CN204829239U - 用于天然气压力能回收系统中透平膨胀机润滑油冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于天然气压力能回收系统中透平膨胀机润滑油冷却系统，脱水装置通过天然气管道连接膨胀机，膨胀机的天然气管道经过三通阀A分成两路：一路连接换热器，另一路连接冷能利用系统，换热器和冷能利用系统通过三通阀B连接电加热器；膨胀机的高温润滑油出口经润滑油管道连接润滑油箱，滑油箱的出油口依次通过循环油泵、换热器、截止阀、润滑油过滤器连接膨胀机的润滑油进口。本实用新型解决了润滑油冷却系统额外耗能的问题，利用天然气降压膨胀后的冷能，节省了传统润滑油冷却系统中所消耗的大量的电能，即节省了利用膨胀机拖动发电机所发的高品质的电能，提高了膨胀机的余压利用效率，从而节约了能源消耗。

Description

用于天然气压力能回收系统中透平膨胀机润滑油冷却系统

技术领域

本实用新型涉及一种膨胀机润滑油冷却系统，尤其是一种天然气压力能回收系统中润滑油温度过高的透平膨胀机润滑油冷却系统。

背景技术

目前，天然气压力能回收利用系统中通常使用透平膨胀机进行降压。透平膨胀机转速高，在长时间运行时，会造成润滑油系统油温过高，润滑油系统温度过高会造成透平膨胀机的轴承温度升高，影响膨胀机的安全运行。因而需要另附冷却系统对润滑油进行降温。

传统的润滑油冷却系统用的是水冷或风冷换热器。用水冷换热器时，因长时间运行水冷换热器的内壁会沉积结垢，管壁腐蚀，换热系数下降，需定期检修，否则会形成安全隐患。水冷换热器的运行需用泵驱动水的流动，这会消耗大量的电能，投资运行成本增大，也不利于节约能源。用风冷换热器，是将高温润滑油通入管径细小的一排管束，用风机吹冷风进行降温，风机的运行将消耗大量的电能。运行投资成本将增加。

天然气余压利用项目是一种节约能源的方案。而采用传统的用水冷或风冷润滑油系统，将消耗大量的高品质的电能。降低了膨胀机整体的余压利用效率，与天然气余压利用方案节约能源的目的相违背，这也不利于该方案在实际利用中的推广。

发明内容

为了克服现有透平膨胀机润滑油循环冷却系统存在消耗大量电能的弊端，本实用新型提出了一种用于天然气压力能回收系统中透平膨胀机润滑油冷却系统，该系统采用天然气余压利用膨胀发电后的低温天然气进行冷却润滑油系统的方案，该系统不需要额外的能耗，而且结构简单、成本低廉，可以保证膨胀机润滑油系统的冷却效果。还可以提高流向下游管网天然气的温度，从而部分减少下游电加热器的耗电量，全程降低了能耗。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种用于天然气压力能回收系统中透平膨胀机润滑油冷却系统，包括脱水装置、膨胀机、冷能利用系统、电加热器、换热器、循环油泵、润滑油箱、润滑油过滤器；截止阀、三通阀A、三通阀B；脱水装置通过天然气管道连接膨胀机，膨胀机的天然气管道经过三通阀A分成两路：一路连接换热器，另一路连接冷能利用系统，换热器和冷能利用系统通过三通阀B连接电加热器；膨胀机的高温润滑油出口经润滑油管道连接润滑油箱，滑油箱的出油口依次通过循环油泵、换热器、截止阀、润滑油过滤器连接膨胀机的润滑油进口。膨胀机连接发电机。

本实用新型的有益效果在于：解决了润滑油冷却系统额外耗能的问题。在本设计方法中，利用了天然气降压膨胀后的冷能，节省了传统润滑油冷却系统中所消耗的大量的电能，即节省了利用膨胀机拖动发电机所发的高品质的电能，提高了膨胀机的余压利用效率，从而节约了能源消耗。对于水冷换热器，既解决了所用水泵的耗能问题，又解决了水冷换热器长时间运行造成换热器结垢、腐蚀的问题，再者又节约了水资源。对于风冷换热器，则能节约大量的电能。总体上本设计方法没有多余的机械运动部件，结构简单，噪音基本消失，不需要额外的电能，对于天然气余压利用的项目具有很好的推动作用。

附图说明

图1是本实用新型的系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种用于天然气压力能回收系统中透平膨胀机润滑油冷却系统，包括脱水装置1、膨胀机2、发电机3、冷能利用系统4、电加热器5、换热器6、循环油泵7、润滑油箱8、润滑油过滤器9；天然气管道10、截止阀11、三通阀A12、三通阀B13、润滑油管道14。

脱水装置1通过天然气管道10连接膨胀机2，膨胀机2的天然气管道10经过三通阀A12分成两路：一路连接换热器6，另一路连接冷能利用系统4，换热器6和冷能利用系统4通过三通阀B13连接电加热器5；膨胀机2的高温润滑油出口经润滑油管道14连接润滑油箱8，滑油箱8的出油口依次通过循环油泵7、换热器6、截止阀11、润滑油过滤器9连接膨胀机2的润滑油进口。膨胀机2连接发电机3。

首先，高压天然气经脱水装置1脱水后，进入膨胀机2膨胀降压。在这个过程中膨胀机2的旋转机械带动后面的发电机做功发电。其次，高压天然气降压后，温度降低（将压力为5MPa的高压天然气调至2MPa时，温度可从15℃下降到-37℃），进入冷能利用系统4利用其冷能。最后，一定温度的天然气经电加热器5回温，以达到天然气下游用户对温度的要求，通往下游用户。

本实用新型的润滑油冷却系统是抽取一定量从膨胀机2出来的低温天然气，在换热器6里与高温润滑油换热，使润滑油的温度降低，然后将降温后的低温润滑油通往膨胀机2的轴承。而和润滑油换热后的低温天然气升高到一定温度，与冷能利用后的天然气混合经电加热器加热，达到一定温度后，通往下游用户。

换热器6中的低温天然气被加热后，引回低压天然气管道，与低压管网中另一部分冷能利用后的低温天然气混合，一起经电加热器5加热后，流向下游天然气管道。减少了电加热器5的耗电量。

本实用新型润滑油冷却系统的详细工作过程如下：

（1）天然气

从膨胀机2出来的低温天然气，经过三通阀A12分成两路，一路去冷能利用系统4，另一路则进入换热器6。低温天然气在换热器6与高温润滑油换热，天然气温度上升，然后通过三通阀B13与经过冷能利用系统的天然气汇合。经过电加热器5加热，达到下游用户的温度要求，通向下游。此时三通阀A12、第三通阀B13都开。

（2）润滑油系统

从膨胀机2的轴承出来的高温润滑油，先进入润滑油箱8汇集，在循环油泵7的作用下进入换热器6，在换热器6中高温润滑油经低温天然气的冷却降低温度，再经过截止阀11通往润滑油过滤器9，过滤掉润滑油中的固体颗粒，过滤后的润滑油通往膨胀机的轴承，进行冷却。此过程截止阀11开。

本实用新型方法中，天然气和润滑油的流动在换热器6中设计成逆向流动，这样能更好的，更快的进行热量的交换。由于全年气候温度会发生很大的变化，在这种情况下可调节三通阀A2、三通阀B3的开度来调节通过换热器6的低温天然的流量以适应润滑油冷却系统对油温的要求，也可同时调节截止阀11的开度，从而达到更好的控制油温的目的。

预计实用新型推广应用的可行性和前景：

为了保证压力能回收装置膨胀机运行的经济性和安全性，同时也为了提高压力能利用效率，这就要求在压力能回收及回温过程中对天然气的冷量进行充分的利用，降低设备的能源消耗量。本实用新型润滑油冷却方法能胜任此项任务，并相比现有的冷却方式有以下明显的优势：

（1）本实用新型中的冷却方法代替了现有的风冷冷却方式或水冷冷却方式。换热器中的冷却气体来自低温天然气，由于膨胀机降压后的天然气温度较低，所以其对高温润滑油的冷却效果优于现有的风扇冷却方式或水冷冷却方式；同时在冷却过程中实现零电耗，符合节能减排的基本国策。

（2）本实用新型的换热器中的低温天然气被加热后，引回低压天然气管道，并与低压管网中另一部分低温天然气混合，一起经电加热器加热后，流向下游天然气管道。由于部分低温天然气在换热器中被高温润滑油加热，因此回温过程中减少了电加热器的耗电量。

（3）本实用新型基于能量梯级利用的原则将天然气高压管网压力能回收装置膨胀机润滑油系统的冷却与冷能利用系统后低温天然气的回温两个过程整合，通过合理的工艺流程设计实现节能，减少高品位电能的使用，提高了压力能回收装置的能源利用率与经济效益。

（4）天然气高压管网在调压过程中存在大量的压力能，在压力能回收装置中推广该方法，具有很好的节能空间与更加广阔的实用价值。

本实用新型主要针对于天然气压力能回收系统中的透平膨胀机转速过高导致润滑油温度过高的问题。该系统利用天然气压力能回收系统中的冷能，在不消耗其它能量的情况下对润滑油进行冷却，同时有利于低温天然气的回温。从而保证了透平膨胀机的正常运行，提高天然气压力能回收系统的能源利用率。本实用新型有利于提高天然气压力能回收利用系统的效率，节约能源。

Claims (2)

1.一种用于天然气压力能回收系统中透平膨胀机润滑油冷却系统，包括脱水装置(1)、膨胀机(2)、冷能利用系统(4)、电加热器(5)、换热器(6)、循环油泵(7)、润滑油箱(8)、润滑油过滤器(9)；截止阀(11)、三通阀A(12)、三通阀B(13)，其特征在于：所述脱水装置(1)通过天然气管道(10)连接膨胀机(2)，所述膨胀机(2)的天然气管道(10)经过三通阀A(12)分成两路：一路连接换热器(6)，另一路连接冷能利用系统(4)，所述换热器(6)和冷能利用系统(4)通过三通阀B(13)连接电加热器(5)；所述膨胀机(2)的高温润滑油出口经润滑油管道(14)连接润滑油箱(8)，滑油箱(8)的出油口依次通过循环油泵(7)、换热器(6)、截止阀(11)、润滑油过滤器(9)连接膨胀机(2)的润滑油进口。

2.根据权利要求1所述的用于天然气压力能回收系统中透平膨胀机润滑油冷却系统，所述膨胀机(2)连接发电机(3)。