CN109723511A - 用于管网天然气压力能发电前置冷却后置升温的除杂装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于管网天然气压力能发电前置冷却后置升温的除杂装置，包括双层过滤罐装置、信息显示装置、气动马达伴热装置；所述双层过滤罐装置包括双层罐体、升温低压天然气出口、筛网、常温高压天然气进口、低温低压天然气入口、降温高压天然出口，所述筛网设置在双层罐体的内腔中，所述常温高压天然气进口和降温高压天然出口分别设于双层罐体的下部和上部且均与双层罐体的内腔相连通；所述升温低压天然气出口和低温低压天然气入口分别设于双层罐体的上部和下部且均与双层罐体的夹层相连通；本发明无需外加动力、操作简单、维护方便、工作稳定，能判断筛网是否需要定期更换、减少人工监察，提高管网天然气压力能发电设备的运行寿命。
Description
技术领域
本发明属于管网天然气管网压力能发电安全保护领域，具体涉及一种用于管网天然气压力能发电前置冷却后置升温的除杂装置。
背景技术
管网天然气压力能发电技术近年来备受关注，各类相关设备也迅速出现，其中尤其以小型天然气压力能发电设备潜在市场数量巨大。
目前，在观察多个燃气场站应用案例长时间运行结果后，发现管网天然气内部杂质成分较为复杂，即便在压力能发电设备前端增加高密度筛网，也难以阻止杂质进入膨胀机。尤其是气动马达其内部结构精密，间隙小对杂质颗粒较为敏感。另外，在长期运行后，发现在气动马达出口聚集较多油脂类粘性较高的杂质，该杂质逐步将马达出口堵死，使马达做功效率降低直至彻底停机，但马达进口处没有该类杂质。因此，为增加设备寿命并提高使用效率，需要一种针对以上情况的除杂装置，在充分利用天然气管网压力能的同时，对该系统增加更为充分的安全保护措施。
目前我国的管网天然气除杂过滤方法一般均为，外挂冷凝或筛网设备，该方式仅适用于大流量燃气，对于小流量的管网压力能发电系统并不适用。
发明内容
本发明的目的在于针对上面提出的，目前管网天然气压力能发电装置的马达出口杂质过多，效率及寿命受到负面影响，提供一种用于管网天然气压力能发电前置冷却后置升温的除杂装置，以达到气动马达进口天然气进一步除杂，利用罐体降低流速，使杂质更易沉积，同时利用膨胀后低温使进口天然气温度降低，更易凝析出油脂类杂质，设置温度压力等变送器可在线监测，且不增加新的安全隐患。
发明实现上述目的的技术方案为：
一种用于管网天然气压力能发电前置冷却后置升温的除杂装置，包括带夹层的双层过滤罐装置、信息显示装置、气动马达伴热装置；
所述双层过滤罐装置包括双层罐体、升温低压天然气出口、筛网、常温高压天然气进口、低温低压天然气入口、降温高压天然出口，所述筛网设置在所述双层罐体的内腔中，所述常温高压天然气进口和降温高压天然出口分别设于所述双层罐体的下部和上部且均与所述双层罐体的内腔相连通；所述升温低压天然气出口和低温低压天然气入口分别设于所述双层罐体的上部和下部且均与所述双层罐体的夹层相连通；所述信息显示装置连接设置在降温高压天然出口的外壁上，用于监测气动马达的进口天然气温度实时气压和温度；所述的气动马达伴热装置设置在气动马达的降温高压天然进口外壁，用于实时调节气动马达的进口天然气温度。
优选地，所述的筛网的材料为金属或工程塑料。
优选地，所述双层罐体的最外层罐体的直径为DN200~300，高度为600~800mm；最内层罐体的直径为DN150~200，高度为500~700mm。
优选地，所述双层罐体的底部设置有连通所述最内层罐体内腔的排污口。
优选地，所述排污口设置有等径球阀。
优选地，所述的信息显示装置包括温度变送器、压力变送器，所述温度变送器用于监测所述气动马达的进口天然气温度，以及根据所检测的温度控制所述的气动马达伴热装置启动加热；所述压力变送器用于监测所述气动马达的进口天然气压力值。
优选地，所述的气动马达伴热装置采用电伴热带，缠绕于所述降温高压天然进口外壁。
优选地，所述的气动马达伴热装置由气动马达驱动的发电装置供电。
本发明与现有技术和现状相比具有以下的有益效果：
1、设备实施成本较低，利用具有多种措施实现降低管网天然气杂质。不需要附加的生产及高精密的加工工艺，该装置通过回收低温将进口天然气进行冷凝除杂，将增加启动马达使用效率及寿命，同时利用设备自身温度压力数据的变化对事故进行预判及预警。
2、整套装置运行简单，维护方便。该装置无需增加人工操作便可运行，只需要定期进行维修即可。还能判断过滤器是否需要更换、减少人工监察，大大提高管网运行效率。未来可逐步推广用于管网天然气管网压力能发电装置。
3、整套装置占地面积小，应用范围广。该装置只是将原常规过滤器进行改造，且由于不需要加附属设备，能在各种工况下进行使用。
本发明与现有技术和现状相比具有以下的有益效果：
1、设备实施成本较低，利用具有多种措施实现降低管网天然气杂质。不需要附加的生产及高精密的加工工艺，该装置通过回收低温将进口天然气进行冷凝除杂，将增加启动马达使用效率及寿命，同时利用设备自身温度压力数据的变化对事故进行预判及预警。
2、整套装置运行简单，维护方便。该装置无需增加人工操作便可运行，只需要定期进行维修即可。还能判断过滤器是否需要更换、减少人工监察，大大提高管网运行效率。未来可逐步推广用于管网天然气管网压力能发电装置。
3、整套装置占地面积小，应用范围广。该装置只是将原常规过滤器进行改造，且由于不需要加附属设备，能在各种工况下进行使用。
附图说明
图1为本发明实施例的一种用于管网天然气压力能发电前置冷却后置升温的除杂装置结构示意图。
图中示出：1-升温低压天然气出口，2-温度变送器，3-压力变送器，4-降温高压天然进口，5-电伴热带，6-气动马达，7-低温低压天然气出口，8-筛网，9-排污口，10-常温高压天然气进口，11-低温低压天然气入口。12-降温高压天然出口。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
以某天然气管道调压箱内，200W微型压力能发电项目为例，该管道天然气流量约为100Nm3/h，进口压力0.8MPa，温度约20℃，降压后0.1 MPa，温度约5℃。如图1所示，天然气经过高压进口进入气动马达做功，通过联轴器带动发电机，可发出200W的电量。膨胀后的天然气通过低压出口进入下游燃气管网。
一种用于管网天然气压力能发电前置冷却后置升温的除杂装置，包括带夹层的双层过滤罐装置、信息显示装置、气动马达伴热装置；
所述双层过滤罐装置包括双层罐体、升温低压天然气出口1、筛网8、常温高压天然气进口10、低温低压天然气入口11、降温高压天然出口12，所述筛网8设置在所述双层罐体的内腔中，其材料为金属，如不锈钢。所述常温高压天然气进口10和降温高压天然出口12分别设于所述双层罐体的下部和上部且均与所述双层罐体的内腔相连通；所述升温低压天然气出口1和低温低压天然气入口11分别设于所述双层罐体的上部和下部且均与所述双层罐体的夹层相连通；所述信息显示装置连接设置在降温高压天然出口的外壁上，用于监测气动马达6的进口天然气温度实时气压和温度；所述的气动马达伴热装置设置在气动马达6的降温高压天然进口4外壁，用于实时调节气动马达6的进口天然气温度，所述的气动马达伴热装置由气动马达驱动的发电装置供电。
本实施例采用DN200、高度600mm钢管作为最外层罐体。另外，采用DN150、高度500mm钢管作为最内层罐体。
所述双层罐体的底部设置有连通所述最内层罐体内腔的排污口9，所述排污口9采用DN25管并设置有等径球阀。
所述的信息显示装置包括温度变送器2、压力变送器3，所述温度变送器2用于监测所述气动马达6的进口天然气温度，以及根据所检测的温度控制所述的气动马达伴热装置启动加热；所述压力变送器3用于监测所述气动马达6的进口天然气压力值。
所述的气动马达伴热装置采用电伴热带5，缠绕于所述降温高压天然进口4外壁。
所述最内层罐体内部装入筛网8，高压天然气进入最内层罐体底部，经过筛网8后在上部进入到下游气动马达6。
膨胀后低压天然气进入到最内层罐体、最外层罐体的夹层中，换热后进入到下游管网。
进口压力0.8MPa，温度约20℃的天然气经过过滤后，温度降低为15℃左右，进入气动马达。降压后压力为0.1 MPa，温度约0℃进入夹层中进行换热，温度升温为约5℃左右，进入下游燃气管网。
可以理解的是，所述双层过滤罐装置的最内层空间为筛网，筛网外侧为进口高压天然气，再外侧夹层为出口低压天然气。罐体耐压按照燃气规范设计，最外层有低压低温天然气依次经过低温低压天然气出口7和低温低压天然气入口11后与通过常温高压天然气进口10输入的天然气在罐体内部进行换热，换热后升温的低压天然气通过升温低压天然气出口1进入到下游管网，同时，高压天然气经过降温及筛网8后，通过降温高压天然出口12、降温高压天然进口4进入到气动马达6进行膨胀做功。在此过程中将马达出口容易附着的油脂类杂质在进入马达之前进行凝析除杂，可延长此类杂质在马达出口逐步结垢、直至全部堵死马达出口的时间；
所述筛网8放置在体积变大的罐体内，使天然气流速在罐体内降低，同时降温使低温油脂在筛网附着，附着后的油脂其粘性较大，更容易吸附固体颗粒类杂质，使天然气过滤较原有单一物理筛网过滤更加高效。
所述的信息显示装置能够显示传送的压力、温度数据，温度变送器用于监控气动马达进口天然气温度。避免冷量循环的低温影响气动马达寿命。当温度低于设定参数时，则开启电伴热带进行升温。电伴热带的能源来源于管网天然气压力能发电多余电力，该电伴热带在设备正常工作时不启用，仅在低温气候下或天然气压力降低过大而导致出口天然气温度过度降低时使用。所述压力变送器用于监控经过筛网后进口天然气压力，与正常工作压力相比。压力过低时，说明筛网已经基本饱和，罐体内部杂质过多，需要更换；压力过高时，则是低温低压天然气出口可能出现杂质堵塞情况，需要清理。
所述排污口9可定期开启，观察杂质情况，判断天然气杂质组份，同时可减少更换筛网的频率，节约时间及成本。在需要检修时，该排污口可作为泄压口，起到安全作用。
当设备正常工作时，所述温度变送器应持续保持在一定的指示范围，如果温度过高或过低，则证明该压力能发电系统出现异常，需要检修。
当设备正常工作时，所述压力变送器应持续保持在一定的指示范围，如果压力过高或过低，则证明该过滤器需要保修。
检修前，应停止整套压力能发电设备，关闭燃气管网前后阀门。开启排污口9，探测天然气浓度，再更筛网8，同时清洁罐体内壁。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于管网天然气压力能发电前置冷却后置升温的除杂装置，其特征在于：包括带夹层的双层过滤罐装置、信息显示装置、气动马达伴热装置；
所述双层过滤罐装置包括双层罐体、升温低压天然气出口(1)、筛网(8)、常温高压天然气进口(10)、低温低压天然气入口(11)、降温高压天然出口(12)，所述筛网(8)设置在所述双层罐体的内腔中，所述常温高压天然气进口(10)和降温高压天然出口(12)分别设于所述双层罐体的下部和上部且均与所述双层罐体的内腔相连通；所述升温低压天然气出口(1)和低温低压天然气入口(11)分别设于所述双层罐体的上部和下部且均与所述双层罐体的夹层相连通；所述信息显示装置连接设置在降温高压天然出口的外壁上，用于监测气动马达(6)的进口天然气温度实时气压和温度；所述的气动马达伴热装置设置在气动马达(6)的降温高压天然进口(4)外壁，用于实时调节气动马达(6)的进口天然气温度。
2.根据权利要求1所述的用于管网天然气压力能发电前置冷却后置升温的除杂装置，其特征在于：所述的筛网(8)的材料为金属或工程塑料。
3.根据权利要求1所述的用于管网天然气压力能发电前置冷却后置升温的除杂装置，其特征在于：所述双层罐体的最外层罐体的直径为DN200~300，高度为600~800mm；最内层罐体的直径为DN150~200，高度为500~700mm。
4.根据权利要求1所述的用于管网天然气压力能发电前置冷却后置升温的除杂装置，其特征在于：所述双层罐体的底部设置有连通所述最内层罐体内腔的排污口(9)。
5.根据权利要求4所述的用于管网天然气压力能发电前置冷却后置升温的除杂装置，其特征在于：所述排污口(9)设置有等径球阀。
6.根据权利要求1所述的用于管网天然气压力能发电前置冷却后置升温的除杂装置，其特征在于：所述的信息显示装置包括温度变送器(2)、压力变送器(3)，所述温度变送器(2)用于监测所述气动马达(6)的进口天然气温度，以及根据所检测的温度控制所述的气动马达伴热装置启动加热；所述压力变送器(3)用于监测所述气动马达(6)的进口天然气压力值。
7.根据权利要求1所述的用于管网天然气压力能发电前置冷却后置升温的除杂装置，其特征在于：所述的气动马达伴热装置采用电伴热带，缠绕于所述降温高压天然进口(4)外壁。
8.根据权利要求1所述的用于管网天然气压力能发电前置冷却后置升温的除杂装置，其特征在于：所述的气动马达伴热装置由气动马达(6)驱动的发电装置供电。
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