一种用于废旧轮胎低温粉碎的高压天然气压力能制冷方法

摘要

本发明涉及用于废旧轮胎低温粉碎的高压天然气压力能制冷方法，在天然气调压站内通过膨胀机将高压天然气的压力能转换为机械功和冷能；利用制冷工质回收机械功和冷能，将机械功用来压缩制冷工质，通过优化设计换热网络，利用高压天然气膨胀产生的冷能来冷却压缩后的高压制冷工质，提高进入膨胀机的高压天然气的进气温度增加高压天然气膨胀产生的机械功；经保温管线，将冷却的高压制冷工质输送到废旧轮胎低温粉碎厂区，高压制冷工质通过工质膨胀机产生-100℃以下的低温冷能，高压制冷工质膨胀产生的机械功用于利用完冷能后的制冷工质的初步增压，再送回天然气调压站，形成制冷循环。具有有效利用能源，有效预防冰堵的优点，属于天然气压力能利用领域。

说明书

技术领域

本发明涉及天然气压力能利用领域，具体涉及一种用于废旧轮胎低温粉碎 的高压天然气压力能制冷方法。

背景技术

随着汽车工业的迅猛发展，我国轮胎年产量已超过1.5亿条，继美国、日本 之后居世界第三位，每年产生废旧轮胎已超过1亿条，并以每年两位数的速度 增长。大量废轮胎的堆积占用土地，不仅造成资源的浪费，而且由于废旧轮胎 为热固性的聚合物材料，很难发生降解，日益加剧的“黑色污染”给我国本已 脆弱的生态环境雪上加霜。另一方面，我国橡胶资源十分匮乏，橡胶原料主要 靠进口满足国民经济发展的需要。因此，废旧轮胎的循环利用，不仅有利于防 止废旧轮胎造成的“黑色污染”，而且有助于利用再生资源，摆脱生胶资源匮乏。

废旧轮胎的回收利用主要有热能利用、再生胶生产和胶粉制备这三种方法， 为避免产生二次污染问题，目前发达国家普遍采取将废旧橡胶粉碎制成胶粉加 以回收利用。胶粉直接或改性后可广泛应用于橡胶塑料制品、化工建材、公路 交通等领域，不仅可以替代部分生胶，而且能提高产品的某些性能。如高速公 路、飞机跑道采用添加胶粉改性的沥青，比普通路面可延长使用寿命1～3倍， 降低噪音50～70%，提高路面的耐热、耐寒性，增强防滑性，提高了安全系数， 而且可以节约建设投资。

废旧轮胎粉碎分为常温粉碎和低温粉碎两种。常温粉碎法设备简单，处理 量大，成本较低，但是生产的胶粉粒径较粗，一般在100目以下，主要用于性 能要求不高的制品，如生产再生胶、铺路沥青改性混和料、塑胶跑道、草坪、 地砖、低档鞋底料等，但若用于使用性能要求较高的材料和制品中（如热塑性 弹性体、特种防护涂料、子午线轮胎等）则必须采用100目以上的精细胶粉。 精细胶粉的生产只能采用低温冷冻粉碎，工艺过程需要大量的冷量。

目前，废旧轮胎的低温冷冻粉碎方法包括液氮冷冻粉碎法和空气涡轮膨胀机 制冷粉碎法。液氮冷冻粉碎法是采用-196.0℃的液氮喷淋来冷冻橡胶，然后再在 低温下将橡胶进行研磨粉碎；在中国发明专利ZL01107899.5中，青岛绿叶橡胶 有限公司开发的LY型液氮冷冻法采取粗胶粉与精细胶粉经过四级冷热交换的 方式来回收利用精细胶粉的冷能，生产1吨精细胶粉只需消耗0.32吨液氮，比 国外同类技术的液氮消耗量大幅降低。但是，由于液氮价格较贵，胶粉的生产 成本仍然较高，为了降低制冷成本，我国开发了空气涡轮膨胀机制冷粉碎法。

中国实用新型专利ZL86207494提出了一种空气涡轮连续制冷装置，通过空 气压缩、干燥，然后在涡轮中膨胀获得-100℃的低温空气，可以用于废旧轮胎的 低温冷冻粉碎。

中国实用新型专利ZL01273774.7也提供了一种空气涡轮制冷机，具有成本 低、效率高、深冷温度稳定性好以及贮运方便、对环境无污染等特点，可用于 橡胶低温粉碎。

中国发明专利ZL99100661.5提出了一种用废旧轮胎制备胶粉的方法，该专 利采取空气压缩、干燥，然后利用氟利昂制冷机多段制冷，然后通过透平机绝 热膨胀，获得-110℃～-130℃的冷空气，然后利用此冷空气将8～40目的胶粒冷冻 至玻璃化温度以下，再粉碎为精细胶粉。空气涡轮膨胀机制冷粉碎法比液氮冷 冻粉碎法的能耗更低，但是压缩空气仍然需要消耗大量的电能。

由于生产粒径愈小的超精细粉的冷冻温度要求更低，需要的冷能更多，生 产成本越高。由于生产成本较高，在工业发达国家，对废旧橡胶的回收和处理 有补贴。而我国生产微细和超微细胶粉主要采用空气膨胀制冷粉碎法和液氮低 温粉碎法，由于对废旧轮胎收购和处理无补贴，生产小粒径的精细胶粉因制冷 能耗高，导致成本居高不下，严重制约了100目以上精细胶粉下游产品的应用 技术的开发。因此，降低废旧轮胎低温粉碎工艺中的制冷成本，对于降低精细 胶粉生产成本，促进废旧轮胎循环利用产业的发展具有重要意义。

随着天然气产业的迅速发展，我国加快了天然气管网的建设，预计到2020 年我国将建成5万千米的天然气长输管线，天然气消费量将达到4000亿立方米。 为了减小天然气输送管线的管径，节省管材和施工费用，所以当前世界上天然 气的长输管线均采用高压输送。我国的大型天然气长输管线，如“西气东输一 线”、“陕京二线”、“西气东输二线”等的输气压力均达到10.0MPa，而已经建成 的几个进口LNG项目，其高压输气管线的压力也都在7.0MPa以上。目前天然 气的下游用户主要有燃气电厂、城市燃气、工商业用户等，其中燃气电厂中进 入燃气轮机发电的天然气要求压力在2.0MPa左右，而城市燃气的中压输气管网 压力一般都在0.5MPa以下。因此，高压管网中的天然气通常需要在分输站、城 市门站、天然气调压站等将进行降压才能供给用户使用。天然气在降压过程有 大量的压力能可以利用，100亿立方米高压天然气从8.0MPa降至0.5MPa可回 收利用的压力能可达到8.2亿千瓦时。目前，我国的天然气管道压力能利用率极 低，大量的压力能在门站、分输站和调压站中直接节流降压而损失了。因此， 充分利用天然气管网的压力能，可以减少能量损失，提高能源地利用效率，增 加管网运行的经济性。

高压天然气在膨胀降压的过程中，温度会降低，压力能会转化为冷能。现 有多种利用高压天然气压力能制冷的专利技术。

中国发明专利（申请）200810026979.4提出了一种利用高压天然气直接通 过无动力制冷机降压膨胀制冷的工艺流程，可以得到-40℃～-100℃之间的冷能。 由于该专利中采用直接膨胀，未利用膨胀过程产生的机械能，仅利用了膨胀产 生的冷能，故压力能的利用效率较低，不到50%。而且产生的冷能温度较高， 不容易获得-100℃以下的低温，不适合用于废旧轮胎的低温粉碎生产精细胶粉。 而且管道天然气膨胀降温过程中，当温度过低时天然气中的水分会析出结冰堵 塞设备和管道。根据国家标准《输气管道工程设计规范》(GB50251-2003)中规定: 进入输气管道的气体的水露点应比输送条件下最低环境温度低5℃。目前，我国 大部分管输天然气的水露点温度在夏季均在0℃以上，冬季约在-5℃～-15℃之间。 因此，直接降压膨胀至-40℃以下会造成较严重的冰堵现象。

中国发明专利200510037532.3和中国发明专利（申请）201210128345.6提 出了利用高压天然气压力能膨胀制冷液化天然气的工艺流程。此两个专利通过 预冷和膨胀制冷，可以产生-100℃以下的低温天然气。但是降温太低，管输天然 气同样易结冰产生冰堵现象，影响生产，需要投资昂贵的脱水、脱酸设施来降 低水和二氧化碳含量，运行成本也较高。

中国发明专利（申请）201110412697.X提出了一种利用管网天然气压力能 发电和制冰的方法。此方法中一方面利用高压天然气直接膨胀发电，另一方面 将天然气膨胀产生的低温用于制冰。此方法不仅利用了高压天然气膨胀产生的 机械能，而且可以利用产生的冷能。但此方法膨胀产生的冷能温度较高，一般 在-20～-30℃左右，无法用于废旧轮胎的低温粉碎。

从上述现有的报道可知，将废旧轮胎低温粉碎制成精细胶粉需要消耗-100℃ 以下温度的冷能，降低胶粉生产过程的制冷能耗和成本是废旧轮胎的大规模资 源化利用的关键。高压天然气膨胀不仅可以产生大量机械能，而且可以产生低 温冷能，但是由于大部分管输天然气水露点温度较高，为了防止降温导致设备 和管道产生冰堵，天然气膨胀降压后的温度不宜过低。因此，在废旧轮胎低温 粉碎工艺中如何充分的利用天然气管网的压力能产生-100℃以下的冷能，对于提 高天然气压力能的利用效率和降低废旧轮胎的低温粉碎成本具有非常重要的意 义。

发明内容

为了克服上述现有的高压天然气压力能利用方法中存在的效率较低、管输 天然气降温易产生冰堵现象、冷能温度较高，以及无法满足生产精细胶粉需求 的问题，本发明的目的在于提供一种用于废旧轮胎低温粉碎的高压天然气压力 能制冷方法，在防止管输天然气产生冰堵的前提下，充分利用高压天然气的压 力能制冷，为废旧轮胎低温粉碎装置提供-100℃以下温度的冷能，用于精细胶粉 的生产。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种用于废旧橡胶低温粉碎的高压天然气压力能制冷方法，包括以下操作步 骤：首先是在天然气调压站内通过膨胀机将高压天然气的压力能转换为机械功和 冷能；然后利用制冷工质为媒介回收高压天然气膨胀产生的机械功和冷能，一方 面将机械功用来压缩制冷工质使其成为高压制冷工质，另一方面通过优化设计换 热网络，利用高压天然气膨胀产生的冷能来冷却压缩后的高压制冷工质，而且可 以提高进入膨胀机的高压天然气的进气温度，增加高压天然气膨胀产生的机械 功；接着利用保温管线，将冷却的高压制冷工质输送到天然气调压站外的废旧轮 胎低温粉碎厂区，然后高压制冷工质通过工质膨胀机膨胀产生废旧轮胎低温粉碎 过程所需的-100℃以下的低温冷能，同时高压制冷工质膨胀产生的机械功用于利 用完冷能后的制冷工质的初步增压，然后再通过保温管线将初步增压后的制冷工 质输送回天然气调压站，形成制冷循环。

一种用于废旧轮胎低温粉碎的高压天然气压力能制冷方法，包括以下步骤：

a.高压天然气流量调控：

由上游高压管网输送到天然气调压站的高压天然气，其压力在1.6MPa（绝 对压力，下文出现的压力均为绝对压力）以上；高压天然气进入天然气调压站 后被分成两股：一股为调压天然气流，其先经流量阀A后进入常规调压器中降 压至0.4～0.5MPa，然后进入中压管网；另一股为制冷天然气流，其经流量阀B 后进入压力能利用装置，为废旧轮胎低温粉碎装置提供所需的冷能；当下游天 然气用量发生波动或废旧轮胎低温粉碎装置需冷量发生变化时，通过调节流量 阀A和流量阀B，即可同时满足下游用户的用气需求和废旧轮胎低温粉碎装置 的冷能需求；

b.高压天然气压力能回收：

步骤a中经过流量阀B的制冷天然气流先通过换热器A与从低压工质压缩 机流出并通过保温管线输送到天然气调压站的低压制冷工质换热，再通过换热 器B与从中压工质压缩机流出的中压制冷工质换热，获得热量后温度升高至 50～100℃；制冷天然气流然后进入天然气高压膨胀机中膨胀进行降压，天然气 高压膨胀机输出的机械功用于驱动中压工质压缩机，同时从天然气高压膨胀机 流出的天然气温度降低，通过调节天然气高压膨胀机的出口压力使其温度高于 天然气的水露点（夏季高于0℃，冬季高于-5℃）；当从天然气高压膨胀机流出 的天然气压力仍高于中压管网的输配压力时，此制冷天然气流再经换热器C与 从换热器A中流出的低压制冷工质换热，以及经换热器D与从高压工质压缩机 流出的高压制冷工质换热，吸收热量后，制冷天然气流的温度升高至20～60℃； 然后制冷天然气流进入天然气中压膨胀机中膨胀降压至0.4～0.6MPa，天然气中 压膨胀机输出的机械功用于驱动高压工质压缩机，同时从天然气中压膨胀机流 出的制冷天然气流温度降低，但其温度仍高于天然气的水露点；此后，制冷天 然气流依次在换热器E内与从换热器D中流出的高压制冷工质换热，在换热器 F内与从换热器B流出的中压制冷工质换热，制冷天然气流的温度升高至10℃ 以上后进入中压管网；

c.用于废旧轮胎低温粉碎的工质制冷循环：

低温制冷工质在废旧轮胎低温粉碎装置中释放冷能用于废旧轮胎的预冷、冷 冻和低温粉碎，温度升高至常温，压力接近常压；该常压制冷工质经低压工质压 缩机增压至0.2～0.4MPa，温度升高至90～150℃，成为低压制冷工质；低压制 冷工质通过保温管线从废旧轮胎低温粉碎厂区输送到邻近的天然气调压站内，低 压制冷工质先在换热器A中与从流量阀B流出的制冷天然气流换热，温度降低 至比从流量阀B流出的制冷天然气流高10～25℃，然后经换热器C与从天然气 高压膨胀机中流出的制冷天然气流换热，低压制冷工质温度进一步降低至10～ 30℃，然后再经中压工质压缩机增压成为中压制冷工质，其压力和温度由天然气 高压膨胀机的输出功大小决定；从中压工质压缩机出来的中压制冷工质在换热器 B内与从换热器A中流出的制冷天然气流换热，温度降低至30～60℃，然后在 换热器F内与从换热器E中流出的中压天然气流换热，温度进一步降低至10～ 40℃；降温后的中压制冷工质进入高压工质压缩机增压至2.5～3.5MPa，成为高 压制冷工质，高压制冷工质的温度和压力由天然气中压膨胀机的输出功大小决 定；高压制冷工质再经换热器D与从换热器C中流出的制冷天然气流换热，以 及经换热器E与从天然气中压膨胀机流出的中压天然气流进行换热，高压制冷工 质的温度降低至10～40℃；冷却的高压制冷工质通过保温管线输送到废旧轮胎低 温粉碎厂区，然后经工质膨胀机膨胀至0.15～0.20MPa，温度降低至-100℃以下， 此低温制冷工质送入废旧轮胎低温粉碎装置，用于废旧轮胎的预冷、冷冻和低温 粉碎，同时工质膨胀机膨胀输出的机械功用于驱动低压工质压缩机，形成工质制 冷循环。

进入天然气调压站的高压天然气压力处于1.6～10.0MPa的范围；使用的膨 胀机数量为一个或两个；当进入天然气调压站的高压天然气压力在2.0～10.0MPa 时，需使用两个膨胀机，包括天然气高压膨胀机和天然气中压膨胀机，高压天 然气依次经过两级降压，压力降低至中压管网的输气压力；且天然气高压膨胀 机和天然气中压膨胀机的出口温度高于天然气的水露点；当进入天然气调压站 的高压天然气压力在1.6～2.0MPa时，只需使用一个膨胀机，该膨胀机为天然气 高压膨胀机，高压天然气经过一级降压，压力降低至中压管网的输气压力；且 通过调节流过膨胀机的天然气的流量和制冷工质的流量来控制天然气高压膨胀 机的出口温度，使之高于天然气的水露点。

膨胀机和工质膨胀机为透平膨胀机或螺杆膨胀机。

制冷工质为氮气、氩气或空气；当制冷工质为空气时，空气与高压天然气 通过水作为换热媒介来进行间接换热，水先从高温的制冷工质中吸收热量，然 后再用于加热高压天然气。

制冷工质经低压工质压缩机、中压工质压缩机和高压工质压缩机三级压缩 增压；低压工质压缩机由工质膨胀机产生的机械功驱动；当使用两个膨胀机时， 中压工质压缩机由天然气高压膨胀机产生的机械功驱动，高压工质压缩机由天 然气中压膨胀机产生的机械功驱动；当使用一个膨胀机时，中压工质压缩机和 高压工质压缩机均由天然气高压膨胀机产生的机械功驱动。

制冷工质压缩增压产生的热能全部通过换热器用于加热通过膨胀机的天然 气，而高压天然气膨胀产生的冷能全部通过换热器用于制冷工质压缩后的冷却。

高压天然气分为两股，一股由流量阀A控制进入常规调压器后再进入中压 管网供用户使用，一股由流量阀B控制进入膨胀机。

制冷工质在废旧轮胎低温粉碎厂区产生的冷能温度，一方面可以通过调节 流量阀B的开度来控制天然气的流量来调节，另一方面可以通过调节制冷工质 的循环量来调节；增大天然气的流量和降低制冷工质的流量以降低冷能温度， 降低天然气的流量和增大制冷工质的流量以升高冷能温度。

高压天然气压力能的膨胀制冷和回收过程设置在天然气调压站区域，制冷 工质的膨胀制冷、废旧轮胎低温粉碎装置的冷能利用和利用完冷能后的制冷工 质的初步增压过程设置在天然气调压站外的废旧轮胎低温粉碎厂区，该两个区 域通过制冷工质的输送来连接，实现能量的传递。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）本发明采用的用于废旧轮胎低温粉碎的高压天然气压力能制冷方法是 基于能量相互转换的原理，利用压力能通过膨胀机膨胀可以产生低温冷能和机 械功，而且机械功大于冷能的特性，同时克服了因高压天然气膨胀后温度必须 高于其水露点而无法直接产生废旧轮胎低温粉碎所需的-100℃以下的低温冷能 的缺点，提出了一种利用制冷工质同时回收高压天然气膨胀产生的机械功和冷 能的制冷方法，不仅能够全部回收高压天然气膨胀产生的机械功和冷能，而且 可以产生-100℃以下的低温冷能用于废旧轮胎的低温粉碎，为废旧轮胎的低温粉 碎提供廉价的冷源，促进废旧橡胶资源的循环利用。

（2）本发明通过换热网络的优化设计，使得制冷工质压缩产生的热能和高 压的制冷天然气流膨胀产生的冷能得到梯级利用，一方面通过回收制冷工质压 缩产生的热能用于提高进入天然气高压膨胀机和天然气中压膨胀机的进气温 度，增加制冷天然气流膨胀产生的机械功，另一方面利用制冷天然气流膨胀产 生的冷能冷却制冷工质，可以节约制冷工质压缩后所需的冷却设施的投资和操 作费用，降低制冷工质循环制冷过程的运行成本。

（3）本发明通过制冷工质为纽带，将高压天然气压力能的膨胀制冷和回收 过程设置在天然气调压站区域，而制冷工质的膨胀制冷和废旧轮胎低温粉碎装 置的冷能利用环节设置在天然气调压站外的废旧轮胎低温粉碎厂区，避免两个 环节设在同一区域而导致在消防、安全和用地等方面的相互干扰，有利于安全 生产和管理。而且制冷工质均在常温以上进行输送，避免直接输送低温工质产 生的冷能损失。

（4）本发明通过回收利用高压天然气管网的压力能为废旧轮胎低温粉碎装 置提供的-100℃以下的低温冷能，不需要外界消耗其他能量，制冷能耗很低。同 时，通过系统的优化设计，利用高压天然气压力能的制冷方法具有较强的操作 柔性，在天然气调压站的高压天然气流量波动和废旧轮胎低温粉碎装置生产负 荷波动时，均能够正常操作。整个过程无需外界提供热源和冷源，而且可以保 障高压天然气膨胀降压过程中温度始终高于水露点，避免产生冰堵现象。

（5）本发明采用一个或两个膨胀机进行降压，适用范围广。当采用两个膨 胀机两级降压时，避免从高压直接一次降压到中压天然气管网输气压力，导致 因膨胀比过大而使得膨胀后的天然气温度低于其水露点温度，产生结冰堵塞设 备和管道的情况；当采用一个膨胀机一级降压时，可直接在利用天然气高压膨 胀机直接膨胀至中压天然气管网的输气压力，精简压力能利用装置的结构。

（6）当采用取之不尽、用之不绝的空气作为制冷工质时，为了避免换热过 程中因设备故障使空气与天然气混合发生安全事故，所以空气与制冷天然气流 通过水作为换热媒介来进行间接换热，有效保证操作安全。

附图说明

图1是本发明方法实施例一的操作流程图

图2是本发明方法实施例二的操作流程图；

图3是本发明方法实施例三的操作流程图；

图4是本发明方法实施例四的操作流程图；

其中：1-流量阀A；2-常规调压器；3-流量阀B；4,5,7,8,10,11-换热器 A,B,C,D,E,F；6-天然气高压膨胀机；9-天然气中压膨胀机；12-中压工质压缩机； 13-高压工质压缩机；14,17-保温管线；15-高压工质膨胀机；16-低压工质压缩机； 18,19,20,21-水/空气换热器A,B,C,D；22为废旧轮胎低温粉碎装置。

物流图示如下：

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式 不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。

实施例一

一种用于废旧轮胎低温粉碎的高压天然气压力能制冷方法，其工艺流程如 图1所示，采用两个膨胀机对高压天然气实现二级降压，制冷工质选用氮气。

从天然气主干管网（高压管网）输送到城市天然气调压站的高压天然气压 力为4.0MPa（绝对压力），温度为15.0℃，其体积组成为：甲烷94.844%，乙烷 2.353%，丙烷0.309%，丁烷0.079%，戊烷0.042%，己烷0.032%，氮1.656%， 二氧化碳0.655%，水0.03%；该管输天然气在4.0MPa下的水露点为5.0℃，0.5MPa 时的水露点为-15.0℃。在天然气调压站内，4.0MPa的高压天然气需要被降压至 0.5MPa后进入城市中压天然气管网（中压管网），平均处理量为5.0万标准立方 米/时，夜间的最低处理量为2.5万标准立方米/时，现利用其中2.0万标准立方 米/时的高压天然气调压释放的压力能用于生产-100℃以下的低温冷能，为天然 气调压站外的废旧轮胎低温粉碎装置提供冷源。废旧轮胎低温粉碎装置的制冷 工质选用氮气，循环流量为7000标准立方米/时。天然气高压膨胀机、天然气中 压膨胀机、低压工质压缩机、中压工质压缩机和高压工质压缩机等设备的等熵 效率取0.8，机械效率取0.95。

一种用于废旧轮胎低温粉碎的高压天然气压力能制冷方法的具体步骤如 下：

（1）天然气流量调控

由上游主干高压管网输送到天然气调压站的4.0MPa高压天然气，其流量为 5.0万标准立方米/时。高压天然气进入天然气调压站后被分成两股：一股为调压 天然气流，流量为3.0万标准立方米/时，其先经流量阀A后进入常规调压器中 降压至0.5MPa，然后进入天然气中压管网；另一股为制冷天然气流，流量为2.0 万标准立方米/时，其经流量阀B后进入压力能利用装置，为废旧轮胎低温粉碎 装置提供所需的冷能；因下游天然气用量波动会导致天然气调压站的天然气处 理量昼夜间在2.5～6.0万标准立方米/时波动，通过调节流量阀A和流量阀B， 使制冷天然气流的流量保持不变，而调压天然气流在0.5～4.0万标准立方米/时间 变化，在保持下游用户的用气需求的同时，满足废旧轮胎低温粉碎装置的冷能 供应。

（2）高压天然气压力能回收

步骤（1）中经过流量阀B的制冷天然气流2.0万标准立方米/时先进入换热 器A内与从低压工质压缩机流出并通过保温管线输送到天然气调压站的低压氮 气换热，从7000标准立方米/时、124.7℃的低压氮气吸收227.7kW热量后，制 冷天然气流的温度从15.0℃升高至37.2℃，在换热器A中制冷天然气流的压降 为0.05MPa，压力从4.0MPa降低至3.95MPa。从换热器A中流出的制冷天然气 流进入换热器B内与从中压工质压缩机流出的1.23MPa、236.7℃的中压氮气换 热，吸收467.1kW热量后制冷天然气流的温度从37.2℃升高至82.8℃，因在换 热器B中有压力损失，制冷天然气流的压力从3.95MPa降低至3.90MPa。然后 此制冷天然气流进入天然气高压膨胀机中膨胀降压至1.10MPa，天然气高压膨胀 机输出的功为585.3kW，用于驱动中压工质压缩机；而膨胀后的制冷天然气流 温度降低至7.5℃，高于此时天然气的水露点温度-6.5℃，无游离水析出；此制 冷天然气流再经换热C与从换热器A中流出的0.24MPa、35.0℃的低压氮气换 热，吸收43.1kW热量后温度升高至12.1℃；制冷天然气流克服换热器C中的压 力损失0.01MPa后压力降至1.09MPa，然后再进入换热器D与从高压工质压缩 机流出的136.1℃、2.88MPa高压氮气换热，吸收285.8kW的热量后温度升高至 42.8℃；制冷天然气流克服换热器D中的压降0.30MPa，然后进入天然气中压膨 胀机中膨胀至0.55MPa，天然气中压膨胀机输出的功295.3kW用于驱动高压工 质压缩机，从天然气中压膨胀机流出的制冷天然气流温度降低至6.3℃，仍高于 其水露点-14.0℃，无游离水析出。此制冷天然气流依次在换热器E内与从换热 器D中流出的27.0℃高压氮气换热、在换热器F内与从换热器B流出的55.0℃ 中压氮气换热，制冷天然气流分别从换热器E和F中获得热量31.6kW和77.2kW 后温度升高至18.1℃，同时克服换热器E、F中的压降共0.05MPa，制冷天然气 流的压力降低至0.50MPa后进入城市中压天然气管网（中压管网）。

（3）用于废旧轮胎低温粉碎的工质制冷循环

7000标准立方米/时、-118.6℃、0.15MPa的低温氮气在废旧轮胎低温粉碎 装置中释放冷能用于废旧轮胎的预冷、冷冻和低温粉碎，温度升高至10.0℃， 压力为0.11MPa；该常压氮气经低压工质压缩机增压至0.29MPa，温度升高至 124.7℃，成为低压氮气；低压氮气通过管道从废旧轮胎低温粉碎厂区输送到约 1kM外的天然气调压站内，克服流动阻力约0.02MPa；低压氮气先在换热器A 中与从流量阀B流出的15℃、4.0MPa制冷天然气流换热，释放227.7kW热量 后温度降低至35.0℃，然后经换热器C与从天然气高压膨胀机中流出的制冷天 然气流换热，低压氮气释放43.1kW热量后温度进一步降低至18.0℃，然后再经 中压工质压缩机增压至1.23MPa成为中压氮气；中压工质压缩机耗功约 585.3kW，从中压工质压缩机出来的中压氮气温度升高至236.7℃，然后在换热 器B内与从换热器A中流出的37.2℃制冷天然气流换热，释放467.1kW热量后 温度降低至55.0℃，然后再进入换热器F内与从换热器E中流出的9.6℃、 0.52MPa的制冷天然气流换热，换热量为77.2kW，温度进一步降低至25.0℃； 降温后的中压氮气进入高压工质压缩机增压至2.88MPa成为高压氮气，高压工 质压缩机耗功约295.3kW；高压氮气的温度约为136.1℃，其依次经换热器D与 从换热器C中流出的12.1℃、1.09MPa制冷天然气流，以及经换热器E与从天 然气中压膨胀机流出的6.3℃、0.55MPa的制冷天然气流进行换热，在换热器D 中释放285.7kW热量，温度降低至27.0℃，而在换热器E中释放31.6kW热量 而进一步被冷却至15.0℃；然后此被冷却的高压氮气通过保温管线输送到1kM 外的废旧轮胎低温粉碎厂区，经工质膨胀机膨胀至0.15MPa，氮气温度降低至 -118.6℃，同时可以输出305.4kW机械功用于驱动低压工质压缩机，形成工质制 冷循环。循环制冷的氮气物流在保温管道输送的往返压降均为0.03MPa，在换热 器A、B、C、D、E、F中的压降分别为0.02MPa、0.05MPa、0.01MPa、0.03MPa、 0.03MPa和0.02MPa。

从工质膨胀机输出的-118.6℃低温氮气送入废旧轮胎低温粉碎装置，可为废 旧轮胎的预冷、冷冻和低温粉碎等共计提供326.8kW冷能，相当于2.83吨/时液 氮提供的冷量。按照目前常规方法生产1吨精细胶粉需消耗1吨液氮进行折算， 在天然气调压站回收2.0万标准立方米/时、4.0MPa高压天然气的压力能制冷可 以满足生产2.83吨/时精细胶粉的冷能需求，按照每年运行8000小时计算，每 年可生产精细胶粉2.26万吨，可处理废旧轮胎约180～230万条废旧轮胎，环保 和资源循环利用效益明显。相对于采用液氮冷冻粉碎法，每年可以节约2.26万 吨液氮，节能价值约1400万元/年。而比采用空气涡轮膨胀制冷，可节约工质压 缩机功耗约898kW，每年可节约电能约718.4万kWh，节能价值约574.7万元。

实施例二

一种用于废旧轮胎低温粉碎的高压天然气压力能制冷方法，其工艺流程如 图2所示，采用一个膨胀机，制冷工质为氮气。

从天然气主干管网（高压管网）输送到城市天然气调压站的天然气压力为 1.6MPa（绝对压力），温度为15.0℃，其体积组成为：甲烷94.844%，乙烷2.353%， 丙烷0.309%，丁烷0.079%，戊烷0.042%，己烷0.032%，氮1.656%，二氧化碳 0.655%，水0.03%；该管输天然气在1.6MPa下的水露点为-2.7℃，0.5MPa时的 水露点为-15.0℃。在天然气调压站内，1.6MPa的高压天然气需要被降压至 0.5MPa后进入城市中压天然气管网（中压管网），平均处理量为4.0万标准立方 米/时，夜间的最低处理量为2.3万标准立方米/时，现利用其中2.0万标准立方 米/时的高压天然气调压释放的压力能用于生产-100℃以下的低温冷能，为天然 气调压站外的废旧轮胎低温粉碎装置提供冷源。废旧轮胎低温粉碎装置的制冷 工质选用氮气，循环流量为3800标准立方米/时。天然气高压膨胀机、低压工质 压缩机、中压工质压缩机和高压工质压缩机等设备的等熵效率取0.8，机械效率 取0.95。

一种用于废旧轮胎低温粉碎的高压天然气压力能制冷方法的具体步骤如 下：

（1）天然气流量调控

由上游主干高压管网输送到天然气调压站的1.6MPa高压天然气，其流量为 4.0万标准立方米/时。高压天然气进入天然气调压站后被分成两股：一股为调压 天然气流，流量为2.0万标准立方米/时，其先经流量阀A后进入常规调压器中 降压至0.5MPa，然后进入中压管网；另一股为制冷天然气流，流量为2.0万标 准立方米/时，其经流量阀B后进入压力能利用装置，为废旧轮胎低温粉碎装置 提供所需的冷能；因下游天然气用量波动会导致天然气调压站的天然气处理量 昼夜间在2.3～5.0万标准立方米/时波动，通过调节流量阀A和流量阀B，使制 冷天然气流的流量保持不变，而调压天然气流在0.3～3.0万标准立方米/时间变 化，在保持下游用户的用气需求的同时，满足废旧轮胎低温粉碎装置的冷能供 应。

（2）高压天然气压力能回收

步骤（1）中经过流量阀B的制冷天然气流2.0万标准立方米/时先进入换热 器A内与从低压工质压缩机流出并通过保温管线输送到天然气调压站的低压氮 气换热，从3800标准立方米/时、130.4℃的低压氮气吸收131.5kW热量后，制 冷天然气流的温度从15.0℃升高至29.2℃，在换热器A中制冷天然气流的压降 为0.03MPa，压力从1.6MPa降低至1.57MPa。从换热器A中流出的制冷天然气 流进入换热器B内与从中压工质压缩机流出的0.89MPa、190.5℃的中压氮气换 热，吸收202.1kW热量后制冷天然气流的温度从29.2℃升高至50.0℃，因在换 热器B中有0.03MPa压降，制冷天然气流的压力降低至1.54MPa。然后此制冷 天然气流再进入换热器D内与从高压工质压缩机流出的2.92MPa、209.0℃的高 压氮气换热，吸收203.7kW热量后制冷天然气流的温度进一步升高至71.0℃， 制冷天然气流在换热器D中的压降为0.03MPa，制冷天然气流的压力降低至 1.51MPa。然后，制冷天然气流进入天然气高压膨胀机中膨胀降压至0.55MPa， 天然气高压膨胀机输出的功为476.7kW，用于同时驱动中压工质压缩机和高压 工质压缩机，两个压缩机的功耗均为238.4kW；而膨胀后的制冷天然气流温度 降低至13.1℃，高于此时天然气的水露点温度-14.0℃，无游离水析出；此制冷 天然气流再进入换热C与从换热器A中流出的0.26MPa、35.0℃的低压氮气换 热，吸收12.4kW热量后温度升高至14.4℃；制冷天然气流克服换热器C中的压 力损失0.01MPa后压力降至0.54MPa，然后再进入换热器E与从换热器D中流 出的65.0℃、2.90MPa高压氮气换热，吸收54.4kW的热量后温度升高至20.2℃， 同时克服换热器E中的压降共0.04MPa，制冷天然气流的压力降低至0.50MPa 后进入城市中压天然气管网（中压管网）。

（3）用于废旧轮胎低温粉碎的工质制冷循环

3800标准立方米/时、-112.5℃、0.15MPa的低温氮气在废旧轮胎低温粉碎 装置中释放冷能用于废旧轮胎的预冷、冷冻和低温粉碎，温度升高至10.0℃， 压力为0.11MPa；该常压氮气经低压工质压缩机增压至0.31MPa，温度升高至 130.4℃，成为低压氮气；低压氮气通过管道从废旧轮胎低温粉碎厂区输送到约 1kM外的天然气调压站内，克服流动阻力约0.03MPa；低压氮气先在换热器A 中与从流量阀B流出的15℃、1.60MPa制冷天然气流换热，释放131.5kW热量 后温度降低至35.0℃，然后经换热器C与从天然气高压膨胀机中流出的制冷天 然气流换热，低压氮气释放12.4kW热量后温度进一步降低至26.0℃，然后再经 中压工质压缩机增压至0.89MPa成为中压氮气；中压工质压缩机耗功约 238.4kW，从中压工质压缩机出来的中压氮气温度升高至190.5℃，然后在换热 器B内与从换热器A中流出的29.2℃制冷天然气流换热，释放202.1kW热量后 温度降低至45.0℃，然后再进入高压工质压缩机增压至2.92MPa成为高压氮气， 高压工质压缩机耗功约238.4kW；高压氮气的温度约为209.0℃，然后进入换热 器D内与从换热器B中流出的50.0℃、1.54MPa制冷天然气流换热，换热量为 203.7kW。从换热器D流出的高压氮气温度约为65.0℃，然后进入换热器E与 从换热器C中流出的14.4℃、0.54MPa的制冷天然气流进行换热，换热负荷为 54.5kW，高压氮气温度降低至27.0℃，压力为2.86MPa；然后此高压氮气通过 保温管线输送到1kM外的废旧轮胎低温粉碎厂区，经工质膨胀机膨胀至 0.15MPa，氮气温度降低至-112.5℃，同时可以输出174.1kW机械功用于驱动低 压工质压缩机，形成工质制冷循环。循环制冷的氮气物流在保温管道输送的往 返压降均为0.03MPa，在换热器A、B、C、D、E中的压降分别为0.02MPa、0.02MPa、 0.01MPa、0.02MPa、0.01MPa。

从工质膨胀机输出的-112.5℃低温氮气送入废旧轮胎低温粉碎装置，可为废 旧轮胎的预冷、冷冻和低温粉碎等共计提供169kW冷能，相当于1.46吨/时液 氮提供的冷量。按照目前常规方法生产1吨精细胶粉需消耗1吨液氮进行折算， 在天然气调压站回收2.0万标准立方米/时、1.6MPa高压天然气的压力能制冷可 以满足生产1.46吨/时精细胶粉的冷能需求，按照每年运行8000小时计算，每 年可生产精细胶粉1.17万吨，可处理废旧轮胎约95～120万条废旧轮胎，环保 和资源循环利用效益明显。相对于采用液氮冷冻粉碎法，每年可以节约1.17万 吨液氮，节能价值约700万元/年。而比采用空气涡轮膨胀制冷，可节约工质压 缩机功耗约487.5kW，每年可节约电能约390万kWh，节能价值约312万元。

实施例三

一种用于废旧轮胎低温粉碎的高压天然气压力能制冷方法，其工艺流程如 图3所示，采用两个膨胀机，制冷工质为空气。

从天然气主干管网（高压管网）输送到城市天然气调压站的天然气压力为 4.0MPa（绝对压力），温度为15.0℃，其体积组成为：甲烷94.844%，乙烷2.353%， 丙烷0.309%，丁烷0.079%，戊烷0.042%，己烷0.032%，氮1.656%，二氧化碳 0.655%，水0.03%；该管输天然气在4.0MPa下的水露点为5.0℃，0.5MPa时的 水露点为-15.0℃。在天然气调压站内，4.0MPa的高压天然气需要被降压至 0.5MPa后进入城市中压天然气管网（中压管网），平均处理量为4.0万标准立方 米/时，夜间的最低处理量为2.5万标准立方米/时，现利用其中2.0万标准立方 米/时的高压天然气调压释放的压力能用于生产-100℃以下的低温冷能，为天然 气调压站外的废旧轮胎低温粉碎装置提供冷源。废旧轮胎低温粉碎装置的制冷 工质选用空气，循环流量为6500标准立方米/时，采用水作为空气和天然气换热 的中间媒介。天然气高压膨胀机、天然气中压膨胀机、低压工质压缩机、中压 工质压缩机和高压工质压缩机等设备的等熵效率取0.8，机械效率取0.95。

一种用于废旧轮胎低温粉碎的高压天然气压力能制冷方法的具体步骤如 下：

（1）天然气流量调控

由上游主干高压管网输送到天然气调压站的4.0MPa高压天然气，其流量为 4.0万标准立方米/时。高压天然气进入天然气调压站后被分成两股：一股为调压 天然气流，流量为2.0万标准立方米/时，其先经流量阀A后进入常规调压器中 降压至0.5MPa，然后进入中压天然气管网；另一股为制冷天然气流，流量为2.0 万标准立方米/时，其经流量阀B后进入压力能利用装置，为废旧轮胎低温粉碎 装置提供所需的冷能；因下游天然气用量波动会导致天然气调压站的天然气处 理量昼夜间在2.5～6.0万标准立方米/时波动，通过调节流量阀A和流量阀B， 使制冷天然气流的流量保持不变，而调压天然气流在0.5～4.0万标准立方米/时间 变化，在保持下游用户的用气需求的同时，满足废旧轮胎低温粉碎装置的冷能 供应。

（2）高压天然气压力能回收

步骤（1）中经过流量阀B的制冷天然气流2.0万标准立方米/时先进入换热 器A内与从水/空气换热器A中流出的4.5吨/时、56.9℃循环水换热，从循环水 吸收152.1kW热量后，制冷天然气流的温度从15.0℃升高至29.8℃，在换热器 A中制冷天然气流的压降为0.03MPa，压力从4.0MPa降低至3.97MPa。从换热 器A中流出的制冷天然气流进入换热器B内与从水/空气换热器B中流出的4.5 吨/时、90.9℃的循环水换热，吸收283.3kW热量后制冷天然气流的温度从29.8℃ 升高至57.6℃，因在换热器B中有压力损失，制冷天然气流的压力从3.97MPa 降低至3.94MPa。然后此制冷天然气流进入天然气高压膨胀机中膨胀降压至 1.50MPa，天然气高压膨胀机输出的功为421.1kW，用于驱动中压工质压缩机； 而膨胀后的制冷天然气流温度降低至0.4℃，高于此时天然气的水露点温度 -3.3℃，无游离水析出；此制冷天然气流再经换热C与从换热器B中流出的4.5 吨/时、41.0℃的循环水换热，吸收175.4kW热量后温度升高至19.1℃；制冷天 然气流克服换热器C中的压力损失0.03MPa后压力降至1.47MPa，然后再进入 换热器D与从水/空气换热器D中流出的5.0吨/时、90.5℃循环水换热，吸收 381.5kW的热量后温度升高至59.2℃；制冷天然气流克服换热器D中的压降 0.40MPa，然后进入天然气中压膨胀机中膨胀至0.53MPa，天然气中压膨胀机输 出的功452.0kW用于驱动高压工质压缩机，从天然气中压膨胀机流出的制冷天 然气流温度降低至3.5℃，高于其水露点-14.3℃，无游离水析出。此制冷天然气 流依次在换热器E内与从换热器D中流出的5.0吨/时、30.0℃循环水换热，制 冷天然气流吸收125.7kW后温度升高至17.4℃，同时克服换热器E中的压降 0.03MPa，制冷天然气流的压力降低至0.50MPa后进入城市中压天然气管网（中 压管网）。

（3）用于废旧轮胎低温粉碎的工质制冷循环

6500标准立方米/时、-125.9℃、0.15MPa的低温空气在废旧轮胎低温粉碎 装置中释放冷能用于废旧轮胎的预冷、冷冻和低温粉碎，温度升高至10.0℃， 压力为0.11MPa；该常压空气经低压工质压缩机增压至0.31MPa，温度升高至 132.9℃，成为低压空气；低压空气通过保温管线从废旧轮胎低温粉碎厂区输送 到约1kM外的天然气调压站内，克服流动阻力约0.03MPa；低压空气先在水/空 气换热器A中与从换热器C中流出的10.0℃、4.5吨/时循环水换热，释放265.2kW 热量后温度降低至20.0℃，然后再经中压工质压缩机增压至1.00MPa成为中压 空气；中压工质压缩机耗功约421.1kW，从中压工质压缩机出来的中压空气温 度升高至190.5℃，然后在水/空气换热器B内与从换热器A中流出的30.0℃、 4.5吨/时循环水换热，释放345.5kW热量后温度降低至45.0℃，然后再进入换 热器F内与从水/空气换热器C中流出的15.9℃、5.0吨/时循环水换热，换热量 为47.4kW，温度进一步降低至25.0℃；降温后的中压空气进入高压工质压缩机 增压至3.84MPa成为高压空气，高压工质压缩机耗功约452.0kW；高压空气的 温度约为208.1℃，其依次经水/空气换热器D内与从换热器E中流出的23.5℃、 5.0吨/时循环水，以及经水/空气换热器C与从换热器D流出的10.0℃、5.0吨/ 时循环水进行换热，在水/空气换热器D中释放422.5kW热量，温度降低至 35.0℃，而在水/空气换热器C中释放37.3kW热量而进一步被冷却至20.0℃；然 后此被冷却的高压空气通过保温管线输送到1kM外的废旧轮胎低温粉碎厂区， 经工质膨胀机膨胀至0.15MPa，空气温度降低至-125.9℃，同时可以输出302.7kW 机械功用于驱动低压工质压缩机，形成工质制冷循环。循环制冷的空气物流在 保温管道输送的往返压降均为0.03MPa，在水/空气换热器A、B、C、D中的压 降分别为0.02MPa、0.03MPa、0.02MPa、0.01MPa，在换热器F中的压降为 0.02MPa。

从工质膨胀机输出的6500标准立方米/时、-125.9℃低温空气送入废旧轮胎 低温粉碎装置，可为废旧轮胎的预冷、冷冻和低温粉碎等共计提供295.7kW冷 能，相当于2.56吨/时液氮提供的冷量。按照目前常规方法生产1吨精细胶粉需 消耗1吨液氮进行折算，在天然气调压站通过空气作为制冷工质回收2.0万标准 立方米/时、4.0MPa高压天然气的压力能制冷可以满足生产2.56吨/时精细胶粉 的冷能需求，按照每年运行8000小时计算，每年可生产精细胶粉2.05万吨，可 处理废旧轮胎约165～185万条废旧轮胎，环保和资源循环利用效益明显。相对 于采用液氮冷冻粉碎法，每年可以节约2.05万吨液氮，节能价值约1230万元/ 年。而比采用空气涡轮膨胀制冷，可节约工质压缩机功耗约780kW，每年可节 约电能约624万kWh，节能价值约499.2万元。

实施例四

一种用于废旧轮胎低温粉碎的高压天然气压力能制冷方法，其工艺流程如 图4所示，采用一个膨胀机，制冷工质为空气。

从天然气主干管网（高压管网）输送到城市天然气调压站的天然气压力为 1.6MPa（绝对压力），温度为15.0℃，其体积组成为：甲烷94.844%，乙烷2.353%， 丙烷0.309%，丁烷0.079%，戊烷0.042%，己烷0.032%，氮1.656%，二氧化碳 0.655%，水0.03%；该管输天然气在1.6MPa下的水露点为-2.7℃，0.5MPa时的 水露点为-15.0℃。在天然气调压站内，1.6MPa的高压天然气需要被降压至 0.5MPa后进入城市中压天然气管网（中压管网），平均处理量为4.0万标准立方 米/时，夜间的最低处理量为2.3万标准立方米/时，现利用其中2.0万标准立方 米/时的高压天然气调压释放的压力能用于生产-100℃以下的低温冷能，为天然 气调压站外的废旧轮胎低温粉碎装置提供冷源。废旧轮胎低温粉碎装置的制冷 工质选用空气，循环流量为3500标准立方米/时。天然气高压膨胀机、低压工质 压缩机、中压工质压缩机和高压工质压缩机等设备的等熵效率取0.8，机械效率 取0.95。

一种用于废旧轮胎低温粉碎的高压天然气压力能制冷方法的具体步骤如 下：

由上游主干高压管网输送到天然气调压站的1.6MPa高压天然气，其流量为 4.0万标准立方米/时。高压天然气进入天然气调压站后被分成两股：一股为调压 天然气流，流量为2.0万标准立方米/时，其先经流量阀A后进入常规调压器中 降压至0.5MPa，然后进入中压天然气管网；另一股为制冷天然气流，流量为2.0 万标准立方米/时，其经流量阀B后进入压力能利用装置，为废旧轮胎低温粉碎 装置提供所需的冷能；因下游天然气用量波动会导致天然气调压站的天然气处 理量昼夜间在2.3～5.0万标准立方米/时波动，通过调节流量阀A和流量阀B， 使制冷天然气流的流量保持不变，而调压天然气流在0.3～3.0万标准立方米/时间 变化，在保持下游用户的用气需求的同时，满足废旧轮胎低温粉碎装置的冷能 供应。

（2）高压天然气压力能回收

步骤（1）中经过流量阀B的制冷天然气流2.0万标准立方米/时先进入换热 器A内与从水/空气换热器A中流出的2.6吨/时、58.8℃循环水换热，从循环水 吸收94.5kW热量后，制冷天然气流的温度从15.0℃升高至24.9℃，在换热器A 中制冷天然气流的压降为0.03MPa，压力从1.6MPa降低至1.57MPa。从换热器 A中流出的制冷天然气流进入换热器B内与从水/空气换热器B中流出的2.6吨/ 时、90.6℃的循环水换热，吸收166.1kW热量后制冷天然气流的温度从24.9℃ 升高至42.4℃，因在换热器B中有压力损失，制冷天然气流的压力从3.97MPa 降低至1.55MPa。然后此制冷天然气流进入换热器D中与从水/空气换热器C中 流出的2.8吨/时、93.7℃循环水进行换热，制冷天然气流吸收137.0kW热量后， 温度进一步升高至56.6℃，克服换热过程的压降0.02MPa后，制冷天然气流进 入天然气高压膨胀机中膨胀降压至0.54MPa，天然气高压膨胀机输出的功为 466.8kW，用于驱动中压工质压缩机和高压工质压缩机，负荷均为233.4kW；而 膨胀后的制冷天然气流温度降低至-1.4℃，高于此时天然气的水露点温度 -14.1℃，无游离水析出；此制冷天然气流再经换热C与从换热器B中流出的2.6 吨/时、40.0℃的循环水换热，吸收81.7kW热量后温度升高至7.7℃；制冷天然 气流克服换热器C中的压力损失0.02MPa后压力降至0.52MPa，然后再进入换 热器E中与从换热器D中流出的2.8吨/时、55.0℃循环水换热，吸收105.6kW 的热量后温度升高至19.2℃，同时克服换热器E中的压降0.02MPa，制冷天然 气流的压力降低至0.50MPa后进入城市中压天然气管网（中压管网）。

（3）用于废旧轮胎低温粉碎的工质制冷循环

3500标准立方米/时、-115.5℃、0.15MPa的低温空气在废旧轮胎低温粉碎 装置中释放冷能用于废旧轮胎的预冷、冷冻和低温粉碎，温度升高至10.0℃， 压力为0.11MPa；该常压空气经低压工质压缩机增压至0.33MPa，温度升高至 138.4℃，成为低压空气；低压空气通过保温管线从废旧轮胎低温粉碎厂区输送 到约1kM外的天然气调压站内，克服流动阻力约0.03MPa；低压空气先在水/空 气换热器A中与从换热器C中流出的15.0℃、2.6吨/时循环水换热，释放143.5kW 热量后温度降低至25.0℃，然后再经中压工质压缩机增压至1.00MPa成为中压 空气；中压工质压缩机耗功约233.4kW，从中压工质压缩机出来的中压空气温 度升高至200.3℃，然后在水/空气换热器B内与从换热器A中流出的30.0℃、 2.6吨/时循环水换热，释放198.7W热量后温度降低至45.0℃，然后再进入高压 工质压缩机增压至3.60MPa成为高压空气，高压工质压缩机耗功约233.4kW； 高压空气的温度约为220.0℃，然后进入水/空气换热器C中与从换热器E中流 出的25.0℃、2.8吨/时循环进行换热，释放242.5kW热量后高压空气温度降低 至35.0℃；然后此被冷却的高压空气通过保温管线输送到1kM外的废旧轮胎低 温粉碎厂区，经工质膨胀机膨胀至0.15MPa，空气温度降低至-115.5℃，同时可 以输出170.3kW机械功用于驱动低压工质压缩机，形成工质制冷循环。循环制 冷的空气物流在保温管道输送的往返压降均为0.03MPa，在水/空气换热器A、B、 C中的压降分别为0.03MPa、0.02MPa、0.03MPa。

从工质膨胀机输出的3500标准立方米/时、-115.5℃低温空气送入废旧轮胎低 温粉碎装置，可为废旧轮胎的预冷、冷冻和低温粉碎等共计提供158.6kW冷能， 相当于1.37吨/时液氮提供的冷量。按照目前常规方法生产1吨精细胶粉需消耗1 吨液氮进行折算，在天然气调压站通过空气作为制冷工质回收2.0万标准立方米/ 时、1.6MPa高压天然气的压力能制冷可以满足生产1.37吨/时精细胶粉的冷能需 求，按照每年运行8000小时计算，每年可生产精细胶粉1.10万吨，可处理废旧 轮胎约90～100万条废旧轮胎，环保和资源循环利用效益明显。相对于采用液氮 冷冻粉碎法，每年可以节约1.10万吨液氮，节能价值约660万元/年。而比采用 空气涡轮膨胀制冷，可节约工质压缩机功耗约419kW，每年可节约电能约335.2 万kWh，节能价值约268.2万元。。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实 施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、 替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。