长期以来,我国能源以煤炭为主的模式给环境带来严重的污染。随着环保意识的不断加强,天然气作为一种清洁能源取得较大发展,其自身具有的独特优势不断推动应用领域的扩大。为满足日益增长的天然气消费量,将资源分布地与消费市场连接起来,我国大力发展高压力、大口径、长距离输送管道,并逐渐形成“西气东输、海气登陆、就近外供”的格局。高压天然气通过长输管道输送至城市门站后,需要通过调压才能供给用户使用,传统的节流阀膨胀调压方式存在噪声、冰堵等问题,大量的能量被白白浪费,可通过膨胀机等回收设备将部分能量用于发电、制冷和加热等领域。本文提出将压力能转换为电能和冷能进行综合回收,以提高能源利用率。本文通过对高压天然气降压过程进行热力学分析,提出利用(火用)分析模型评价能量的品质。分析表明,高压天然气膨胀降压过程的压力能由温度(火用)和压力(火用)两部分组成。并且,介绍了调压阀和膨胀机两种不同调压装置工作原理,对两者的调压过程进行热力学分析,分别给出调压后的温度计算方法。通过实例计算膨胀机膨胀降压流程的各项(火用)参数,计算结果表明回收压力能具备应用前景。本文结合冀宁联络线临沂分输调压站实际工况,提出“一体化”思路,从压力能回收利用层面统筹分输站和下游用户的生产工艺,设计一种联合工艺流程,实现压力能回收利用,节约能源的目标。通过对当前平均输量和设计输量下压力能的理论计算,结果表明临沂中裕能源用户调压产生的电能和冷能基本可以满足临沂中孚CNG用户的需求,还利用Aspen Plus流程模拟软件对设计的压力能利用工艺流程进行模拟,以进一步验证结果的正确性,并为该设计方案可行性提供有力支持。此外,文中还对压力能回收利用工艺流程中的膨胀机和冷媒两项关键因素进行对比优选,得出选用透平膨胀机和R404a冷媒的结论。本文还分析实施此项目的经济效益,分析表明压力能回收利用工艺年电量收入326.1万元,投资回收期为1.72年,投资回报率57.98%,具备经济可行性。另外,还对社会效益进行分析,此项目不仅具有发展潜力,还能带来良好社会效益。