CN114320671A - 可调流量天然气加压系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调流量天然气加压系统，包括加压单元、排污单元、泄放单元和回流单元，回流单元包括消声器、前压自力式调压阀、后压自力式调压阀、手动截止阀、压力传感器和数个压力表，回流管一端旁接在单向阀和进气缓冲罐之间的输气管上，另一端依次通过消声器、前压自力式调压阀、后压自力式调压阀和手动截止阀后旁接在通向天然气发动机的输出管道上，回流管还分别旁接压力传感器和压力表。本发明避免了天然气压缩机频繁启动，提高了天然气加压系统的稳定性。本发明用定频压缩机替代变频压缩机，降低了设备成本；同时也可减小排气缓冲罐容积，提高了天然气加压系统的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种天然气加压系统，特别是一种流量可调的天然气加压系统，属于天然气发动机技术领域。
背景技术
随着能源结构调整和节能减排战略的逐步实施，作为清洁能源的天然气在动力领域得到广泛的应用，单一燃料纯气体的发动机、双燃料（天然气+微量柴油）在动力机械所占的份额日益增加。在天然气发电站或双燃料发动机试验车间，天然气发动机气源一般由城市管网输入，其压力在0.2～0.4MPa。天然气经过天然气压缩机加压至1.8MPa后输送到天然气发动机，由于天然气发动机在工作过程负荷变化的不可预期性，导致供气量的需求变化大，对天然气加压系统的要求较高。现有的天然气压缩机包括变频压缩机和定频压缩机两种，变频压缩机可以实现天然气供气流量调节，但价格昂贵，运行维护成本也高。定频压缩机本身不能实现天然气供气流量调节，通过启停实现对供气或停止的控制。
为了提高天然气供气的稳定性，天然气压缩机后配置一个较大体积的排气缓冲罐，对整个系统的安全性造成一定影响，也会造成天然气的浪费。此外天然气压缩机重启需进行安全检测及辅助系统加热等流程，重启时间较长，天然气压缩机在发动机的大负荷工况时很难及时补充排气缓冲罐内的天然气，造成供气系统压力波动，影响天然气发动机运行的稳定性；在天然气发动机的小负荷工况时，又面临着必须在较短的开启时间内即能将天然气充满排气缓冲罐充满问题，造成天然气压缩机频繁启停，影响其使用寿命。因此迫切需要研发一种能够适用于定频压缩机的可调流量天然气加压系统，从而能适配较小容积的排气缓冲罐，避免天然气压缩机频繁启停，降低天然气供气系统压力波动，提高天然气加压系统的经济性、安全性和稳定性。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够适用于定频压缩机的可调流量天然气加压系统，此系统能够在压缩机不停机状态通过调节天然气回流量来实现对供气量的调整，避免天然气压缩机频繁启停，降低天然气供气系统压力波动，提高天然气加压系统的经济性、安全性和稳定性。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种可调流量天然气加压系统，包括加压单元、排污单元、泄放单元和回流单元，所述加压单元包括单向阀、进气缓冲罐、天然气压缩机、天然气冷却器和排气缓冲罐，天然气进气总管依次通过单向阀、进气缓冲罐与天然气压缩机输入端相连，天然气压缩机输出端依次通过天然气冷却器和排气缓冲罐后，输入通向天然气发动机的天然气输出管道；进气缓冲罐、天然气压缩机、天然气冷却器和排气缓冲罐各自的排污口分别通过排污单元对应的排污管汇总到排污罐中；进气缓冲罐、天然气压缩机、天然气冷却器和排气缓冲罐各自的泄放口分别通过对应的泄放管汇总到排污单元的总泄放管后，再通过阻火器进入泄放塔泄放；所述回流单元包括消声器、前压自力式调压阀、后压自力式调压阀、手动截止阀、压力传感器和数个压力表，回流管一端旁接在单向阀和进气缓冲罐之间的输气管上，回流管另一端依次通过消声器、前压自力式调压阀、后压自力式调压阀和手动截止阀后旁接在通向天然气发动机的输出管道上；回流管一端上还分别旁接压力传感器和压力表，在消声器和前压自力式调压阀之间的回流管，前压自力式调压阀和后压自力式调压阀之间的回流管，以及回流管另一端上分别旁接压力表；前压自力式调压阀取样管两端分别与进气缓冲罐和前压自力式调压阀相连，后压自力式调压阀取样管两端分别与后压自力式调压阀及后压自力式调压阀和手动截止阀之间的回流管相连。
本发明的目的通过以下技术方案进一步实现：
进一步的，所述后压自力式调压阀的开启压力和落座压力，以及前压自力式调压阀的开启压力和落座压力均有0.1MPa的回差；后压自力式调压阀调压压力设为1.0～1.8MPa，落座压力比开启压力低0.1 MPa；前压自力式调压阀设置压力为0.2～0.3MPa，落座压力设为≤0.38MPa。
进一步的，所述消声器为兼具消声和稳压功能的声腔式消声器。
进一步的，所述后压自力式调压阀取样管的取样口至手动截止阀的距离L1及后压自力式调压阀取样管的取样口至后压自力式调压阀的距离L2均大于后压自力式调压阀取样管管径的3倍。
进一步的，消声器一端至天然气进气总管的回流管管径大于消声器一端至前压自力式调压阀一端的回流连接管管径；所有管道的气体流速均小于10m/s。
进一步的，在回流管两端分别与输气管的连接处，以及手动截止阀与通向天然气发动机的输出管的连接处，还有回流管的拐弯处均为圆弧过渡连接。
本发明在天然气加压系统中并联了一路包括消声器、前压自力式调压阀、后压自力式调压阀和手动截止阀的回流单元，当排气缓冲罐内的天然气压力达到设定值时，回流单元通过后压自力式调压阀和前压自力式调压阀的减压、消声器的消声后天然气回流至进气缓冲罐，实现了加压单元的内部循环，降低了天然气压力波动，避免了天然气压缩机频繁启动，提高了天然气加压系统的稳定性。本发明用定频压缩机替代变频压缩机，降低了设备成本；同时也可减小排气缓冲罐容积，提高了天然气加压系统的安全性。
本发明的优点和特点，将通过下面优选实例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。
附图说明
图1是本发明的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本实施例包括加压单元1、排污单元2、泄放单元3和回流单元4，加压单元1包括单向阀11、进气缓冲罐12、天然气压缩机13、天然气冷却器14和排气缓冲罐15，天然气进气总管10依次通过单向阀11、进气缓冲罐12与天然气压缩机13的输入端相连，天然气压缩机13的输出端依次通过天然气冷却器14和排气缓冲罐15后，输入通向天然气发动机的天然气输出管道20。在天然气加压单元进行内部循环时，单向阀11可防止回流的天然气通过天然气输入管道10进入城市管网天然气。
本实施例的天然气压缩机13的容量：2000Nm³/h，排气缓冲罐15的容积：10m³，出口压力为1.8MPa。未加回流单元4时，当天然气发动机用气量达到500Nm³/h时天然气压缩机13每隔6分钟重启一次，排气缓冲罐15压力1.2～1.8MPa之间波动，进而影响天然气发动机工作的稳定性，天然气发动机用气量越大，排气缓冲罐15压力波动就越大。未加回流单元4时，后压自力式调压阀43设置开启压力为1.75MPa，落座压力设为1.6MPa，前压自力式调压阀42设置目标压力0.3MP，落座压力设为0.38MPa，发动机用气量在0～1800Nm³/h任何工况下，天然气压缩机13不停机，供气压力稳定在1.66～1.76MPa之间。天然气压缩机13采用定频式压缩机，定频式压缩机为单机模式或多机并联模式，多机并联模式时，各定频式压缩机的出口压力一致。
进气缓冲罐12、天然气压缩机13、天然气冷却器14和排气缓冲罐15各自的排污口分别通过排污单元2对应的排污管21（图1中点划线所示）汇总到排污罐22中。
进气缓冲罐12、天然气压缩机13、天然气冷却器14和排气缓冲罐15各自的泄放口分别通过对应的泄放管31（图1中虚线所示）汇总到排污单元3的总泄放管30后，再通过阻火器32进入泄放塔33泄放。
回流单元4包括消声器41、前压自力式调压阀42、后压自力式调压阀43、手动截止阀44、压力传感器45和数个压力表46，回流管47左端旁接在单向阀11和进气缓冲罐12之间的输气管16上，回流管47右端依次通过消声器41、前压自力式调压阀42、后压自力式调压阀43和手动截止阀44后旁接在通向天然气发动机的输出管道20上。回流管47左端还分别旁接压力传感器45和压力表46，在消声器41和前压自力式调压阀42之间的回流管47，前压自力式调压阀42和后压自力式调压阀43之间的回流管47，以及回流管47另一端上分别旁接压力表46。前压自力式调压阀取样管421两端分别与进气缓冲罐12和前压自力式调压阀42相连，后压自力式调压阀取样管431两端分别与后压自力式调压阀43及手动截止阀44之间的回流管47相连。
进气缓冲罐12、天然气压缩机13、天然气冷却器14、排气缓冲罐15、排污罐21的各输入端和各输出端分别设有球阀5。天然气冷却器14冷却后的天然气温度不超过40℃。
后压自力式调压阀43的开启压力和落座压力有0.1MPa左右的回差，防止入口处天然气压力在后压自力式调压阀43,设定点附近时造成后压自力式调压阀43频繁开闭。后压自力式调压阀43的调压压力设为1.0～1.8MPa，落座压力比开启压力低0.1 MPa。后压自力式调压阀43的目标压力可手动调整，当入口处的天然气压力高于设定的目标压力时后压自力式调压阀43开启，天然气发动机用气量越小入口压力与目标压力压差越大，后压自力式调压阀43的流通面积越大，天然气回流量越大；当入口处的天然气压力低于落座压力时后压自力式调压阀43关闭。
前压自力式调压阀42的设置压力为0.2～0.3MPa，落座压力设为≤0.38MPa。前压自力式调压阀42的目标压力可手动调整，当出口处的天然气压力低于设定的目标压力时，前压自力式调压阀42开启，出口压力与目标压力压差越大，前压自力式调压阀42的流通面积越大。当出口处的天然气压力高于落座压力时，前压自力式调压阀42关闭，前压自力式调压阀42的开启压力和落座压力有设有0.1MPa左右的回差，防止出口处天然气压力在前压自力式调压阀42设定点附近时造成前压自力式调压阀42频繁开闭。
消声器41为兼具消声和稳压功能的声腔式消声器，用于消除燃气减压后带来的噪声，兼具消声和稳压功能，造成的附加阻力也较小。
后压自力式调压阀取样管431的取样口至手动截止阀44的距离L1及后压自力式调压阀取样管431的取样口至后压自力式调压阀43的距离L2均大于后压自力式调压阀取样管431管径的3倍。消声器41一端至天然气进气总管10的回流管47管径大于消声器41一端至前压自力式调压阀42左端的回流管47管径；所有管道的气体流速均小于10m/s。
在回流管47两端分别与输气管16的连接处，以及手动截止阀与通向天然气发动机的输出管20的连接处，还有回流管47的拐弯处均为圆弧过渡连接。便于天然气流动，不会产生冲击。
排气缓冲罐15的输出管20一分为二，一路天然气经回流单元4的回流管47依次经过手动截止阀44、后压自力式调压阀43、前压自力式调压阀42、和消声器41引入进气缓冲罐12，另一路经输出管20输出后，再经除水、计量等处理后供天然气发动机使用。从而避免天然气压缩机13频繁启停，提高天然气加压系统的安全性和稳定性。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种可调流量天然气加压系统，包括加压单元、排污单元和泄放单元，所述加压单元包括单向阀、进气缓冲罐、天然气压缩机、天然气冷却器和排气缓冲罐，天然气进气总管依次通过单向阀、进气缓冲罐与天然气压缩机输入端相连，天然气压缩机输出端依次通过天然气冷却器和排气缓冲罐后，输入通向双燃料发动机的天然气输出管道；进气缓冲罐、天然气压缩机、天然气冷却器和排气缓冲罐各自的排污口分别通过排污单元对应的排污管汇总到排污罐中；进气缓冲罐、天然气压缩机、天然气冷却器和排气缓冲罐各自的泄放口分别通过对应的泄放管汇总到排污单元的总泄放管后，再通过阻火器进入泄放塔泄放；其特征在于，还包括回流单元，所述回流单元包括消声器、前压自力式调压阀、后压自力式调压阀、手动截止阀、压力传感器和数个压力表，回流管一端旁接在单向阀和进气缓冲罐之间的输气管上，回流管另一端依次通过消声器、前压自力式调压阀、后压自力式调压阀和手动截止阀后旁接在通向天然气发动机的输出管道上；回流管一端上还分别旁接压力传感器和压力表，在消声器和前压自力式调压阀之间的回流管，前压自力式调压阀和前压自力式调压阀之间的回流管，以及回流管另一端上分别旁接压力表；前压自力式调压阀取样管两端分别与进气缓冲罐和前压自力式调压阀相连，后压自力式调压阀取样管两端分别与后压自力式调压阀及后压自力式调压阀和手动截止阀之间的回流管相连。
2. 如权利要求1所述的可调流量天然气加压系统，其特征在于，所述后压自力式调压阀的开启压力和落座压力，以及前压自力式调压阀的开启压力和落座压力均有0.1MPa的回差；后压自力式调压阀调压压力设为1.0～1.8MPa，落座压力比开启压力低0.1 MPa；前压自力式调压阀设置压力为0.2～0.3MPa，落座压力设为≤0.38MPa。
3.如权利要求1所述的可调流量天然气加压系统，其特征在于，所述消声器为兼具消声和稳压功能的声腔式消声器。
4.如权利要求1所述的可调流量天然气加压系统，其特征在于，所述后压自力式调压阀取样管的取样口至手动截止阀的距离L1及后压自力式调压阀取样管的取样口至后压自力式调压阀的距离L2均大于后压自力式调压阀取样管管径的3倍。
5.如权利要求1所述的可调流量天然气加压系统，其特征在于，消声器一端至天然气进气总管的回流管管径大于消声器一端至前压自力式调压阀一端的回流连接管管径；所有管道的气体流速均小于10m/s。
6.如权利要求1所述的可调流量天然气加压系统，其特征在于，在回流管两端分别与输气管的连接处，以及手动截止阀与通向天然气发动机的输出管的连接处，还有回流管的拐弯处均为圆弧过渡连接。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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