適用於天然氣管網的發電調壓裝置製造方法
2023-04-25 15:19:56 2
適用於天然氣管網的發電調壓裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型實施例提供一種適用於天然氣管網的發電調壓裝置。該裝置包括：天然氣膨脹發電裝置用於使通過天然氣高壓管網進入的天然氣的體積膨脹以降壓，並利用降壓之前的天然氣和降壓之後的天然氣的壓力差進行發電，將得到的部分電能供給至空冷器；空冷器與天然氣膨脹發電裝置連接，用於利用天然氣膨脹發電裝置提供的電能，對經降壓後的天然氣進行加熱。本實用新型實施例通過天然氣膨脹發電裝置對高壓天然氣進行降壓，利用天然氣降壓前後的壓力差發電，能夠回收天然氣在降壓過程中釋放的壓力能；並通過空冷器對降壓後的低溫天然氣進行加熱，由於空冷器所需電能由天然氣膨脹發電裝置所發電能提供，而無需消耗天然氣，因此能夠降低能耗。
【專利說明】適用於天然氣管網的發電調壓裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型實施例涉及天然氣管網能耗控制技術，尤其涉及一種適用於天然氣管網的發電調壓裝置。
【背景技術】
[0002]天然氣是目前全球廣泛採用的一種清潔能源，為滿足長距離輸送天然氣的需要，需要加高壓。我國「西氣東輸」管道、陝京線及二線系統和冀寧聯絡線輸氣管道的設計輸氣壓力已達到lOMPa，其中西氣東輸二線管道的設計壓力可以達到12MPa。高壓管網輸送的高壓天然氣到達各城市的天然氣接收門站之後，經過調壓站降壓後進入低壓管網，其中調壓站根據下遊用戶的供氣壓力要求進行降壓，然後才能夠供應給普通用戶(如城市燃氣用戶、公商用戶等)使用。然而，一方面，天然氣從高壓管網經過降壓進入低壓管網的過程中，會釋放巨大的壓力能，以日處理50萬立方米的天然氣門站為例，當壓力從4.0MPa降至0.4MPa時,釋放的壓力能約為3561KW,如果不利用，會造成壓力能損失；另一方面，高壓天然氣在降壓過程中因放熱會導致溫度降低，一般會降低到-20°C至-60°C的範圍，而供給至用戶使用的低壓天然氣的溫度一般為0-10°C。因此對壓力能的利用技術以及對高壓天然氣降壓後的低溫天然氣加熱的技術應用而生。
[0003]現有的回收天然氣管網壓力能技術，一般是利用渦流管完成天然氣降壓調壓過程，將高壓天然氣經渦流管降壓後產生的冷氣流、熱氣流分別輸出，冷氣流通過在換熱器中吸收逆流空氣和燃氣輪機排氣的熱量升溫後，與熱氣流匯合進入燃氣輪機組的燃燒室；由換熱器降溫的空氣進入燃氣輪機組的壓氣機提高壓力後導入燃氣輪機組的燃燒室，在燃燒室中，天然氣與空氣混合燃燒，使燃氣輪機做功，驅動耗功設備，可以提高燃氣輪機的出力和經濟性，從而達到回收天然氣管網壓力能的目的。
[0004]現有的對高壓天然氣降壓後的低溫天然氣加熱的技術，一般是採用加熱爐加熱降壓後的低溫天然氣。
[0005]上述回收天然氣管網壓力能技術存在以下技術缺陷:需要通過換熱器對降壓後的低溫天然氣加熱，而換熱器需要安裝驅動電纜，導致需要在調壓站建發電站。
[0006]上述對高壓天然氣降壓後的低溫天然氣加熱的技術存在以下技術缺陷:由於加熱爐在加熱過程中消耗天然氣，導致能耗高。
實用新型內容
[0007]本實用新型實施例提供一種適用於天然氣管網的發電調壓裝置，以利用天然氣管網壓力能進行發電，並降低對高壓天然氣降壓後的低溫天然氣加熱過程的能耗。
[0008]本實用新型實施例提供了一種適用於天然氣管網的發電調壓裝置，包括:
[0009]天然氣膨脹發電裝置，用於使通過天然氣高壓管網進入的天然氣的體積膨脹以降壓，並利用降壓之前的天然氣和降壓之後的天然氣的壓力差進行發電，將得到的部分電能供給至下述空冷器；
[0010]空冷器，與所述天然氣膨脹發電裝置連接，用於利用所述天然氣膨脹發電裝置提供的電能，對通過所述天然氣膨脹發電裝置降壓後的天然氣進行加熱。
[0011]其中，所述天然氣膨脹發電裝置包括:
[0012]膨脹機；
[0013]齒輪箱，與所述膨脹機連接；
[0014]發電機，與所述齒輪箱和空冷器分別連接。
[0015]其中，齒輪箱與所述膨脹機連接，包括:齒輪箱與所述膨脹機的膨脹機軸連接。
[0016]其中，發電機與空冷器連接，包括:發電機與空冷器的扇葉驅動電機連接。
[0017]其中，所述天然氣膨脹發電裝置還包括:
[0018]潤滑油站，與所述齒輪箱連接，用於為齒輪箱提供循環潤滑油。
[0019]其中，所述裝置還包括:
[0020]穩壓閥，與所述天然氣膨脹發電裝置連接，用於對通過天然氣高壓管網進入的天然氣進行穩壓，以使穩壓後的天然氣進入所述天然氣膨脹發電裝置。
[0021]其中，所述裝置還包括:
[0022]輔助加熱裝置，與所述空冷器連接，用於加熱經所述空冷器後的天然氣。
[0023]其中，所述輔助加熱裝置為電加熱器或加熱爐。
[0024]本實用新型實施例提供的適用於天然氣管網的發電調壓裝置，通過天然氣膨脹發電裝置對由天然氣高壓管網進入的天然氣進行降壓，能夠使天然氣從高壓管網經降壓後進入低壓管網，同時利用天然氣降壓前後的壓力差進行發電，能夠回收天然氣在從高壓管網經過降壓進入低壓管網的過程中釋放的壓力能；並通過空冷器對降壓後的低溫天然氣進行加熱，以滿足降壓後天然氣的升溫需求，由於空冷器所需電能由天然氣膨脹發電裝置所發電能提供，而不需要消耗天然氣，因此能夠在低溫天然氣的加熱過程中降低能耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本實用新型，下面將對本實用新型中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本實用新型實施例提供的一種適用於天然氣管網的發電調壓裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施例中的技術方案作進一步詳細描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅用於解釋本實用新型，而非對本實用新型的限定，基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。另外還需要說明的是，為了便於描述，附圖中僅示出了與本實用新型相關的部分而非全部內容。
[0028]請參閱圖1，為本實用新型實施例提供的一種適用於天然氣管網的發電調壓裝置的結構示意圖。本實用新型實施例的技術方案適用於天然氣管網，典型的適用於需要逐級降壓的天然氣管網之中，具體地，需對高壓天然氣進行降壓的各級高壓天然氣管網之後，例如，壓力為1MPa的高壓天然氣管網中的天然氣經逐級降壓後壓力分別為4MPa，1.6MPa，
0.4MPa和2.5KPa，其中壓力為4MPa，1.6MPa，0.4MPa和2.5KPa的天然氣可以供給至對應區域的用戶，也即本實用新型實施例的技術方案適用於壓力從1MPa降低至4MPa的天然氣管網之間、壓力從4MPa降低至1.6MPa的天然氣管網之間、壓力從1.6MPa降低至0.4MPa的天然氣管網之間，以及壓力從0.4MPa降低至2.5KPa的天然氣管網之間。
[0029]下面以適用於壓力從1MPa降低至4MPa的天然氣管網之間為例進行說明。
[0030]如圖1所示，所述適用於天然氣管網的發電調壓裝置包括:天然氣膨脹發電裝置11和空冷器12。
[0031]其中，天然氣膨脹發電裝置11和空冷器12接入壓力為1MPa和4MPa的天然氣管網之間。具體地，天然氣膨脹發電裝置11與壓力為1MPa的高壓天然氣管網連接，天然氣膨脹發電裝置11連接至空冷器12，空冷器12與壓力為4MPa的低壓天然氣管網連接。
[0032]其中，天然氣膨脹發電裝置11用於使通過天然氣高壓管網進入的天然氣的體積膨脹以降壓，並利用降壓之前的天然氣和降壓之後的天然氣的壓力差進行發電，將得到的部分電能供給至下述空冷器12 ;空冷器12用於利用所述天然氣膨脹發電裝置11提供的電能，對通過所述天然氣膨脹發電裝置11降壓後的天然氣進行加熱，也即，空冷器12利用空氣裡的熱能加熱經所述天然氣膨脹發電裝置11降壓後的低溫天然氣。
[0033]需要說明的是，天然氣膨脹發電裝置11具體採用膨脹降壓的方式對高壓天然氣管網中的壓力為1MPa的天然氣進行膨脹降壓，也即，通過天然氣膨脹發電裝置11使高壓天然氣管網中的壓力為1MPa的天然氣的體積膨脹，以使壓力降低到4MPa，由於高壓天然氣在膨脹降壓的過程中會放熱而導致降壓後的天然氣的溫度會降低，一般會降低到-20°C至-60°C的範圍，而通過低壓天然氣管網供給至用戶使用的低壓天然氣的溫度一般為0-10°C，因此通過空冷器12對經天然氣膨脹發電裝置11降壓後的天然氣進行加熱，以滿足降壓後天然氣的升溫需求，經空冷器12加熱處理後的天然氣進入壓力為4MPa的低壓天然氣管網。
[0034]還需要說明的是，空冷器12所需的電能由天然氣膨脹發電裝置11提供，而天然氣膨脹發電裝置11利用天然氣降壓前後的壓力差進行發電，能夠回收天然氣在從高壓管網經過降壓進入低壓管網的過程中釋放的壓力能。天然氣膨脹發電裝置11所發電能的中部分電能提供給空冷器12，所發電能中除驅動空冷器12之外的電能可以外輸或者自用。
[0035]本實施例的技術方案，通過天然氣膨脹發電裝置對由天然氣高壓管網進入的天然氣進行降壓，能夠使天然氣從高壓管網經降壓後進入低壓管網，同時利用天然氣降壓前後的壓力差進行發電，能夠回收天然氣在從高壓管網經過降壓進入低壓管網的過程中釋放的壓力能；並通過空冷器對降壓後的低溫天然氣進行加熱，以滿足降壓後天然氣的升溫需求，由於空冷器所需電能由天然氣膨脹發電裝置所發電能提供，而不需要消耗天然氣，因此能夠在低溫天然氣的加熱過程中降低能耗。
[0036]作為天然氣膨脹發電裝置11的一種優選的實施方式，所述天然氣膨脹發電裝置11優選包括:膨脹機111、齒輪箱112和發電機113。
[0037]其中，齒輪箱112與所述膨脹機111連接；發電機113與所述齒輪箱112和空冷器12分別連接。
[0038]其中，齒輪箱112與所述膨脹機111連接，包括:齒輪箱112與所述膨脹機111的膨脹機軸連接。
[0039]其中，發電機113與空冷器12連接，包括:發電機113與空冷器12的扇葉驅動電機連接。
[0040]優選地，所述適用於天然氣管網的發電調壓裝置還可以包括:穩壓閥13，與所述天然氣膨脹發電裝置11連接，用於對通過天然氣高壓管網進入的天然氣進行穩壓，以使穩壓後的天然氣進入所述天然氣膨脹發電裝置11。
[0041]該優選實施方式中的所述發電調壓裝置的工作過程為:高壓天然氣管網輸送的高壓天然氣，例如，壓力為10-12MPa的高壓天然氣，通過穩壓閥13穩壓後進入天然氣膨脹發電裝置11，首先進入膨脹機111，通過壓力差推動膨脹機葉輪高速旋轉，其中最高轉速為40000RPM，膨脹機軸連接齒輪箱112，齒輪箱112將膨脹機葉輪的轉速減速到1500RPM，同時帶動與齒輪箱112連接的發電機113發電，經膨脹機111後的天然氣溫度降低到-20°C至-60°C的範圍，降溫後的天然氣進入空冷器12內與空氣換熱，溫度升高至0°C以上，而後進入低一級壓力的天然氣管網，例如，壓力為4MPa的低壓天然氣管網。
[0042]進一步地，所述天然氣膨脹發電裝置11還可以包括:潤滑油站114，與所述齒輪箱112連接，用於為齒輪箱112提供循環潤滑油。
[0043]可選地，發電調壓裝置還可以包括:輔助加熱裝置14，與所述空冷器12連接，用於加熱經所述空冷器12後的天然氣。
[0044]其中，所述輔助加熱裝置14為電加熱器或加熱爐。
[0045]需要說明的是，供給到用戶的低壓天然氣的溫度要求與外界環境有關，例如，在夏天，供給到用戶的低壓天然氣的溫度要求為o-1o°c，而在冬天，供給到用戶的低壓天然氣的溫度要求為15°c以上。本實施例中空冷器12對經膨脹降壓後的低溫天然氣的加熱效果有限，經空冷器12加熱升溫後的天然氣的溫度範圍為0-10°C，如果是在冬季，該溫度範圍不能滿足冬季用戶對天然氣溫度的要求。換言之，在經空冷器12加熱後的天然氣仍然達不到所需溫度時，需要啟動輔助加熱裝置14，輔助加熱裝置14對經空冷器12加熱後的天然氣進行進一步加熱，從而達到天然氣的所需溫度要求。
[0046]對於50萬方/天、壓力為1MPa的高壓天然氣，採用本實施例的技術方案後，壓力降低到4MPa，同時可發電400kW，其中，空冷器用電150kW，外輸或站內自用250kW。
[0047]最後應說明的是:以上各實施例僅用於說明本實用新型的技術方案，而非對其進行限制；實施例中優選的實施方式，並非對其進行限制，對於本領域技術人員而言，本實用新型可以有各種改動和變化。凡在本實用新型的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種適用於天然氣管網的發電調壓裝置，其特徵在於，包括: 天然氣膨脹發電裝置，用於使通過天然氣高壓管網進入的天然氣的體積膨脹以降壓，並利用降壓之前的天然氣和降壓之後的天然氣的壓力差進行發電，將得到的部分電能供給至下述空冷器； 空冷器，與所述天然氣膨脹發電裝置連接，用於利用所述天然氣膨脹發電裝置提供的電能，對通過所述天然氣膨脹發電裝置降壓後的天然氣進行加熱。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述天然氣膨脹發電裝置包括: 膨脹機； 齒輪箱，與所述膨脹機連接； 發電機，與所述齒輪箱和空冷器分別連接。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，齒輪箱與所述膨脹機連接，包括: 齒輪箱與所述膨脹機的膨脹機軸連接。
4.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，發電機與空冷器連接，包括: 發電機與空冷器的扇葉驅動電機連接。
5.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述天然氣膨脹發電裝置還包括: 潤滑油站，與所述齒輪箱連接，用於為齒輪箱提供循環潤滑油。
6.根據權利要求1-5任一所述的裝置，其特徵在於，還包括: 穩壓閥，與所述天然氣膨脹發電裝置連接，用於對通過天然氣高壓管網進入的天然氣進行穩壓，以使穩壓後的天然氣進入所述天然氣膨脹發電裝置。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，還包括: 輔助加熱裝置，與所述空冷器連接，用於加熱經所述空冷器後的天然氣。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述輔助加熱裝置為電加熱器或加熱爐。
【文檔編號】F01C13/00GK203962047SQ201420339872
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年6月24日 優先權日:2014年6月24日
【發明者】婁世松, 邸建軍, 沈懿桐, 胡傳芬 申請人:碧海舟（北京）石油化工設備有限公司