CN203907223U - 一种可控气量的天然气门站能源综合利用系统 - Google Patents

一种可控气量的天然气门站能源综合利用系统 Download PDF

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张雪辉
陈海生
朱阳历
李文
左志涛
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Abstract

本实用新型公开了一种可控气量的天然气门站能源综合利用系统，该系统利用向心透平回收天然气输运过程中的压力能，带动发电机组发电，并利用换热器回收向心透平膨胀完成后天然气所携带的冷能，实现能源的综合利用。该系统包括两个供气通道：向心透平侧供气通道和减压阀侧供气通道，通过调节两供气通道阀门的开度，控制天然气门站的总流量，满足用户对天然气用量的需求。该系统回收天然气的压力能，实现冷电联产，并能满足用户不同用气量需求，具有造价低、能源利用效率高、对环境友好等特点，具有广阔的应用前景。

Description

一种可控气量的天然气门站能源综合利用系统
技术领域
本实用新型涉及一种可控气量的天然气门站能源利用系统，特别是一种用于天然气门站能量回收的流体机械系统。
背景技术
近年来，随着天然气输气管道大动脉和天然气消费用户管网的建设，国内天然气的用气量不断攀升。为了提高其输气量，减少管线建设成本，通常天然气是带压输送，使得天然气通常以很高的压力供给门站。当用户在使用天然气时，天然气的压力需降低，目前基本采用减压阀直接降低天然气的压力，使得该部分压力能没有回收，造成大量能量浪费。
为回收该部分能量，同时满足用户管网对用气量的需求，本实用新型提出了一种可控气量的天然气门站能源综合利用系统。
实用新型内容
为克服现有技术的缺点和不足，本实用新型公开了一种可控气量的天然气门站能源综合利用系统，该系统通过利用向心透平回收天然气输运过程中的压力能，带动发电机组发电，并利用换热器回收透平膨胀完成后天然气所携带的冷能，实现能源综合利用。该系统包括两个供气通道：向心透平侧供气通道和减压阀侧供气通道，通过调节两供气通道阀门开度，控制天然气门站的流量，满足用户对天然气用量需求。该系统回收天然气的压力能，实现冷电联产，并能满足用户不同用气量需求，具有造价低、能源利用效率高、对环境友好等特点，具有广阔的应用前景。
为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是：
一种可控气量的天然气门站能源综合利用系统，包括天然气主网和用户管网,其特征在于：
所述天然气主网在天然气门站处分为两个供气通道：向心透平侧供气通道和减压阀侧供气通道，所述向心透平侧供气通道上设置有向心透平，所述向心透平的进口通过流量计Ⅰ、电磁阀Ⅰ与所述天然气主网相连通，所述向心透平的出口通过换热器、止回阀与所述用户管网相连通，所述减压阀侧供气通道上设置有减压阀，所述减压阀的进口通过流量计Ⅱ、电磁阀Ⅱ与所述天然气主网相连通，所述减压阀的出口与所述用户管网相连通。
进一步地，本实用新型的可控气量的天然气门站能源综合利用系统中，所述向心透平的进口依次通过流量计Ⅰ、电磁阀Ⅰ与所述天然气主网相连通。
进一步地，本实用新型的可控气量的天然气门站能源综合利用系统中，所述向心透平的出口依次通过换热器、止回阀与所述用户管网相连通。
进一步地，本实用新型的可控气量的天然气门站能源综合利用系统中，所述止回阀出口处的管线上设置有温度传感器。
进一步地，本实用新型的可控气量的天然气门站能源综合利用系统中，所述换热器的冷媒侧与所述向心透平的出口管线连通，所述换热器的热媒侧与热媒流体管线连通，所述热媒流体管线上设置有电磁阀Ⅲ。
进一步地，所述天然气门站能源综合利用系统还包括控制器，所述电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ、流量计Ⅰ、流量计Ⅱ、温度传感器均与所述控制器通信连接，所述控制器通过电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ控制天然气供气量，使之与所述用户管网用气量匹配，通过控制电磁阀Ⅲ控制热媒流量，使天然气温度接近环境温度。
进一步地，本实用新型的可控气量的天然气门站能源综合利用系统中，所述向心透平，其膨胀比为所述天然气主网压力与用户管网压力比值。
进一步地，本实用新型的可控气量的天然气门站能源综合利用系统中，所述减压阀是恒压减压阀，其出口压力恒定为所述用户管网压力。
进一步地，本实用新型的可控气量的天然气门站能源综合利用系统中，所述向心透平驱动连接有发电机。
其工作流程为：
当用户端用气量小于向心透平的设计流量时，关闭电磁阀Ⅱ，通过电磁阀Ⅰ调节天然气供气量，高压天然气通过向心透平降压，达到用户管网需求压力，向心透平输出轴功带动发电机发电，向心透平出口天然气温度降低，其冷能通过换热器回收，使进入用户管网的天然气温度接近环境温度；当用户端用气量大于向心透平的设计流量时，电磁阀Ⅰ全开，使向心透平在其设计流量工作，并调节电磁阀Ⅱ，使两供气管道总流量达到用户用气量，向心透平侧高压天然气在向心透平中膨胀发电，利用换热器回收冷能，减压阀侧的高压天然气直接通过减压阀将压力降低至用户管网需求压力。
本实用新型的优点在于：利用天然气末端的压力能，通过向心透平将天然气能量回收，并产生电能，从而解决能源浪费的问题。并利用换热器将天然气冷能回收，既不需要对用户管网进行改造，又得到冷能。通过两路供气通路，根据用户需求气量进行调节。该系统即实现天然气余压的回收，产生电能和冷能，又能满足用户不同用气量的需求，适用于不同用户端不同用气量需求，具有造价低、能源利用效率高、对环境友好等特点，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本实用新型的可控气量的天然气门站能源综合利用系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本实用新型进一步详细说明。
本实用新型的可控气量的天然气门站能源综合利用系统，它利用天然气主网和用户管网的压差，通过向心透平产生机械轴功和冷能，轴功带动发电机产生电能，冷能通过换热器回收利用，并通过两路供气系统，根据用户需求调节供气量，适用于不同用户端不同用气量需求，具有造价低、能源利用效率高、对环境友好等特点，具有广阔的应用前景。
图1为本实用新型的可控气量的天然气门站能源综合利用系统实施例。本实用新型的可控气量的天然气门站能源综合利用系统，包括向心透平1，发电机2，换热器3，电磁阀Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ8、7、4，止回阀5，减压阀6，流量计Ⅰ、Ⅱ10、9，控制器11和温度传感器12。天然气主网100在天然气门站处分为两个供气通道：向心透平侧供气通道101和减压阀侧供气通道102，向心透平侧供气通道101上设置有向心透平1，向心透平1的进口通过流量计Ⅰ10、电磁阀Ⅰ8与天然气主网100相连通，向心透平1的出口通过换热器3、止回阀5与用户管网200相连通，减压阀侧供气通道102上设置有减压阀6，减压阀6的进口通过流量计Ⅱ9、电磁阀Ⅱ7与天然气主网100相连通，减压阀6的出口与用户管网200相连通。
电磁阀Ⅰ8、电磁阀Ⅱ7、电磁阀Ⅲ4、流量计Ⅰ10、流量计Ⅱ9、温度传感器12均与控制器11通信连接，控制器11通过电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ控制天然气供气量，使之与用户管网用气量匹配，通过控制电磁阀Ⅲ控制热媒流量，使天然气温度接近环境温度。
当用户端用气量小于向心透平的设计流量时，通过控制器11关闭电磁阀Ⅱ7，使减压阀6不工作，同时调节电磁阀Ⅰ8的开度，使流量计Ⅰ10测量的流量满足用户管网需求。此时向心透平1通过转速和导叶开度的调节，将天然气主网压力降低至用户管网压力，并产生轴功带动发电机2产生电能，天然气通过向心透平1后焓值降低，出口温度降低，通过换热器3传动给换热器的热媒侧流体，实现冷能回收利用，并通过温度传感器12调节电磁阀Ⅲ4开度，保证通过换热器3后的天热气温度接近环境温度。
当用户端用气量大于向心透平的设计流量时，控制器将电磁阀Ⅰ8全开，使向心透平侧的流量达到向心透平的设计流量，向心透平1在设计工况工作，将通过向心透平侧的天然气主网压力降低至用户管网压力，通过发电机2和换热器3回收电能和冷能，并调节电磁阀Ⅱ7的开度，使流量计Ⅱ9的流量为用户需求气量和向心透平设计流量差值，该部分天然气通过减压阀6使天然气主网的压力降低至用户管网压力，满足用户对用气量的需求，其能量没有回收。
以上所述仅为本实用新型较佳的实施案例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种可控气量的天然气门站能源综合利用系统，包括天然气主网和用户管网,其特征在于：
所述天然气主网在天然气门站处分为两个供气通道：向心透平侧供气通道和减压阀侧供气通道；所述向心透平侧供气通道上设置有向心透平，所述向心透平的进口通过流量计Ⅰ、电磁阀Ⅰ与所述天然气主网相连通，所述向心透平的出口通过换热器、止回阀与所述用户管网相连通；所述减压阀侧供气通道上设置有减压阀，所述减压阀的进口通过流量计Ⅱ、电磁阀Ⅱ与所述天然气主网相连通，所述减压阀的出口与所述用户管网相连通。
2.如权利要求1所述的可控气量的天然气门站能源综合利用系统，其特征在于：所述向心透平的进口依次通过流量计Ⅰ、电磁阀Ⅰ与所述天然气主网相连通。
3.如权利要求1所述的可控气量的天然气门站能源综合利用系统，其特征在于：所述向心透平的出口依次通过换热器、止回阀与所述用户管网相连通。
4.如权利要求3所述的可控气量的天然气门站能源综合利用系统，其特征在于：所述止回阀出口处的管线上设置有温度传感器。
5.如权利要求4所述的可控气量的天然气门站能源综合利用系统，其特征在于：所述换热器的冷媒侧与所述向心透平的出口管线连通，所述换热器的热媒侧与热媒流体管线连通，所述热媒流体管线上设置有电磁阀Ⅲ。
6.如权利要求5所述的可控气量的天然气门站能源综合利用系统，其特征在于：所述天然气门站能源综合利用系统还包括控制器，所述电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、电磁阀Ⅲ、流量计Ⅰ、流量计Ⅱ、温度传感器均与所述控制器通信连接，所述控制器通过电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ控制天然气供气量，使之与所述用户管网用气量匹配，通过控制电磁阀Ⅲ控制热媒流量，使天然气温度接近环境温度。
7.如权利要求1至6任一项所述的可控气量的天然气门站能源综合利用系统，其特征在于：所述向心透平，其膨胀比为所述天然气主网压力与用户管网压力比值。
8.如权利要求1至6任一项所述的可控气量的天然气门站能源综合利用系统，其特征在于：所述减压阀是恒压减压阀，其出口压力恒定为所述用户管网压力。
9.如权利要求1至6任一项所述的可控气量的天然气门站能源综合利用系统，其特征在于：所述向心透平驱动连接有发电机。
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