天然氣管網(wǎng)壓力能回收利用方式包括發(fā)電和制冷兩個方面，主要應(yīng)用在發(fā)電、儲氣調(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。
圖1 高壓管網(wǎng)壓力能主要回收利用方式
1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產(chǎn)生的機械能來驅(qū)動發(fā)電機發(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，即利用氣化時產(chǎn)生的膨脹能量來發(fā)電。D.M.Shen等設(shè)計了一 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體積膨脹對外做功將機械能轉(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入中壓管網(wǎng)。
刁安娜等提出了利用螺桿膨脹機回收高壓調(diào)壓站的余壓用于發(fā)電的技術(shù)，同時描述了螺桿膨脹機關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)勢所在。王松嶺等設(shè)計了一種燃氣蒸氣聯(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)膨脹機膨脹驅(qū)動壓氣機，天然氣的溫度和壓力均降低，低溫的天然氣用來使壓氣機進氣和蒸汽輪機排氣降溫，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，提高了聯(lián)合循環(huán)的循環(huán)效率和能源的利用率。
2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)計了一種天然氣調(diào)壓過程工藝冷能用于空氣分離的工藝流程，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， 同時提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。
圖4 基于天然氣壓力能回收的空氣分離流程圖
壓力能用于廢舊橡膠低溫粉碎熊水強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，且燃氣具有需求量大的特點，可以確保冷能的供給，大大降低了工藝生產(chǎn)成本。
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行液化的工藝；為了提高液化天然氣的產(chǎn)率，美國Idaho國家實驗室提出天然氣經(jīng)透平膨脹做功，驅(qū)動壓縮機液化天然氣。
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輸出功率，驅(qū)動壓縮機，制得℃高品位的液化天然氣。該工藝生產(chǎn)的一方面可用作燃氣調(diào)峰，另一方面可以二次銷售給燃氣用戶，具有良好的實用性和經(jīng)濟性。
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)濟效益和社會效益。
圖7 氣波制冷機回收壓力能制冷的工藝流程
3壓力能用于儲氣調(diào)峰
由于受時段、季節(jié)和氣候的影響，城市燃氣用氣負荷波動性較大，為了給用戶持續(xù)供應(yīng)燃氣，每天都將面臨氣源調(diào)峰的巨大壓力。因此為了解決燃氣供需不均衡矛盾需 建設(shè)相應(yīng)的配套的燃氣調(diào)峰設(shè)施。目前國內(nèi)外主要使用壓縮天然氣（CNG）調(diào)峰方法，一般將CNG儲存在地下儲氣庫、儲氣罐、高壓管束、輸氣管道末端和城市 輸配管網(wǎng)中，同時吸附天然氣 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)具有儲氣量大和儲氣條件溫和的特點，已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。