[发明专利]一种应用于管网压力能发电系统的超声波降堵装置

说明书

本发明公开了一种应用于管网压力能发电系统的超声波降堵装置，包括主体管道、锥形破碎器、若干挡板、若干超声波装置、PLC，所述主体管道两端设置有用于接入管网压力能发电系统中的法兰，所述锥形破碎器设置在所述主体管道内的天然气入口处，所述挡板沿所述的主体管道轴线方向上下交错地间隔设置在所述主体管道的内壁上，所述超声波装置位于所述挡板的后方且固定在主体管道周壁上，所述PLC通过电路与各所述超声波装置电路连接。本发明利用压力能系统本身的电力输出，通过PLC操控超声波装置除去流体中的结晶以及水合物，降低堵塞，仅利用发电系统0.6%以下的功率即可提升系统约20%的寿命。

技术领域

本发明涉及一种天然气管网压力能回收利用领域，具体涉及一种用于管网压力能发电系统的超声波防垢装置。

背景技术

天然气是一种清洁的能源，近几年来随着社会的发展，占据了越来越大的能源市场份额，因此天然气管网压力能发电技术也愈发受到关注。如今，天然气管网压力能发电技术已有一定的成果，但压力能发电体系中仍存在一定的问题。

一方面，管输天然气本身含有一定的矿化物质，在膨胀机中膨胀发电后，管道中流体的压力、温度等流动参数会有一定的变化，使得矿化物质体系原有的化学反应平衡状态条件被破坏，从而发生化学反应形成晶核并不断聚集，在流动的过程中逐渐沉积下来，最终在管道的内壁形成层状致密垢样，造成管道严重堵塞。另外一方面，目前的天然气压力能利用系统中，高压天然气推动膨胀机做功，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壁的冲击作用下极易形成水合物，这些水合物会在气流带动下以极高的速度冲击管壁，造成严重破坏，且会随气流进入下游管网造成堵塞。这些堵塞会严重影响管道的输送效率，增大了管道输送能耗，并对集输系统的长期安全、稳定运行非常不利，存在着严重的安全隐患，并可能带来管道失效等严重后果。

而在各种降堵的方法中，超声波降堵技术由于操作简单、成本投入小、降堵效果良好，受到一定的关注。专利201620714649.4公布了一种一种超声波管道清理疏通装置，该装置利用超声波发生器进行管道清理疏通，但却不适用于低温环境下的管道，而天然气压力能系统中膨胀机出口的流体温度会下降到零下30℃左右，影响该装置的运行；专利201620864517 .X公布了一种能够防冻、防堵的石油开采管道，但该装置仅适用于长距离管道输送，且超声波发生器的功率较大，不适合天然气管网发电系统。同时，上述装置都必须额外添加电池，而且在天然气压力能发电体系中，膨胀机出口的流体具有脉动冲击性，超声波发生器极易受到损坏。

发明内容

为解决上述天然气管道的堵塞问题，本发明提供了一种应用于管网压力能发电系统的超声波降堵装置，能够在实现安全稳定回收天然气管网压力能的同时，解决管道结晶和水合物堵塞的问题。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。

本发明采用的技术方案具体为：

一种应用于管网压力能发电系统的超声波降堵装置，包括主体管道、锥形破碎器、若干挡板、若干超声波装置、PLC，所述的主体管道两端设置有用于接入管网压力能发电系统中的法兰，所述锥形破碎器设置在所述主体管道内的天然气入口处，所述挡板沿所述的主体管道轴线方向上下交错地间隔设置在所述主体管道的内壁上，所述超声波装置位于所述挡板的后方且固定在主体管道周壁上，所述超声波装置包括位于所述主体管道内的超声波发生器和位于所述主体管道外且与所述的超声波发生器电路连接的超声波控制器，所述超声波发生器外包裹设置有蓄冷套筒，所述PLC通过电路与各超声波控制器电路连接。

进一步地，所述锥形破碎器固定于所述主体管道入口中心轴处。

进一步地，所述锥形破碎器的材质为不锈钢。

进一步地，所述挡板所在平面与所述主体管道的轴线相互垂直。

进一步地，相邻所述挡板的间隔为25~35cm，其目的是置于挡板后方的超声波装置所辐射的超声波能充分作用于相邻挡板之间的流体。