CN109506130A - 基于天然气井采气时压差能的能量回收装置及发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于天然气井采气时压差能的能量回收装置，包括与天然气井连接天然气采集系统、原天然气减压装置，所述天然气采集系统连接原天然气减压装置，天然气减压装置的输出端连接天然气输出管网；天然气采集系统的输出端还设有与原天然气减压装置并联的减压动力装置。本发明采用在原天然气井开采输送的原方案的基础上增加旁通减压系统实现能量回收；整个回收过程中全机械做功原理，大大提高了系统运行的稳定性，最终由动力机械带发电机实现发电。在整个减压过程中除发电外整个工作过程在一个密闭系统中完成，安全性高；本系统体积小、安装方便、可模块化组合、可反复循环使用；本系统产生的能量为高质量、清节零排放、消纳效好的电能。

Description

基于天然气井采气时压差能的能量回收装置及发电装置
技术领域
本发明属于天然气井采气时压差能回收利用技术领域，尤其涉及一种基于天然气井采气时压差能的能量回收装置及发电装置
背景技术
随着世界范围内能源短缺的出现，能量的合理利用也越发受到重视，特别是近几年，节能技术不断向前发展，压力能回收技术的研究也逐渐深入。
开采天然气时一般采用自喷方式，很多气田井口生产压力可以达到40Mpa以上，而经集气站节流至天然气净化厂的输气管线运行压力为2MPa，压力变化较大，从井口到集输管线过程中，高压气体经节流阀绝热膨胀压力降低，大量的流体机械能转化为冷能散失在环境中，能量损失巨大。
高压天然气在调压的过程中会产生很大的压力降，释放大量的能量，但这部分能量的利用在国内尚未引起足够的重视。针对天然气在调压过程中存在气量波动等因素，导致压力能的量也存在波动，常规的汽轮机很难适用于该工况。
另外，申请人在提交申请前向国家知识产权局专利检索咨询中心提交了关于本申请的检索报告请求，案件编号G1812405，检索报告中引用的专利类型全为“A”文件，也就是背景技术文件，即反应权利要求的部分技术特征或者有关的现有技术的一部分文件；CN105041395A、CV204851334U、CN108386719A、RO130430A2、RU2599436C1；检索报告的结果中最接近的的对比文件是CN105041395A；根据检索报告的结果，本申请符合专利法新颖性、创造性和实用性，供参考；申请人提交了本发明，本发明涉及一种天然气井采气时压差能的能量回收装置及发电装置。该装置大大提高了天然气开采的综合效率，增强了由压差转为机械能的稳定性和适用性。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种提高了天然气开采的综合效率的天然气井采气时压差能的能量回收装置及发电装置，
本发明是这样实现的，一种基于天然气井采气时压差能的能量回收装置，包括与天然气井连接天然气采集系统、原天然气减压装置，所述天然气采集系统连接原天然气减压装置，天然气减压装置的输出端连接天然气输出管网，输气管路上安装有第一控制单向阀；其特征在于，天然气采集系统的输出端还设有与原天然气减压装置并联的减压动力装置。
上述技术方案，优选的，在天然气采集系统的输出端安装有分配器，所述分配器的一个出气端连接原天然气减压装置，分配器的另一出气端连接减压动力装置。
上述技术方案，优选的，所述减压动力装置包括连接分配器的进气支路，所述进气支路上安装有压力控制阀，所述压力控制阀的输出端连接恒压容器的进气口，所述恒压容器的出气口通过进气管路连接空气动力单元，所述空气动力单元的动力输出端连接动能利用设备；所述膨胀机的尾气管连接天然气输出管网。
空气动力单元还连接天然气井连接天然气采集系统的高压缓冲容器的出气口。
上述技术方案，优选的，空气动力单元为活塞式空气动力膨胀机。
本发明还提供一种基于上述天然气井采气时压差能的能量回收装置的发电装置，在减压动力装置的动能输出端通过离合器连接发电装置。
综上所述，本发明采用在原天然气井开采输送的原方案的基础上增加旁通减压系统，利用天然气开采输送过程中的首先通过减压，恒压、活塞式降压机械的技术路线，实现能量回收；整个回收过程中全机械做功原理，大大提高了系统运行的稳定性，最终由动力机械带发电机实现发电。在整个减压过程中除发电外整个工作过程在一个密闭系统中完成，安全性高；本系统体积小、安装方便、可模块化组合、可反复循环使用；本系统产生的能量为高质量、清节零排放、消纳效好的电能；通过实体实验，该系统填补该领域多项空白。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的基于天然气井采气时压差能的能量回收装置结构示意图。
图2是本发明实施例提供的基于上述天然气井采气时压差能的能量回收装置的发电装置结构示意图。
图中、10、天然气采集系统；20、原天然气减压装置；30、分配器；40、减压动力装置；41、进气支路；42、压力控制阀；43、恒压容器；44、空气动力单元；45、尾气管；50、发电装置；60、天然气井。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为利用高压天然气在开采的过程中会产生很大的压力降释放大量的能量，解决了现有压差能力回收利用率低，同时克服了天然气在调压过程中存在气量波动等因素，减少压力能量在能量转换过程中存在的波动，本发明特提供一种基于天然气井采气时压差能的能量回收装置及发电装置。下面结合结构原理图详细说明：
实施例1，请参阅图1，一种基于天然气井采气时压差能的能量回收装置，包括与天然气井60连接天然气采集系统10、天然气采集系统属于天然气技术领域的现有技术主要对开采的高压天然气进行除泥、脱水、脱硫等处理，
主要包括采气管路、恒压容器、气液分离器，多级高压缓冲冲容器以及控制阀；原天然气减压装置20，原天然气减压装置属于现有技术；所述天然气采集系统连接原天然气减压装置，天然气减压装置的输出端连接天然气输出管网，输气管路上安装有第一压力控制单向阀21；天然气采集系统的输出端还设有与原天然气减压装置并联的减压动力装置40。
上述技术方案，优选的，在天然气采集系统的输出端安装有分配器30，所述分配器的一个出气端连接原天然气减压装置20，分配器的另一出气端连接减压动力装置40。
上述技术方案，优选的，所述减压动力装置40包括连接分配器的进气支路41，所述进气支路上安装有压力控制阀42，所述压力控制阀42的输出端连接恒压容器43的进气口，所述恒压容器43的出气口通过进气管路连接空气动力单元44，所述空气动力单元的动力输出端连接动能利用设备；所述膨胀机的尾气管45连接天然气输出管网。
上述技术方案，优选的，空气动力单元为活塞式空气动力膨胀机。
请参阅图2，本发明还提供一种基于上述天然气井采气时压差能的能量回收装置的发电装置，在减压动力装置的动能输出端通过离合器连接发电装置50。所述发电装置属于常规技术，主要包括发电机，发电控制单元以及动力电输出单元和蓄电池。
综上所述，本发明采用在原天然气井开采输送的原方案的基础上增加旁通减压系统，利用天然气开采输送过程中的首先通过减压，恒压、活塞式降压机械的技术路线，实现能量回收；整个回收过程中全机械做功原理，大大提高了系统运行的稳定性，最终由动力机械带发电机实现发电。在整个减压过程中除发电外整个工作过程在一个密闭系统中完成，安全性高；本系统体积小、安装方便、可模块化组合、可反复循环使用；本系统产生的能量为高质量、清节零排放、消纳效好的电能；通过实体实验，该系统填补该领域多项空白。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于天然气井采气时压差能的能量回收装置，包括与天然气井连接天然气采集系统、原天然气减压装置，所述天然气采集系统连接原天然气减压装置，天然气减压装置的输出端连接天然气输出管网，输气管路上安装有第一控制单向阀；其特征在于，天然气采集系统的输出端还设有与原天然气减压装置并联的减压动力装置。
2.根据权利要求1所述的基于天然气井采气时压差能的能量回收装置，其特征在于：在天然气采集系统的输出端安装有分配器，所述分配器的一个出气端连接原天然气减压装置，分配器的另一出气端连接减压动力装置。
3.根据权利要求1所述的基于天然气井采气时压差能的能量回收装置，其特征在于：所述减压动力装置包括连接分配器的进气支路，所述进气支路上安装有压力控制阀，所述压力控制阀的输出端连接恒压容器的进气口，所述恒压容器的出气口通过进气管路连接空气动力单元，所述空气动力单元的动力输出端连接动能利用设备；所述膨胀机的尾气管连接天然气输出管网。
4.根据权利要求3所述的基于天然气井采气时压差能的能量回收装置，其特征在于：空气动力单元还连接天然气井连接天然气采集系统的高压缓冲容器的出气口。
5.根据权利要求3所述的基于天然气井采气时压差能的能量回收装置，其特征在于：空气动力单元为活塞式空气动力膨胀机。
6.基于上述权利要求1至5任一所述的天然气井采气时压差能的能量回收装置的发电装置，其特征在于：在减压动力装置的动能输出端通过离合器连接发电装置。
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