CN205370657U - 用于天然气减压计量站的发电系统和天然气调压系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于天然气减压计量站的发电系统和天然气调压系统。其中，该发电系统包括：透平膨胀机，通过电动调节阀与高压管网相连接，用于对来自高压管网中的高压天然气进行膨胀降压产生机械能；发电设备，与透平膨胀机相连接，用于将透平膨胀机产生的机械能转化为电能；以及计量设备，一端与透平膨胀机相连接，另一端与低压管网相连接，用于计量膨胀降压后的天然气，并将膨胀降压后的天然气传输至低压管网。本实用新型解决了相关技术在天然气调压过程中损失大量的压力能造成能源浪费的技术问题。

Description

用于天然气减压计量站的发电系统和天然气调压系统

技术领域

本实用新型涉及发电领域，具体而言，涉及一种用于天然气减压计量站的发电系统和天然气调压系统。

背景技术

目前，能源问题已经成为当今经济的首要问题，低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，实质是能源高效利用、清洁能源开发、追求绿色GDP。在城市天然气输配过程中常被忽略的压力能就是一种可以回收利用的能源。

当前世界上天然气的长输管道均采用高压，国内外多数天然气长输管道压力都在10MPa以下。各地区的天然气接收站和调压站，根据下游用户的供气压力要求将主干管道天然气进行调压后供应给城市燃气户。天然气在调压过程中释放出大量的压力能，这些压力能可以用于发电、制冷、液化、加热等方面的回收利用。

随着天然气需求量的不断增大，天然气长输管道事业得到了迅猛的发展。目前，长输天然气大多数采用高压管输方式，输送高压天然气经调压站降至中压标准进入城市燃气管网，再借助于调压箱将压力降至低压后供给用户使用。

天然气在调压过程中将损失大量的压力能，降低了能源利用率，造成能源浪费，而且还会因为天然气急剧降温对调压及管道设备运行安全造成威胁。

针对相关技术在天然气调压过程中损失大量的压力能造成能源浪费的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种用于天然气减压计量站的发电系统和天然气调压系统，以至少解决相关技术在天然气调压过程中损失大量的压力能造成能源浪费的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种用于天然气减压计量站的发电系统，包括：透平膨胀机，通过电动调节阀与高压管网相连接，用于对来自高压管网中的高压天然气进行膨胀降压产生机械能；发电设备，与透平膨胀机相连接，用于将透平膨胀机产生的机械能转化为电能；以及计量设备，一端与透平膨胀机相连接，另一端与低压管网相连接，用于计量膨胀降压后的天然气，并将膨胀降压后的天然气传输至低压管网。

进一步地，发电系统还包括：交换器，一端与透平膨胀机相连接，另一端与计量设备相连接，用于对膨胀降压后的天然气进行升温处理，并将升温后的天然气发送至计量设备。

进一步地，发电系统还包括：冷能回收系统，与交换器相连接，用于从流经交换器的膨胀降压后的天然气中提取冷能；再利用工厂，与冷能回收系统相连接，用于对冷能回收系统提取到的冷能进行再利用，其中，再利用工厂还与发电设备相连接，用于对发电设备输出的电能进行再利用。

进一步地，冷能回收系统包括：循环泵，与交换器相连接；冷能回收装置，一端与循环泵相连接，另一端与交换器相连接，冷能回收装置的输出端与再利用工厂相连接。

根据本实用新型实施例的另一方面，还提供了一种天然气调压系统，包括本实用新型实施例中的任意一种发电系统。

进一步地，天然气调压系统还包括：除尘系统，与高压管网连接，用于对来自高压管网中的高压天然气进行除尘；以及过滤加热系统，一端与除尘系统相连接，另一端与发电系统相连接，用于对除尘后的高压天然气进行过滤和加热处理。

进一步地，除尘系统包括：至少一组除尘设备，每组除尘设备通过阀门与高压管网连接，其中，来自高压管网中的高压天然气经过至少一组除尘设备进行除尘后通过第一汇管传输至过滤加热系统，其中，第一汇管与过滤加热系统相连接。

进一步地，过滤加热系统包括：至少一组过滤设备和加热设备，每组过滤设备和加热设备通过阀门与第一汇管相连接，其中，除尘后的高压天然气经过至少一组过滤设备和加热设备的过滤和加热处理后通过第二汇管传输至发电系统，其中，第二汇管与发电系统相连接。

进一步地，天然气调压系统还包括：减压计量系统，一端与第二汇管相连接，另一端与低压管网相连接，其中，减压计量系统与发电系统并联。

进一步地，减压计量系统包括：第三汇管，通过阀门与第二汇管相连接；至少一组计量设备和减压设备，分别与第三汇管相连接，用于对经过过滤和加热处理后的高压天然气进行计量和减压处理；以及第四汇管，一端分别与至少一组计量设备和减压设备相连接，另一端通过阀门与低压管网相连接，用于将经过计量和减压处理后的天然气传输至低压管网。

在本实用新型实施例中，用于天然气减压计量站的发电系统包括：透平膨胀机，通过调节阀与高压管网相连接，用于对来自高压管网中的高压天然气进行膨胀降压产生机械能；发电设备，与透平膨胀机相连接，用于将透平膨胀机产生的机械能转化为电能；以及计量设备，一端与透平膨胀机相连接，另一端与低压管网相连接，用于计量膨胀降压后的天然气，并将膨胀降压后的天然气传输至低压管网，通过增加透平膨胀机和发电设备，能够将高压天然气降压产生的机械能转变为电能，达到了利用天然气压力能发电的目的，从而实现了提高能源利用率，减少资源浪费的技术效果，进而解决了相关技术在天然气调压过程中损失大量的压力能造成能源浪费的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的用于天然气减压计量站的发电系统的结构示意图；以及

图2是根据本实用新型实施例的天然气调压系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的过程、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、产品或设备固有的其它单元。

根据本实用新型实施例，提供了一种用于天然气减压计量站的发电系统的实施例，需要说明的是，本实用新型实施例中的发电系统可以应用于天然气调压系统或者天然气传输系统中。

图1是根据本实用新型实施例的用于天然气减压计量站的发电系统的结构示意图，如图1所示，该发电系统可以包括：电动调节阀13、透平膨胀机14、发电设备15、交换器16以及计量设备17，具体地：

透平膨胀机14可以通过电动调节阀13与上游门站的高压管网相连接，可以用于对来自高压管网中的高压天然气进行膨胀降压处理以产生机械能。透平膨胀机14对高压天然气进行膨胀降压处理，高压天然气降压后会产生压力能，压力能推动透平膨胀机做功产生机械能。可选地，该实施例中的电动调节阀13还可以用自力式调节阀代替。该实施例中的透平膨胀机14还可以用活塞透平膨胀机代替。需要说明的是，电动调节阀13和透平膨胀机14的具体型号的选择可以由应用场合和实际需求进行设定，本实用新型实施例并未对电动调节阀13和透平膨胀机14的具体型号作限定，只要是能够实现电动调节阀和透平膨胀机功能的设备均可以替代本实用新型实施例中的电动调节阀13和透平膨胀机14，此处不再一一举例。

发电设备15可以与透平膨胀机14相连接，可以用于将透平膨胀机14产生的机械能转化为电能。该实施例中的发电设备15可以是常见的发电机，还可以是其他能够将机械能转化为电能的设备，此处不再一一举例，本实用新型实施例并未对发电设备的种类和型号作限定。本实用新型实施例通过透平膨胀机14和发电设备15可以实现将高压天然气降压后产生的压力能转变为电能，以达到提高能源利用率，避免资源浪费的效果。

计量设备17可以一端与透平膨胀机14相连接，另一端与下游门站的低压管网相连接，可以用于计量膨胀降压后的天然气，并将膨胀降压后的天然气传输至低压管网。可选地，该实施例中的计量设备17可以是超声波流量计，也可以是其他能够计量低压天然气的设备，此处不再一一举例，需要说明的是，本实用新型实施例并未对计量设备17的种类和型号作限定，凡是能够实现气体计量功能的设备均在本实用新型实施例保护范围内。经过计量设备17计量后的天然气的压力可以为0.3MPa-1.6MPa，该低压天然气可以外输至下游门站的低压管网中，以供用户使用。

作为一种可选的实施例，经过透平膨胀机14膨胀降压处理后的低压天然气的温度很低，如果对其不做任何处理就在管道中进行传输，将会对调压或者管道等设备的运行安全造成威胁，因此，如图1所示，本实用新型实施例在透平膨胀机14与计量设备17之间串接有交换器16，该交换器16一端与透平膨胀机14相连接，另一端与计量设备17相连接，可以用于对经过膨胀降压处理后的低温天然气进行升温处理，并将升温后的天然气发送至计量设备17。为了实现对经过膨胀降压处理后的低温天然气进行升温处理的目的，该实施例中的交换器16可以与冷能回收系统相连接，该冷能回收系统由循环泵18和冷能回收装置19组成，主要用于从流经交换器16的膨胀降压后的天然气中提取冷能，以实现对膨胀降压处理后的低温天然气进行升温处理。具体地，循环泵18与交换器16相连接；冷能回收装置19一端与循环泵18相连接，另一端与交换器16相连接。该实施例可以利用液体循环流动实现冷能回收系统从流经交换器16的膨胀降压后的天然气中提取冷能，其中，循环流动的液体可以是水，也可以是导热油等。流入交换器16的液体经过低温天然气后，液体温度降低，低温天然气温度升高，实现了对膨胀降压处理后的低温天然气进行升温处理的目的，同时，温度降低后的液体通过循环泵18进入冷能回收装置19，冷能回收装置19从该温度降低后的液体中提取冷能，经过冷能提取的液体温度升高，流入交换器16循环上述过程。

交换器16与冷能回收系统之间通过两个阀门连接，这样能够灵活地控制冷能回收系统的开启或者关闭，也能够适量调节系统中循环液体的流量，以达到方便用户使用的效果。需要说明的是，该本实用新型实施例并不对交换器16的类型和型号作具体限定。该实施例通过在透平膨胀机14和计量设备17之间设置交换器16，能够避免经过透平膨胀机14膨胀降压处理后的低压天然气因温度过低对调压或者管道等设备的运行安全造成威胁，进而达到提高发电系统运行安全的效果。

作为一种可选的实施例，如图1所示，该实施例的发电系统还可以包括：再利用工厂20，再利用工厂20可以与冷能回收系统相连接，用于对冷能回收系统提取到的冷能进行再利用。可选地，再利用工厂20还可以与发电设备15相连接，用于对发电设备15输出的电能进行再利用。需要说明的是，该实施例中的再利用工厂20可以是冷库、云计算中心或者其他工厂等，该实施例通过设置再利用工厂对冷能回收系统从流经交换器的膨胀降压后的低温天然气中提取冷能和发电设备输出的电能进行再利用，能够达到最大程度地提高资源利用率的效果。

本实用新型实施例的发电系统，通过设置透平膨胀机将高压天然气降压后产生的压力能转变为机械能，通过发电设备将机械能转变为电能，解决了相关技术在天然气调压过程中损失大量的压力能造成能源浪费的技术问题，进而达到了提高能源利用率，减少资源浪费的技术效果。此外，通过在透平膨胀机和计量设备之间设备交换器，对经过透平膨胀机膨胀降低处理后的低温天然气进行升温处理，能够避免低压天然气因温度过低对调压或者管道等设备的运行安全造成威胁，进而达到提高发电系统运行安全的效果。此外，通过设置冷能回收系统和再利用工厂，能够对冷能回收装置提取到的冷能和发电设备输出的电能进行再利用，进而达到最大程度地提高资源利用率的效果。

根据本实用新型实施例，还提供了一种天然气调压系统，需要说明的是，本实用新型实施例中的天然气调压系统可以包括本实用新型实施例中的任意一种用于天然气减压计量站的发电系统。

图2是根据本实用新型实施例的天然气调压系统的结构示意图，如图2所示，该天然气调压系统处理包括本实用新型实施例中的任意一种发电系统之外，还可以包括：除尘系统、过滤加热系统以及减压计量系统，其中，除尘系统可以与上游门站的高压管网连接，用于对来自高压管网中的高压天然气进行除尘；过滤加热系统一端与除尘系统相连接，另一端与发电系统相连接，用于对除尘后的高压天然气进行过滤和加热处理；减压计量系统，一端与过滤加热系统相连接，另一端与下游门站的低压管网相连接，用于对高压天然气进行降压和计量处理，并将降压后的低压天然气发送至下游门站的低压管网中供用户使用。

需要说明的是，该实施例的天然气调压系统中的发电系统与上述实施例发电系统相同，此处不再赘述。对于该实施例中的除尘系统、过滤加热系统以及减压计量系统，具体介绍如下：

除尘系统可以包括：至少一组除尘设备(图2所示的天然气调压系统中的除尘系统中包括一组除尘设备)，每组除尘设备，比如旋风分离器2通过阀门1与高压管网连接，其中，来自高压管网中的高压天然气经过至少一组除尘设备进行除尘后通过第一汇管3传输至过滤加热系统，其中，第一汇管3与过滤加热系统相连接。需要说明的是，除尘系统中可以包括一组或者多组除尘设备，多组除尘设备可以采用并联方式，除尘设备可以是旋风分离器，也可以是其他设备，本实用新型实施例对此并不作具体限定。如图2所示，每个旋风分离器2均对应有一个阀门1，这样能够实现灵活地选择除尘设备的组数，能够达到方便用户使用的效果。该实施例通过对来自高压网管中的高压天然气进行除尘处理，能够提高高压天然气的纯度，不仅能够避免天然气中因混入其他杂质影响使用安全，还能够达到提高用户使用体验的效果。

过滤加热系统可以包括：至少一组过滤设备4和加热设备5(图2所示的天然气调压系统中的过滤加热系统中包括两组过滤设备4和加热设备5)，每组过滤设备4和加热设备5通过阀门与第一汇管3相连接，其中，除尘后的高压天然气经过至少一组过滤设备4和加热设备5的过滤和加热处理后通过第二汇管6传输至发电系统或者减压计量系统，其中，发电系统和减压计量系统分别通过阀门与第二汇管6相连接。需要说明的是，本实用新型实施例并不对过滤设备4和加热设备5的种类和型号作限定，其可以是任意种类和型号。如图2所示，每组过滤设备4和加热设备5均对应有一个阀门，这样能够实现灵活地选择接入第一汇管3的过滤设备4和加热设备5的组数，能够达到方便用户使用的效果。该实施例通过对除尘后的高压天然气进行过滤和加热处理，能够进一步提高高压天然气的纯度，达到避免天然气中因混入其他杂质影响使用安全，提高用户使用体验的效果。

减压计量系统可以包括：第三汇管7，通过阀门与第二汇管6相连接。至少一组计量设备和减压设备(图2所示的天然气调压系统中的减压计量系统中包括两组计量设备和减压设备)，分别通过阀门与第三汇管7相连接，用于对经过过滤和加热处理后的高压天然气进行计量和减压处理，其中，如图2所示，至少一组计量设备和减压设备可以包括依次连接的超声波流量计8、安全切断阀9、监控调压阀10、工作调压阀11，利用上述设备可以进行天然气的减压计量处理。第四汇管12，一端分别与至少一组计量设备和减压设备相连接，每组计量设备和减压设备通过阀门分别与第四汇管12相连接，另一端通过阀门与低压管网相连接，用于将经过计量和减压处理后的天然气传输至低压管网。需要说明的是，本实用新型实施例并未对计量设备和减压设备作具体限定，除了图2所示的设备之外，还可以利用其它设备实现本实用新型实施例中计量设备和减压设备的功能，此处不再一一举例。如图2所示，每组计量设备和减压设备均对应有一个阀门，这样能够实现灵活地选择接入第二汇管6的计量设备和减压设备的组数，能够达到方便用户使用的效果。该实施例通过对高压天然气进行减压和计量处理，获取低压天然气以达到方便用户使用的效果。

作为一种可选地实施例，减压计量系统一端与第二汇管6相连接，另一端与低压管网相连接，其中，减压计量系统与发电系统并联，减压计量系统和发电系统分别通过阀门与第二汇管6相连接，分别通过阀门与下游门站的低压管网相连接。采用并联连接方式，如果发电系统或者减压计量系统任意一个出现故障，均可以通过阀门立即进行切换，从而保障了天然气调压系统的正常工作，达到了提高天然气调压系统运行安全的效果。

本实用新型实施例的天然气调压系统，通过发电系统将这天然气压力能加以回收利用，将其转变为电能，将大大提高天然气的综合利用率，同时实现了节能和对管道设备的保护，减少资源浪费。本实用新型实施例的天然气调压系统中的各个设备均为常压的天然气特种设备，设备的数量少，成本低，装置的建设投资小，可以实现装置的小型化和橇装化，实现一套装置在多个地点使用，即拆即装，实现较快的投资成本回收。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于天然气减压计量站的发电系统，其特征在于，包括：

透平膨胀机，通过电动调节阀与高压管网相连接，用于对来自所述高压管网中的高压天然气进行膨胀降压产生机械能；

发电设备，与所述透平膨胀机相连接，用于将所述透平膨胀机产生的机械能转化为电能；以及

计量设备，一端与所述透平膨胀机相连接，另一端与低压管网相连接，用于计量膨胀降压后的天然气，并将所述膨胀降压后的天然气传输至低压管网。

2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括：

交换器，一端与所述透平膨胀机相连接，另一端与所述计量设备相连接，用于对所述膨胀降压后的天然气进行升温处理，并将升温后的天然气发送至所述计量设备。

3.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于，所述发电系统还包括：

冷能回收系统，与所述交换器相连接，用于从流经所述交换器的所述膨胀降压后的天然气中提取冷能；

再利用工厂，与所述冷能回收系统相连接，用于对所述冷能回收系统提取到的冷能进行再利用，其中，所述再利用工厂还与所述发电设备相连接，用于对所述发电设备输出的电能进行再利用。

4.根据权利要求3所述的发电系统，其特征在于，所述冷能回收系统包括：

循环泵，与所述交换器相连接；

冷能回收装置，一端与所述循环泵相连接，另一端与交换器相连接，所述冷能回收装置的输出端与所述再利用工厂相连接。

5.一种天然气调压系统，其特征在于，包括权利要求1至4中任一项所述的发电系统。

6.根据权利要求5所述的天然气调压系统，其特征在于，所述天然气调压系统还包括：

除尘系统，与所述高压管网连接，用于对来自所述高压管网中的高压天然气进行除尘；以及

过滤加热系统，一端与所述除尘系统相连接，另一端与所述发电系统相连接，用于对除尘后的高压天然气进行过滤和加热处理。

7.根据权利要求6所述的天然气调压系统，其特征在于，所述除尘系统包括：

至少一组除尘设备，每组除尘设备通过阀门与所述高压管网连接，

其中，来自所述高压管网中的高压天然气经过所述至少一组除尘设备进行除尘后通过第一汇管传输至所述过滤加热系统，其中，所述第一汇管与所述过滤加热系统相连接。

8.根据权利要求7所述的天然气调压系统，其特征在于，所述过滤加热系统包括：

至少一组过滤设备和加热设备，每组过滤设备和加热设备通过阀门与所述第一汇管相连接，

其中，所述除尘后的高压天然气经过所述至少一组过滤设备和加热设备的过滤和加热处理后通过第二汇管传输至所述发电系统，其中，所述第二汇管与所述发电系统相连接。

9.根据权利要求8所述的天然气调压系统，其特征在于，所述天然气调压系统还包括：

减压计量系统，一端与所述第二汇管相连接，另一端与所述低压管网相连接，

其中，所述减压计量系统与所述发电系统并联。

10.根据权利要求9所述的天然气调压系统，其特征在于，所述减压计量系统包括：

第三汇管，通过阀门与所述第二汇管相连接；

至少一组计量设备和减压设备，分别与所述第三汇管相连接，用于对经过过滤和加热处理后的高压天然气进行计量和减压处理；以及

第四汇管，一端分别与所述至少一组计量设备和减压设备相连接，另一端通过阀门与所述低压管网相连接，用于将经过计量和减压处理后的天然气传输至所述低压管网。