[实用新型]一种天然气压力发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及利用压力差发电的装置领域，尤其是涉及一种天然气压力发电装置。

背景技术

天然气是通过高压管网送至各城市或大型用户，再通过各地天然气调压站降至中压或低压送至用户使用。目前调压站一般采用调压阀进行降压，随着天然气压力的降低，造成了大量的压力能损失。例如高压天然气由4.0MPa降为O.4MPa时，可回收的最大压力能约为322kJ／kg，以120×108mS／a的输气量计算，每年这样的管网可回收的最大压力能约为3.5×1012kJ。如果能采用适当的方式回收利用这部分压力能，将能在很大程度上提高能源利用率和天然气管网运行的经济性。近日，日本东京电力公司就建设了这样一座利用天然气压差进行发电的发电站。这座发电站的发电功率为7700kw，提高能源的利用率，减少资源浪费，对提高天然气管网运行的经济性具有重大意义。

目前现有技术中对于天然气压力能的回收主要是以膨胀机代替传统的调压阀来回收高压天然气降压过程中的压力能（如公告号为CN104806882A，主题为“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”的技术方案），使气体通过膨胀机，结合气流推力所产生的压力推动转子旋转，带动感应发电机运动，来用于发电。但这样势必改变管道整体结构，造成该段管道结构庞大，管道内部压力情况复杂，技术难度高。

在膨胀机设计过程中，为了达到较高的绝热效率，转子必须具有较高的工作转速，而此时转子的稳定性是高速设计的关键。当膨胀机转子系统的工作转速接近转子系统的横向振动频率时，转子会产生强烈的振动和噪声，进而引起高速转子失稳，严重时甚至会造成转子和轴承系统损毁，这样会存在安全隐患。

此外，现有技术中以采用膨胀机为主的天然气压力能回收技术主要应用于高压管网，又因其结构复杂、体型庞大、成本高昂等问题导致难以将其应用于中低压调压站。

伴随着城镇居民生活水平的不断提高，天然气的普及率也大大增加。如何充分利用现有中低压调压站内调解天然气压力所带来的压力损失，确保实现能源的合理回收利用，是提高能源利用率和天然气管网运行的经济性的关键所在。

基于此，申请人考虑设计一种天然气压力发电装置，使其能够应用在中低压调压站并将天然气在降压过程中损失的能量转化为电能，从而提高能源利用率和天然气管网运行的经济性。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种天然气压力发电装置，使其能够应用在中低压调压站并将天然气在降压过程中损失的能量转化为电能，从而提高能源利用率和天然气管网运行的经济性。

为了解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案是：

一种天然气压力发电装置,包括连接在中低压调压站进气管段上的管体，还包括转轴、叶轮、磁铁、导电线圈和电缆；其中，所述转轴整体为顺管体长度方向设置且可转动架设在所述管体内部；所述叶轮套接固定在所述转轴上，并能够带动所述转轴旋转；所述磁铁套接固定在所述转轴上，所述磁铁能够随同所述转轴进行旋转；所述导电线圈位于所述磁铁周向的所述管体的外壁上且绕制呈多匝，所述导电线圈处在所述磁铁的磁场范围内且能够在磁铁旋转时切割磁铁的磁感线，所述导电线圈的两端部连接有电缆并能够通过所述电缆来传输电能。

天然气从中压管网进入低压管网时，需要经过调压站内的调压器等设施进行降压处理。中压天然气进入调压站之后，在经过安全切断阀与调压器之间时，可以通过安装本实用新型的天然气压力发电装置对其进行降压预处理。

中压天然气在调压器的降压作用之前，先经过叶轮，高速的中压天然气带动叶轮转动，通过转轴的传动，同时使固定在转轴上的磁铁旋转，从而产生旋转的磁感线。这样便将中压天然气的一部分压力能转换为磁铁的动能。

当管体内的磁铁旋转时，产生旋转的磁感线。旋转的磁感线切割导电线圈生产感应电流。感应电流通过连接在导电线圈上的导线电缆来传输电能给其它小功率用电设备或对蓄电池进行充电。这样，旋转磁铁的动能便经过磁场转化为可利用的电能。这样，天然气的压力能通过一系列的传递转化，转换为储电设施内的电能，实现了对压力能的二次利用。

经过上述步骤回收压力能后的中压天然气，压力未能完全降至低压管网的压力要求。无论进入调压器的天然气压力大小如何，调压器都可以通过自身构件的调节作用，自动地保持稳定的出口压力，使进入低压管网的天然气压力符合要求。