CN211230563U - 天然气压力能应用系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种天然气压力能应用系统，属于压力能应用技术领域。该天然气压力能应用系统包括：加热设备、第一发电设备和用电设备，第一发电设备包括：膨胀机和第一发电机，加热设备的进口端与高压天然气管道连通，加热设备的出口端与膨胀机的进口端连通，膨胀机的出口端与低压天然气管道连通，膨胀机的动力输出端与第一发电机的动力输入端连接，第一发电机的电力供应端与用电设备电连接。本申请通过加热设备对高压天然气进行加热，膨胀机将加热后的高压天然气压力能转化为动能，之后经第一发电机将转化后得到的动能转化为电能并供至用电设备，从而合理有效的利用了高压天然气压力能，避免了天然气压力能的浪费。

Description

天然气压力能应用系统

技术领域

本申请涉及压力能应用技术领域，特别涉及一种天然气压力能应用系统。

背景技术

在天然气的集输中，为了克服管道的沿程阻力，管道上游的天然气需要高压输送，但是大多用气设备需要在较低压力下运行，因此需要对管道输送的高压天然气进行降压至一定水平后供至用气设备。

目前，常通过调压设备对高压天然气进行降压处理。然而，在由高压调至低压的过程中，往往会造成天然气压力能的浪费。

实用新型内容

本申请提供了一种天然气压力能应用系统，可以解决天然气压力能浪费的问题。所述技术方案如下：

一种天然气压力能应用系统，所述天然气压力能应用系统包括：加热设备、第一发电设备和用电设备，所述第一发电设备包括：膨胀机和第一发电机；

所述加热设备的进口端与高压天然气管道连通，所述加热设备的出口端与所述膨胀机的进口端连通，所述膨胀机的出口端与低压天然气管道连通，所述膨胀机的动力输出端与所述第一发电机的动力输入端连接，所述第一发电机的电力供应端与所述用电设备电连接；

所述加热设备用于对所述高压天然气管道流出的高压天然气进行加热，并将加热后的高压天然气输送至所述膨胀机，所述第一发电机用于将所述膨胀机输出的动能转化为电能，并输送至所述用电设备。

在一种可能的实现方式中，所述加热设备包括：聚能装置、加热管路和水箱；

所述聚能装置的进口端与所述水箱的出口端连通，所述聚能装置的出口端与所述水箱的进口端连通，所述加热管路的进口端与所述高压天然气管道连通，所述加热管路的出口端与所述膨胀机的进口端连通，所述加热管路在位于所述水箱内，所述聚能装置用于对所述水箱内盛装流体进行加热，所述水箱内盛装的流体能够对流经所述加热管路的高压天然气进行加热。

可选地，所述加热设备还包括第一温度传感器和电磁阀；

所述第一温度传感器和所述电磁阀电连接，所述电磁阀连接在所述加热管路的出口端，所述第一温度传感器用于检测流经所述加热管路内高压天然气的温度，所述电磁阀用于基于所述第一温度传感器检测到的温度值控制所述电磁阀的开启度。

可选地，所述加热设备为太阳能光热设备。

可选地，所述第一发电设备还包括第一变压器，所述第一变压器的输入端与所述第一发电机的电力供应端电连接，所述第一变压器的输出端与所述用电设备电连接。

可选地，所述第一发电设备还包括换热器，所述换热器的冷流进口端与所述膨胀机的出口端连通，所述换热器的冷流出口端与所述低压天然气管道连通，所述换热器的热流进口端与所述用电设备的出口端连通，所述换热器的热流出口端与所述用电设备的进口端连通。

可选地，所述天然气压力能应用系统还包括第二发电设备，所述第二发电设备包括第二发电机和吸收式制冷机组；

所述第二发电机的进口端与所述低压天然气管道连通，所述第二发电机的出口端与所述吸收式制冷机组的进口端连通，所述第二发电机的电力供应端与所述用电设备电连接，所述吸收式制冷机组的出风口与所述用电设备连通；

所述第二发电机用于将所述低压天然气管道内的低压天然气的化学能转化为电能，并输送至所述用电设备，所述吸收式制冷机组用于对所述用电设备进行制冷。

可选地，所述吸收式制冷机组为溴化锂吸收式制冷机组。

可选地，所述第二发电设备还包括第二温度传感器和控制器；

所述第二温度传感器与所述控制器电连接，所述控制器与所述第二发电机电连接，所述第二温度传感器用于检测所述用电设备的温度，所述控制器用于基于所述第二温度传感器检测的温度控制所述吸收式制冷机组的启停。

可选地，所述第一发电设备还包括检测器，所述检测器分别与所述控制器和所述第一发电机的电力供应端电连接，所述检测器用于检测所述第一发电机的输出电压，所述控制器还用于基于所述检测器检测的电压值控制所述第二发电机的启停。

本申请提供的技术方案的有益效果至少可以包括：

在高压天然气流入加热设备后，可以通过加热设备对高压天然气进行加热，并使加热后的高温天然气进入膨胀机，此时可以通过膨胀机将高压天然气压力能和热能转化为动能，并将该动能输出至第一发电机，第一发电机可以将膨胀机输出的动能转化为电能，并输送至用电设备，从而将天然气压力能有效利用，避免了天然气压力能浪费的现象。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种天然气压力能应用系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的另一种天然气压力能应用系统的结构示意图。

附图标记：

01：加热设备；02：第一发电设备；03：用电设备；04第二发电设备；011：聚能装置；012：加热管路；013：水箱；021：膨胀机；022：第一发电机；023：第一变压器；024：换热器；041：第二发电机；042：吸收式制冷机组。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

图1示例了本申请实施例的一种天然气压力能应用系统的结构示意图。如附图1所示，天然气压力能应用系统包括：加热设备01、第一发电设备02和用电设备03，第一发电设备02包括：膨胀机021和第一发电机022，加热设备01的进口端与高压天然气管道连通，加热设备01的出口端与膨胀机021的进口端连通，膨胀机021的出口端与低压天然气管道连通，膨胀机021的动力输出端与第一发电机022的动力输入端连接，第一发电机022的电力供应端与用电设备03电连接。加热设备01用于对高压天然气管道流出的高压天然气进行加热，并将加热后的高压天然气输送至膨胀机021，第一发电机022用于将膨胀机021输出的动能转化为电能，并输送至用电设备03。

本申请实施例中，在高压天然气流入加热设备01后，可以通过加热设备01对高压天然气进行加热，并使加热后的高温天然气进入膨胀机021，此时可以通过膨胀机021将高压天然气压力能和热能转化为动能，并将该动能输出至第一发电机022，第一发电机022可以将膨胀机021输出的动能转化为电能，并输送至用电设备03，从而将天然气压力能有效利用，避免了天然气压力能浪费的现象。

需要说明的是，经加热设备01对高压天然气加热后可以得到温度较高的高压天然气，之后温度较高的高压天然气经膨胀机021膨胀后，可以将自身的压力能和热能转换为动能，并输出至第一发电设备02，同时输出温度较低的低压天然气。示例的，该低压天然气的温度可以为零下25摄氏度、零下30摄氏度或者零下35摄氏度。

其中，用电设备03可以是指用于耗电的设备。示例地，由于城市人口密集，为了便于城市用户之间信息的交互，会存在多个互联网系统的数据处理中心，因此为了便于集中供电，可以将至少一个互联网系统的数据处理中心内的耗电设备作为用电设备03。这样在通过膨胀机021将高压天然气转化为低压天然气的同时，可以通过第一发电机022将膨胀机021产生的动能转换为电能，并供给至少一个互联网系统的数据处理中心内的耗电设备。

在一些实施例中，膨胀机021可以是双螺杆膨胀机021，双螺杆膨胀机021的具体结构和工作原理可以参考相关技术，本申请实施例对此不作赘述。

在一些实施例中，第一发电设备02还可以包括第一变压器023，第一变压器023的输入端与第一发电机022的电力供应端电连接，第一变压器023的输出端与用电设备03电连接。这样，通过第一变压器023对第一发电机022输出的电压进行调整，以使调整后的电压值与用电设备03的工作电压的电压值一致，避免第一发电机022输出的电压与用电设备03的工作电压不匹配而不能直接供给用电设备03的现象，从而保证了用电设备03工作的稳定性。

在一些实施例中，第一发电设备02还可以包括换热器024，换热器024的冷流进口端与膨胀机021的出口端连通，换热器024的冷流出口端与低压天然气管道连通，换热器024的热流进口端与用电设备03的出口端连通，换热器024的热流出口端与用电设备03的进口端连通。

这样，经膨胀机021膨胀释能之后得到的温度较低的低压天然气可以通过换热器024的冷流进口端进入换热器024内部的冷流管道，同时，携带用电设备03的热量的流体也经换热器024的热流进口端进入换热器024内部的热流管道，继而温度较低的低压天然气可以与携带用电设备03的热量的流体进行热交换，以对携带用电设备03热量的流体进行降温。之后，经换热之后的温度较高的低压天然气从换热器024的冷流出口端流出至低压天然气管道，降温后的流体经换热器024的热流出口端进入用电设备03内对用电设备03进行降温，避免了低压天然气的温度较低，同时避免了用电设备03温度过高而不能正常工作的现象。

在一些实施例中，换热器024可以包括壳体和管束，壳体可以呈圆筒状的封闭结构，管束位于壳体内，管束的第一端和第二端均伸出壳体，且管束的第一端与膨胀机021的出口端连通，管束的第二端与低压天然气管道连通，壳体上分别设有第一开口和第二开口，第一开口与用电设备03的出口端连通，第二开口与用电设备03的进口端连通。

其中，管束可以呈螺旋状分布在壳体内，以增大温度较低的低压天然气和携带用电设备03的热量的流体分别与管束外壁的接触面积，从而增大换热效果。当然，管束也可以设置成其他形状，只要能增加温度较低的低压天然气和携带用电设备03的热量的流体分别与管束外壁的接触面积即可，本申请实施例对此不作限定。

本申请实施例中，加热设备01可以包括：聚能装置011、加热管路012和水箱013，聚能装置011的进口端与水箱013的出口端连通，聚能装置011的出口端与水箱013的进口端连通，加热管路012的进口端与高压天然气管道连通，加热管路012的出口端与膨胀机021的进口端连通，加热管路012在位于水箱013内，聚能装置011用于对水箱013内盛装的流体进行加热，水箱013内盛装的流体能够对流经加热管路012的高压天然气进行加热。

这样，聚能装置011可以对水箱013内盛装的流体进行加热，继而再通过水箱013内加热后的流体对流经加热管路012的高压天然气进行加热，以得到温度较高的高压天然气。

在一些实施例中，聚能装置011可以包括循环泵和聚热管路，聚热管路的进口端通过循环泵与水箱013的出口端连通，聚热管路的出口端与水箱013的进口端连通，这样，循环泵可以将水箱013内的流体抽吸至聚热管路，之后通过聚热管路对进入自身的流体进行加热，加热后的流体在流出至水箱013，以实现对水箱013内流体的循环加热。

在另一些实施例中，聚能装置011可以设置在水箱013内，且与第一发电机022电连接，这样，在第一发电机022工作之后，该第一发电机022可以为聚能装置011提供电能，以使聚能装置011对水箱013内的流体进行电加热。

在一些实施例中，加热设备01可以为太阳能光热设备，加热设备01包括的聚能装置011可以为太阳能热水器，也即是太阳能光热设备可以包括太阳能热水器和水箱013。这样，通过太阳能热水器可以将太阳能转化为热能，以对水箱013中的流体进行加热，继而再通过水箱013内加热后的流体对流过加热管路012的高压天然气进行加热，从而可以起到节能环保的作用。

在一些实施例中，加热管路012可以是金属材质，以便于更快吸收热量对内部的高压天然气加热。另外，加热管路012可以设置成螺旋状，以使加热管路012与水箱013内的流体的接触面积增大，从而使水箱013中的流体可以对加热管路012中的高压天然气充分加热。

需要说明的是，加热管路012可以是金属材质，也可以是其他材质，只要能够便于导热即可，本申请实施例对此不作限定。另外，加热管路012除了可以设置成螺旋状之外，也可以设置成其他形状，只要能增加加热管路012与水箱013内的流体的接触面积即可，本申请实施例对此不作限定。

在一些实施例中，水箱013内的流体可以是水，这样在聚能装置011不能对水箱013内的水持续加热时，由于水的比热容大，且散热较慢，因此短时间内并不会影响水箱013内的水对加热管路012内的高压天然气的加热。

在一些实施例中，加热设备01还可以包括第一温度传感器(图中未示出)和电磁阀(图中未示出)，第一温度传感器和电磁阀电连接，电磁阀连接在加热管路012的出口端，第一温度传感器用于检测流经加热管路012内高压天然气的温度，电磁阀用于基于第一温度传感器检测到的温度值控制电磁阀的开启度。

这样，在第一温度传感器检测到加热管路012内的高压天然气的温度之后，将该温度传输至电磁阀，电磁阀基于该温度控制自身关闭以减小开启度。相应地，加热管路012内的高压天然气流速减小，从而可以使加热管路012中的高压天然气充分加热，以便于该高压天然气在膨胀中释放更多的动能。

其中，电磁阀可以内置温度阈值，这样电磁阀可以确定第一温度传感器检测的温度与该温度阈值之间的大小关系，当电磁阀确定第一温度传感器检测的温度小于该温度阈值时，控制自身关闭，以减小开启度。

在一些实施例中，天然气压力能应用系统还可以包括第二发电设备04，第二发电设备04包括第二发电机041和吸收式制冷机组042。第二发电机041的进口端与低压天然气管道连通，第二发电机041的出口端与吸收式制冷机组042的进口端连通，第二发电机041的电力供应端与用电设备03电连接，吸收式制冷机组042的出风口与用电设备03连通，第二发电机041用于将低压天然气管道内的低压天然气的化学能转化为电能，并输送至用电设备03，吸收式制冷机组042用于对用电设备03进行制冷。

这样，在低压天然气管道内的低压天然气进入第二发电机041之后，第二发电机041将低压天然气的化学能转化为电能，以供给用电设备03进行正常工作，同时还会产生大量的热量，继而该热量进入吸收式制冷机组042，吸收式制冷机组042可以通过吸收该热量对用电设备03进行制冷。

结合上述论述可知，第一发电设备02和第二发电设备04均可以向用电设备03供电，同时对用电设备03进行制冷。因此，可以单独通过第一发电设备02对用电设备03供电，同时对用电设备03进行制冷，或者单独通过第二发电设备04对用电设备03供电，同时对用电设备03进行制冷，或者通过第一发设备和第二发电设备04同时对用电设备03供电，且同时对用电设备03进行制冷。

其中，第二发电机041可以是燃烧发电机，这样，进入第二发电机041的低压天然气可以燃烧产生动能以推动第二发电机041包括的气缸进行活塞运动，进而可以将活塞运动的动能转化为电能，以供给用电设备03使用，同时在低压天然气燃烧的过程中还会产生大量的热量，以供给吸收式制冷机组042使用。

其中，吸收式制冷机组042可以是溴化锂吸收式制冷机组，在一些实施例中，该溴化锂吸收式制冷机组可以包括发生器、蒸发器、冷凝器和节流阀，发生器内含有溴化锂水溶液，冷凝器内含有冷凝水。在第二发电机041产生的热量经溴化锂吸收式制冷机组的进口端进入发生器之后，该发生器中的溴化锂水溶液吸收第二发电机041产生的热量，以使溴化锂水溶液中的水分蒸发产生水蒸气，并进入冷凝器。之后冷凝器内的冷却水使该水蒸气降温凝结成高压低温的液态水，该高压低温的液态水在通过节流阀进入蒸发器时急速膨胀汽化，并且吸收蒸发器内大量的热量，以形成低温水蒸气，该低温水蒸气通过溴化锂吸收式制冷机组的出风口进入用电设备03，以实现对用电设备03制冷。

在一些实施例中，第二发电设备04还可以包括第二温度传感器(图中未示出)和控制器(图中未示出)，第二温度传感器与控制器电连接，控制器与第二发电机041电连接，第二温度传感器用于检测用电设备03的温度，控制器用于基于第二温度传感器检测的温度控制吸收式制冷机组042的启停。

由于第二发电机041启动后产生的热量可以使吸收式制冷机组042启动，因此，控制器可以通过控制第二发电机041的启停，以实现对吸收式制冷机组042的启停的控制。这样，在第二温度传感器将用电设备03的温度检测之后，可以将该温度传输至控制器，控制器再控制第二发电机041启动，第二发电机041启动后产生的热量促使吸收式制冷机组042启动，以对用电设备03进行制冷，从而可以维持用电设备03的温度恒定，以满足用电设备03的工作需求。

其中，第二发电设备04还可以包括第二变压器。这样，可以通过第二变压器对第二发电机041产生的电压进行调整，以使调整后的电压值与用电设备03的工作电压值相同，从而可以提高用电设备03工作的稳定性。

在一些实施例中，第一发电设备02还可以包括检测器(图中未示出)，检测器分别与控制器和第一发电机022的电力供应端电连接，检测器用于检测第一发电机022的输出电压，控制器还用于基于检测器检测的电压值控制第二发电机041的启停。

这样，在第一发电设备02出现故障时，检测器检测到第一发电机022的电力供应端输出至用电设备03的电压值为零，继而检测器发送故障信号至控制器，以使控制器根据该故障信号控制第二发电机041启动，从而可以通过第二发电机041对用电设备03进行供电，以保证用电设备03的正常工作。

在一些实施例中，天然气压力能应用系统还可以包括储能设备，储能设备的输入端分别与第一发电机022的电力供应端和第二发电机041的电力供应端电连接，储能设备的输出端与用电设备03电连接，储能设备的控制端与控制器电连接，储能设备用于储存第一发电机022和\或第二发电机041产生的电能，且在第一发电机022和\或第二发电机041故障时输出电能至用电设备03。

这样，假设第一发电设备02出现故障，此时控制器可以基于检测器检测到的故障信号控制储能设备和第二发电机041共同给用电设备03供电，以保证用电设备03工作的稳定性。此外，也可以将储能设备储存的电能供给其他用电设备03使用，以提高资源利用率。

本申请实施例中，本申请实施例中，在高压天然气流入加热设备后，可以通过加热设备对高压天然气进行加热，并使加热后的高温天然气进入膨胀机，此时可以通过膨胀机将高压天然气压力能和热能转化为动能，并将该动能输出至第一发电机，第一发电机可以将膨胀机输出的动能转化为电能，并输送至用电设备，从而将天然气压力能有效利用，避免了天然气压力能浪费的现象。另外，本申请实施例将膨胀机膨胀后产生的低温天然气用以对用电设备进行制冷，从而维持用电设备正常工作，且提高资源利用率。此外，本申请实施例还设置了第二发电设备，以备第一发电设备出现故障或供冷不足时，保证用电设备的正常工作。

以上所述仅为本申请的说明性实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种天然气压力能应用系统，其特征在于，所述天然气压力能应用系统包括：加热设备(01)、第一发电设备(02)和用电设备(03)，所述第一发电设备(02)包括：膨胀机(021)和第一发电机(022)；

所述加热设备(01)的进口端与高压天然气管道连通，所述加热设备(01)的出口端与所述膨胀机(021)的进口端连通，所述膨胀机(021)的出口端与低压天然气管道连通，所述膨胀机(021)的动力输出端与所述第一发电机(022)的动力输入端连接，所述第一发电机(022)的电力供应端与所述用电设备(03)电连接；

所述加热设备(01)用于对所述高压天然气管道流出的高压天然气进行加热，并将加热后的高压天然气输送至所述膨胀机(021)，所述第一发电机(022)用于将所述膨胀机(021)输出的动能转化为电能，并输送至所述用电设备(03)。

2.如权利要求1所述的天然气压力能应用系统，其特征在于，所述加热设备(01)包括：聚能装置(011)、加热管路(012)和水箱(013)；

所述聚能装置(011)的进口端与所述水箱(013)的出口端连通，所述聚能装置(011)的出口端与所述水箱(013)的进口端连通，所述加热管路(012)的进口端与所述高压天然气管道连通，所述加热管路(012)的出口端与所述膨胀机(021)的进口端连通，所述加热管路(012)在位于所述水箱(013)内，所述聚能装置(011)用于对所述水箱(013)内盛装的流体进行加热，所述水箱(013)内盛装的流体能够对流经所述加热管路(012)的高压天然气进行加热。

3.如权利要求2所述的天然气压力能应用系统，其特征在于，所述加热设备(01)还包括第一温度传感器和电磁阀；

所述第一温度传感器和所述电磁阀电连接，所述电磁阀连接在所述加热管路(012)的出口端，所述第一温度传感器用于检测流经所述加热管路(012)内高压天然气的温度，所述电磁阀用于基于所述第一温度传感器检测到的温度值控制所述电磁阀的开启度。

4.如权利要求1-3任一所述的天然气压力能应用系统，其特征在于，所述加热设备(01)为太阳能光热设备。

5.如权利要求1所述的天然气压力能应用系统，其特征在于，所述第一发电设备(02)还包括第一变压器(023)，所述第一变压器(023)的输入端与所述第一发电机(022)的电力供应端电连接，所述第一变压器(023)的输出端与所述用电设备(03)电连接。

6.如权利要求1或5所述的天然气压力能应用系统，其特征在于，所述第一发电设备(02)还包括换热器(024)，所述换热器(024)的冷流进口端与所述膨胀机(021)的出口端连通，所述换热器(024)的冷流出口端与所述低压天然气管道连通，所述换热器(024)的热流进口端与所述用电设备(03)的出口端连通，所述换热器(024)的热流出口端与所述用电设备(03)的进口端连通。

7.如权利要求1所述的天然气压力能应用系统，其特征在于，所述天然气压力能应用系统还包括第二发电设备(04)，所述第二发电设备(04)包括第二发电机(041)和吸收式制冷机组(042)；

所述第二发电机(041)的进口端与所述低压天然气管道连通，所述第二发电机(041)的出口端与所述吸收式制冷机组(042)的进口端连通，所述第二发电机(041)的电力供应端与所述用电设备(03)电连接，所述吸收式制冷机组(042)的出风口与所述用电设备(03)连通；

所述第二发电机(041)用于将所述低压天然气管道内的低压天然气的化学能转化为电能，并输送至所述用电设备(03)，所述吸收式制冷机组(042)用于对所述用电设备(03)进行制冷。

8.如权利要求7所述的天然气压力能应用系统，其特征在于，所述吸收式制冷机组(042)为溴化锂吸收式制冷机组。

9.如权利要求7所述的天然气压力能应用系统，其特征在于，所述第二发电设备(04)还包括第二温度传感器和控制器；

所述第二温度传感器与所述控制器电连接，所述控制器与所述第二发电机(041)电连接，所述第二温度传感器用于检测所述用电设备(03)的温度，所述控制器用于基于所述第二温度传感器检测的温度控制所述吸收式制冷机组(042)的启停。

10.如权利要求9所述的天然气压力能应用系统，其特征在于，所述第一发电设备(02)还包括检测器，所述检测器分别与所述控制器和所述第一发电机(022)的电力供应端电连接，所述检测器用于检测所述第一发电机(022)的输出电压，所述控制器还用于基于所述检测器检测的电压值控制所述第二发电机(041)的启停。

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