[发明专利]一种应用于天然气膨胀过程中的温度压力平衡器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及天然气压力变化缓冲罐领域，特别是涉及一种应用于天然气膨胀过程中的温度压力平衡器及其应用。

背景技术

基于天然气的产地与消费市场的分布现实，管道运输成为我国最主要的运输方式。目前世界上天然气大多以10MPa以上的压力进行长距离管道运输的。我国“西气东输”和“陕一京二线’，也采用10MPa的高压进行输气，然而城市燃气管网设计压力大多不超过4.0MPa。因此，上游高压天然气必须在接收站或城市门站进行调压。调压过程中的巨大压力能常常用于发电。日本东京电力公司就利用天然气压差建设了一座7700kW的发电站。利用天然气膨胀做功发电，透平出口气压力是不稳定的，甚至带有脉动冲击性。这样的天然气的不符合进入城市管网的要求的。更有甚者，这种冲击带来的管内气柱振动和管道机械共振会对给后续调压装置的管道和阀门造成破坏，严重影响调压门站的正常生产和工作人员的生命安全。但为此而设计缓冲装置的领域还是空白的。

目前现有的气体缓冲罐都是利用突然增大容积的方法缓冲气体压力的，即将管道接入直径远大于管路的罐体，造成流线驻点，达到缓冲的效果。但是通过压力能发电的天然气，这样的气体缓冲罐是不符合要求的。第一，天然气经过透平出口阀门会形成频率很高的脉动冲击气流。缓冲罐以及其接管在管道机械共振和管内激应力的共同作用下，焊缝位置热影响区在短时间内出现裂纹的可能性大大增加。这样的效果显然不安全，不经济的。第二，高压天然气推动透平做功，内能降低，温度会下降到零下30℃左右。这样的温度环境，天然气与其中的水分在和管壁、罐壁的冲击作用下极易形成水合物。水合物会在气流带动下以极高的速度冲击管壁、罐壁，造成严重破坏，降低其寿命。水合物随气流进入下游管网还会造成堵塞。因此，水合物必须及时处理。第三，低温的天然气必须经过升温处理，达到一定的温度要求后才可以进入下游管网，否则在下游管网同样会形成水合物，造成同样的破坏。第四，天然气中的水合物一般采用过滤处理，过滤下来的水合物会逐渐在缓冲罐体中积累，使缓冲效果下降。本发明正是为了解决上述的几个问题的。

发明内容

本发明设计了一种应用于天然气膨胀发电过程中的温度压力平衡器，包括气体导通系统和回温系统。目的是解决天然气管道压力能膨胀发电过程中，由于流量变化、膨胀机构造等原因引起的设备振动、气压不稳定及天然气温度过低等问题。本发明具有结构简单、操作方便等特点，应用于管道气膨胀过程领域。

本发明的技术方案如下：

一种应用于天然气膨胀发电过程中的温度压力平衡器，所述温度压力平衡器由主罐体、顶部封头、气体导通系统和回温系统组成；其中气体导通系统包括进气管、出气管和锥形破碎器；回温系统包括挡板、丝网填料和矩形翅片；所述气流导通系统中进气管位于主罐体下部侧面，出气管位于顶部封头，锥形破碎器位于进气管道入口处；所述挡板倾斜固定于主罐体的内壁，挡板间填充有丝网填料；所述矩形翅片固定环绕于主罐体的外壁。

上述装置中，气体导通系统中的进气管和出气管都使用柔性管，优选波纹管。

上述装置中，回温系统主体为可拆卸装置，相邻挡板之间层高20~30cm，所述挡板的垂直投影面积与主罐体垂直投影面积的比为4/5-5/6，所述挡板上还包括导流口，所述导流口位于倾斜的挡板较低的一端，且所有挡板均相互平行，所有挡板上的导流口的水平投影均相互重叠；所述挡板与水平面的夹角为3-5度。

上述装置中，所述丝网填料的填充方式为在相邻挡板横向上间隔10~20cm左右设置一层丝网，丝网网孔之间呈交错排列，丝网为不锈钢304材质。

上述装置中，所述温度压力平衡器还包括加强筋支撑架和排污口，其中加强筋支撑架位于在主罐体底部封头与侧壁的连接处，封头底部设置有排污口。

一种温度压力平衡器应用于管道天然气压力能膨胀发电过程中。

上述应用中，所述温度压力平衡器应用于管道天然气压力能膨胀发电过程中温度压力调节。

本发明和现有技术相比具有以下特点：

1、本发明中的进出气管都为柔性连接管如波纹管等，可以有效减缓因上一级膨胀机间歇式排气造成的振动，并补偿由于因热胀冷缩造成的形变。同时进气管前端有锥形破碎器，即可以保证在低温天然气中有冰晶等杂质存在时通过破碎器可将杂质粉碎成更小的微粒，防止堵塞管道；又可以防止进气管中气体直接对缓冲罐的丝网填料造成冲击破坏填料。