[发明专利]利用天然气输送管道压差能发电的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种能量转换和利用装置，尤其是一种利用天然气输送管道压差能发电的装置。

背景技术

天然气作为一种高效清洁的能源，近年来得到了广泛的应用。天然气主气管道在进入城市门站或燃气电厂之前，要根据不同的要求，对天然气进行降压处理后才可使用。天然气输送压力为6～8MPa,工业用气压力在0.3～3MPa左右，在进入天然气用户前，需要使用调压设备对压力进行调节。原天然气输送系统在进行调压前，一般是先经过过滤分离，再通过加热炉提升温度，然后通过调压阀降低压力，所用加热炉一般为燃气加热炉。

从热力学理论可知，通过调压阀调节后，天然气的压力和温度降低，此部分压差能目前没有被利用，完全被浪费了。

发明内容

为了克服现有天然气输送系统以调压阀降压造成能源浪费的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种可在天然气进行调压输送时利用压差能发电的利用天然气输送管道压差能发电的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：利用天然气输送管道压差能发电的装置，所述装置设置在天然气输送系统内存在压差的上游管道和下游管道之间，其中上游管道内的气压大于下游管道内的气压，在上游管道和下游管道之间连接有过滤分离器，在过滤分离器和下游管道之间设置有加热装置和膨胀发电机。

所述加热装置为电加热装置，或者余热换热装置。

进一步的是，所述加热装置设置在过滤分离器与膨胀发电机之间。

进一步的是，所述膨胀发电机后设置有气液分离装置。

本发明的有益效果是：采用膨胀发电机代替调压阀实现了调压功能，调压同时可对外做功，将压差能转换为电能或冷能输出，并可得到液态轻烃，实现资源的充分利用；利用电能或余热能加热降压降温的天然气，更加节能环保。

附图说明

图1是现有天然气输送系统的示意图。

图2是本发明的原理图。

图中标记为，1-上游管道，2-下游管道，3-加热炉，4-调压阀，5-加热装置，6-膨胀发电机，7-气液分离装置，8-过滤分离器，9-余热来源，10-液态轻烃收集装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1所示，现有天然气输送系统先经过过滤分离器8过滤分离，再通过加热炉3提升温度，然后通过调压阀降低压力，所用加热炉3一般为燃气加热炉，燃烧要产生大量废气，而且以调压阀4降压，未充分利用上、下游管道之间的压差能，造成能源浪费。

如图2所示，本发明的利用天然气输送管道压差能发电的装置，所述装置设置在天然气输送系统内存在压差的上游管道1和下游管道2之间，其中上游管道1内的气压大于下游管道2内的气压，在上游管道1和下游管道2之间连接有过滤分离器8，在过滤分离器8和下游管道2之间设置有加热装置5和膨胀发电机6。采用膨胀发电机6后，根据下游管道2的压力要求设计膨胀发电机的相应参数，天然气在膨胀发电机6的膨胀机内进行绝热膨胀，膨胀机出口的天然气压力和温度降低，从而代替调压阀4实现了调压功能；并可对外做功，即由膨胀机驱动膨胀发电机6的发电机将能量转换为电能，从而实现压差能的利用，设置加热装置5以保证进入下游管道2的天然气达到最低输送温度要求，保障输送安全。由于不再使用现有的燃气加热炉，而利用电能或余热能加热，节约了燃气资源。

所述加热装置5可以为电加热装置，在本发明装置启动前，可利用其它电源为加热装置5提供电能，在本发明装置正常工作后，可利用本发明装置为其提供电能。

当有条件时，所述加热装置5也可以为余热换热装置，此时需要配置余热来源9，尤其适合以温度在170°以下的无酸性气体成分的低温烟气余热或170℃以上的废气等现有工艺中常被散失掉的余热作为余热来源9，要求热量必须相对稳定。从而节约电能同时又将低温余热一并充分回收利用。

所述加热装置5可以设置在膨胀发电机6的前面或后面，优选设置在前面，即设置在过滤分离器8与膨胀发电机6之间，使其膨胀发电机6出口温度升高，避免在膨胀发电机6内使用适用于低温环境的材料，降低成本。

进一步的是，所述膨胀发电机6后设置有气液分离装置7，则此时也可将膨胀发电机6排出的低温天然气作为制冷冷源来使用，通过气体节流膨胀制冷，流经膨胀发电机6的天然气温度降低，生产液态轻烃，液态轻烃为天然气中相对高分子量组分液化而来，液态轻烃被气液分离装置7分离出来后，进入液态轻烃收集装置10，作为液化天然气供工业用或民用，气态的天然气进入下游管道2，而冷能可通过添附换热装置而对外输出。