CN104534281A - 一种能量回收型燃气调压计量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能量回收型燃气调压计量装置，包括燃气膨胀机和膨胀机功能量回收装置，燃气进入燃气膨胀机膨胀作功，压力降低至设定的水平后，进入管网或用气设备中，所述膨胀机功能量回收装置回收燃气膨胀机膨胀作功的能量。本发明在完成调压、流量计量的同时，实现燃气压力能的回收，避免了能量浪费，提高燃气输配系统能源效率。

Description

一种能量回收型燃气调压计量装置

技术领域

本发明涉及一种燃气管网燃气压力的调压装置，可用于城市燃气输配系统中，向用气设备和管网供应一定压力的燃气。

背景技术

为了提高燃气管网输气能力、储气能力，同时也为提高管网的经济性，燃气管网均在一定压力下运行，燃气进入管网前需要压缩机增压，而这要消耗能量；另一方面，为安全运行计，用气设备，如燃气锅炉、煤气灶、热水器等，燃烧器进气压力大多接近大气压力，即使某些增压燃烧设备如燃气轮机等，进气压力也远低于高压、甚至中压燃气管网运行压力，为此，输气系统及燃烧设备工作时，便需要进行调压，将高压燃气调节至中压、低压后，供给次级管网或用气设备。

目前所用的调压器，调压过程均为节流降压过程，调压过程中燃气的压力能转化为燃气的低品位热焓，从而产生能量品质的降低和浪费，由于我国天然气消耗量巨大，目前每年已达上千亿立方米，且未来天然气消耗量还将继续增长，燃气增压消耗的能量也将更加可观，调压环节的能量浪费也就更大，不可忽视。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种能量回收型燃气调压计量装置，回收管网内燃气调压过程中的能量。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种能量回收型燃气调压计量装置，包括燃气膨胀机和膨胀机功能量回收装置，燃气进入燃气膨胀机膨胀作功，压力降低至设定的水平后，进入管网或用气设备中，所述膨胀机功能量回收装置回收燃气膨胀机膨胀作功的能量。

优选的，所述膨胀机功能量回收装置为发电机，燃气膨胀机对称固定在发电机的转轴的两端组成膨胀机功能量发电装置。

优选的，燃气经过滤器过滤后，分成两路，再经进口导叶调节器调节后进入燃气膨胀机膨胀作功。

优选的，所述过滤器进口侧和出口侧均设有截止阀，所述燃气膨胀机的出口也设置截止阀。

优选的，所述燃气膨胀机采用离心式叶轮、螺杆式转子或者活塞式、罗茨式、涡旋式结构。

优选的，所述燃气膨胀机出口设置热管换热器，所述热管换热器从空气中吸热，所述热管换热器的冷凝段向燃气放热，加热燃气。

优选的，所述燃气膨胀机的进气端设有一分支管引部分燃气进入燃烧室，所述燃烧室连接换热器，燃烧室内燃气燃烧产生的高温燃气进入换热器预先加热燃气，升温后的燃气再进入燃气膨胀机。

优选的，采用离心式叶轮的离心式膨胀机采用的轴承上设有储气套，在轴承和储气套间设有储气室，在轴承上开节流孔，压力燃气进入储气室，通过节流孔进入轴承气隙，提供对轴承的支承。

优选的，两套以上的膨胀机功能量发电装置并联运行，每套膨胀机功能量发电装置进口端设有一个截止阀。

优选的，燃气计量装置通过测量燃气膨胀机转速及燃气膨胀机进出口燃气温度、压力计算燃气流量。

本发明采用离心式或螺杆式、活塞式、罗茨式等膨胀机回收燃气压力能，燃气进入膨胀机膨胀作功，压力降低至需要的水平后，进入管网或用气设备中，测量膨胀机转速及燃气进出口温度、压力等能参数，即可计算得到燃气流量。

本发明的有益效果是：在完成调压、流量计量的同时，实现燃气压力能的回收，避免了能量浪费，提高燃气输配系统能源效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。

图1是本发明能量回收调压器的系统原理图。

图2是热管换热器结构示意图。

图3是气浮轴承结构示意图。

图4是并联的调压器示意图。

图5带燃烧加热系统的调压器原理图

图中，1.过滤器，2.第一截止阀，3.进口导叶调节器，4.燃气膨胀机，5.发电机，6.转轴，7.第二截止阀，8.换热管，9.翅片，10.壳体，11.储气套，12.储气室，13.轴承，14.轴，15.换热器，16.燃烧室，17.第三截止阀，18.第四截止阀，42.第五截止阀。

具体实施方式

图1给出了能量回收型燃气调压计量装置的原理图。燃气膨胀机4对称固定在发电机5的转轴6的两端，管网中燃气经过滤器1过滤后，分成两路，经进口导叶调节器3进入燃气膨胀机4膨胀作功，驱动发电机5发电，燃气膨胀后压力降低，进入用气设备或次级管网。为便于维护，过滤器1前后设有第一截止阀2，该能量回收型燃气调压计量装置的出口设置第二截止阀7。上述燃气膨胀机可采用离心式叶轮、螺杆式转子、活塞式、罗茨式、涡旋式等机械。

当能量回收型燃气调压计量装置进口压力较高时，膨胀后的燃气温度较低，为不影响管网和设备系统运行，能量回收型燃气调压计量装置出口设置热管换热器，如图2所示，所述热管换热器包括换热管8、翅片9和壳体10，利用空气热焓加热燃气。换热管水平布置，两端为蒸发器，换热管外侧设置翅片，从空气中吸热，中间为冷凝段，布置在壳体10中，冷凝段向燃气放热，加热燃气，使其温度恢复。换热管也可倾斜或竖直布置，低端为蒸发段，从空气中吸热，高端为冷凝段，加热燃气。

图4给出了通过燃烧预热燃气、提高能量回收和利用效率的方案。从能量回收型燃气调压计量装置供气端引部分燃气进入燃烧室16，燃烧产生的高温燃气进入换热器15预先加热燃气，升温后的燃气再进入能量回收型燃气调压计量装置膨胀、降压，同时在燃烧室16入口侧两分支管路上分别设有第三截止阀17、第四截止阀18控制分支管路通断。由于燃气膨胀机进口燃气温度提高，燃气膨胀可输出更多机械功，提高了能量回收效率。

为提高效率，减少维护工作，离心式燃气膨胀机采用图3所示的气浮轴承结构，其中，轴承13安装于轴14上，轴承13上设有储气套11，轴承13和储气套11间有储气室12，在轴承13上开节流孔，管网中的压力燃气进入储气室，通过节流孔进入气隙，提供对轴承的支承，克服油润滑轴承需维护、机械效率低等缺点。

为适应流量需求变化，如图5所示，采用两套或两套以上能量回收型燃气调压计量装置并联运行，两套能量回收型燃气调压计量装置共用一个过滤器1，两套能量回收型燃气调压计量装置在供气端均设置一个第五截止阀42，通过第五截止阀42的开关控制能量回收型燃气调压计量装置运行的台数，从而调节流量，稳定压力。

Claims (10)

1.一种能量回收型燃气调压计量装置，其特征在于：包括燃气膨胀机和膨胀机功能量回收装置，燃气进入燃气膨胀机膨胀作功，压力降低至设定的水平后，进入管网或用气设备中，所述膨胀机功能量回收装置回收燃气膨胀机膨胀作功的能量。

2.根据权利要求1所述的一种能量回收型燃气调压计量装置，其特征在于：所述膨胀机功能量回收装置为发电机，燃气膨胀机对称固定在发电机的转轴的两端组成膨胀机功能量发电装置。

3.根据权利要求2所述的一种能量回收型燃气调压计量装置，其特征在于：燃气经过滤器过滤后，分成两路，再经进口导叶调节器调节后进入燃气膨胀机膨胀作功。

4.根据权利要求3所述的一种能量回收型燃气调压计量装置，其特征在于：所述过滤器进口侧和出口侧均设有截止阀，所述燃气膨胀机的出口也设置截止阀。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种能量回收型燃气调压计量装置，其特征在于：所述燃气膨胀机采用离心式叶轮、螺杆式转子或者活塞式、罗茨式、涡旋式结构。

6.根据权利要求5所述的一种能量回收型燃气调压计量装置，其特征在于：所述燃气膨胀机出口设置热管换热器，所述热管换热器从空气中吸热，所述热管换热器的冷凝段向燃气放热，加热燃气。

7.根据权利要求5所述的一种能量回收型燃气调压计量装置，其特征在于：所述燃气膨胀机的进气端设有一分支管引部分燃气进入燃烧室，所述燃烧室连接换热器，燃烧室内燃气燃烧产生的高温燃气进入换热器预先加热燃气，升温后的燃气再进入燃气膨胀机。

8.根据权利要求5所述的一种能量回收型燃气调压计量装置，其特征在于：采用离心式叶轮的离心式膨胀机采用的轴承上设有储气套，在轴承和储气套间设有储气室，在轴承上开节流孔，压力燃气进入储气室，通过节流孔进入轴承气隙，提供对轴承的支承。

9.根据权利要求2所述的一种能量回收型燃气调压计量装置，其特征在于：两套以上的膨胀机功能量发电装置并联运行，每套膨胀机功能量发电装置进口端设有一个截止阀。

10.根据权利要求1所述的一种能量回收型燃气调压计量装置，其特征在于：燃气计量装置通过测量燃气膨胀机转速及燃气膨胀机进出口燃气温度、压力计算燃气流量。