利用天然氣輸送管道壓差能發電的裝置的製作方法
2023-09-27 07:15:40 2
專利名稱：利用天然氣輸送管道壓差能發電的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種能量轉換和利用裝置，尤其是一種利用天然氣輸送管道壓差能發電的裝置。
背景技術：
天然氣作為一種高效清潔的能源，近年來得到了廣泛的應用。天然氣主氣管道在進入城市門站或燃氣電廠之前，要根據不同的要求，對天然氣進行降壓處理後才可使用。天然氣輸送壓力為6 8MPa，工業用氣壓力在O. 3 3MPa左右，在進入天然氣用戶前，需要 使用調壓設備對壓力進行調節。原天然氣輸送系統在進行調壓前，一般是先經過過濾分離，再通過加熱爐提升溫度，然後通過調壓閥降低壓力，所用加熱爐一般為燃氣加熱爐。從熱力學理論可知，通過調壓閥調節後，天然氣的壓力和溫度降低，此部分壓差能目前沒有被利用，完全被浪費了。
發明內容
為了克服現有天然氣輸送系統以調壓閥降壓造成能源浪費的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種可在天然氣進行調壓輸送時利用壓差能發電的利用天然氣輸送管道壓差能發電的裝置。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是利用天然氣輸送管道壓差能發電的裝置，所述裝置設置在天然氣輸送系統內存在壓差的上遊管道和下遊管道之間，其中上遊管道內的氣壓大於下遊管道內的氣壓，在上遊管道和下遊管道之間連接有過濾分離器，在過濾分離器和下遊管道之間設置有加熱裝置和膨脹發電機。所述加熱裝置為電加熱裝置，或者餘熱換熱裝置。進一步的是，所述加熱裝置設置在過濾分離器與膨脹發電機之間。進一步的是，所述膨脹發電機後設置有氣液分離裝置。本發明的有益效果是採用膨脹發電機代替調壓閥實現了調壓功能，調壓同時可對外做功，將壓差能轉換為電能或冷能輸出，並可得到液態輕烴，實現資源的充分利用；利用電能或餘熱能加熱降壓降溫的天然氣，更加節能環保。
圖I是現有天然氣輸送系統的示意圖。圖2是本發明的原理圖。圖中標記為，I-上遊管道，2-下遊管道，3-加熱爐，4-調壓閥，5-加熱裝置，6-膨脹發電機，7-氣液分離裝置，8-過濾分離器，9-餘熱來源，10-液態輕烴收集裝置。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明進一步說明。
如圖I所示，現有天然氣輸送系統先經過過濾分離器8過濾分離，再通過加熱爐3提升溫度，然後通過調壓閥降低壓力，所用加熱爐3 —般為燃氣加熱爐，燃燒要產生大量廢氣，而且以調壓閥4降壓，未充分利用上、下遊管道之間的壓差能，造成能源浪費。如圖2所示，本發明的利用天然氣輸送管道壓差能發電的裝置，所述裝置設置在天然氣輸送系統內存在壓差的上遊管道I和下遊管道2之間，其中上遊管道I內的氣壓大於下遊管道2內的氣壓，在上遊管道I和下遊管道2之間連接有過濾分離器8，在過濾分離器8和下遊管道2之間設置有加熱裝置5和膨脹發電機6。採用膨脹發電機6後，根據下遊管道2的壓力要求設計膨脹發電機的相應參數，天然氣在膨脹發電機6的膨脹機內進行絕熱膨脹，膨脹機出口的天然氣壓力和溫度降低，從而代替調壓閥4實現了調壓功能；並可對外做功，即由膨脹機驅動膨脹發電機6的發電機將能量轉換為電能，從而實現壓差能的利用，設置加熱裝置5以保證進入下遊管道2的天然氣達到最低輸送溫度要求，保障輸送安全。由於不再使用現有的燃氣加熱爐，而利用電能或餘熱能加熱，節約了燃氣資源。所述加熱裝置5可以為電加熱裝置，在本發明裝置啟動前，可利用其它電源為加熱裝置5提供電能，在本發明裝置正常工作後，可利用本發明裝置為其提供電能。·當有條件時，所述加熱裝置5也可以為餘熱換熱裝置，此時需要配置餘熱來源9，尤其適合以溫度在170°以下的無酸性氣體成分的低溫煙氣餘熱或170°C以上的廢氣等現有工藝中常被散失掉的餘熱作為餘熱來源9，要求熱量必須相對穩定。從而節約電能同時又將低溫餘熱一併充分回收利用。所述加熱裝置5可以設置在膨脹發電機6的前面或後面，優選設置在前面，即設置在過濾分離器8與膨脹發電機6之間，使其膨脹發電機6出口溫度升高，避免在膨脹發電機6內使用適用於低溫環境的材料，降低成本。進一步的是，所述膨脹發電機6後設置有氣液分離裝置7，則此時也可將膨脹發電機6排出的低溫天然氣作為製冷冷源來使用，通過氣體節流膨脹製冷，流經膨脹發電機6的天然氣溫度降低，生產液態輕烴，液態輕烴為天然氣中相對高分子量組分液化而來，液態輕烴被氣液分離裝置7分離出來後，進入液態輕烴收集裝置10，作為液化天然氣供工業用或民用，氣態的天然氣進入下遊管道2，而冷能可通過添附換熱裝置而對外輸出。
權利要求
1.利用天然氣輸送管道壓差能發電的裝置，所述裝置設置在天然氣輸送系統內存在壓差的上遊管道(I)和下遊管道(2)之間，其中上遊管道(I)內的氣壓大於下遊管道(2)內的氣壓，在上遊管道(I)和下遊管道(2)之間連接有過濾分離器(8)，其特徵是在過濾分離器(8)和下遊管道(2)之間設置有加熱裝置(5)和膨脹發電機(6)。
2.如權利要求I所述的利用天然氣輸送管道壓差能發電的裝置，其特徵是所述加熱裝置(5)為電加熱裝置。
3.如權利要求I所述的利用天然氣輸送管道壓差能發電的裝置，其特徵是所述加熱裝置(5)為餘熱換熱裝置。
4.如權利要求1、2或3所述的利用天然氣輸送管道壓差能發電的裝置，其特徵是所述加熱裝置(5)設置在過濾分離器(8)與膨脹發電機(6)之間。
5.如權利要求4所述的利用天然氣輸送管道壓差能發電的裝置，其特徵是所述膨脹發電機(6 )後設置有氣液分離裝置(7 )。
6.如權利要求1、2或3所述的利用天然氣輸送管道壓差能發電的裝置，其特徵是所述膨脹發電機(6)後設置有氣液分離裝置(J)。
全文摘要
本發明公開了一種可在天然氣進行調壓輸送時利用壓差能發電的裝置，即利用天然氣輸送管道壓差能發電的裝置，所述裝置設置在天然氣輸送系統內存在壓差的上遊管道和下遊管道之間，其中上遊管道內的氣壓大於下遊管道內的氣壓，在上遊管道和下遊管道之間連接有過濾分離器，在過濾分離器和下遊管道之間設置有加熱裝置和膨脹發電機，所述加熱裝置為電加熱裝置，或者餘熱換熱裝置，所述膨脹發電機後設置有氣液分離裝置。本發明採用膨脹發電機代替調壓閥實現了調壓功能，調壓同時可對外做功，將壓差能轉換為電能或冷能輸出，並可得到液態輕烴，實現資源的充分利用；利用電能或餘熱能加熱降壓降溫的天然氣，更加節能環保。
文檔編號F03G7/04GK102900640SQ20121040328
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月22日 優先權日2012年10月22日
發明者李炎, 井鴻勇, 肖峰, 黃浩 申請人:成都昊特新能源技術有限公司