[发明专利]一种基于压力能发电和热泵加热的天然气井口加热节流系统

摘要

一种基于压力能发电和热泵加热的天然气井口加热节流系统,属于热泵加热技术领域；该系统包括膨胀机、发电机、热泵机组、电动机、空气预热器、再热器、调压阀、分离器、节流阀；所述天然气从天然气气井收集后，天然气气井与分离器通过调压阀连接，分离器设有节流阀，通过节流阀可排出分离器分离出的油水混合物；分离器与膨胀机相连，膨胀机与空气预热器相连，空气预热器与再热器相连；本系统不需要额外的能量供应膨胀机发电机组将高压天然气的压力能转换成电能，这部分电能再驱动热泵机组运转，剩余电能还可用于其它设备用能或并网外输；不涉及天然气燃烧设备，绿色环保、易于操作、适用范围广。

主权项

一种基于压力能发电和热泵加热的天然气井口加热节流系统，其特征在于：天然气井口加热节流系统包括膨胀机(5)、发电机(6)、热泵机组(8)、电动机(7)、空气预热器(9)、再热器(10)、调压阀(2)、分离器(3)、节流阀(4)；所述天然气从天然气气井(1)收集后，天然气气井(1)与分离器(3)通过调压阀(2)连接，分离器(3)设有节流阀(4)，通过节流阀(4)能排出分离器(3)分离出的油水混合物；分离器(3)与膨胀机(5)相连，膨胀机(5)与空气预热器(9)相连，空气预热器(9)与再热器(10)相连；其中，发电机(6)、电动机(7)、热泵机组(8)依次相连，共同组成天然气井口加热节流系统的发电加热系统；所述膨胀机(5)与发电机(6)相连；热泵机组(8)与再热器(10)相连，并通过工质与天然气进行热交换；天然气井口加热节流系统的工作过程如下，天然气从各天然气气井(1)收集后经输运管线送至调压阀(2)，经过调压阀(2)调压，再进入分离器(3)进行油‑水‑固体颗粒‑气分离；分离出的油水混合物从排污管线经节流阀(4)排出分离器(3)，而初步脱水、脱油、脱固体颗粒后的天然气被送入膨胀机(5)，驱动膨胀机(5)旋转并带动与膨胀机相连的发电机(6)发电；发出的电能一部分被输送到电动机(7)用于驱动热泵机组(8)，另一部分进入供电电网或用于天然气井口加热节流系统的其它电力供应；从膨胀机(5)排出的天然气经过绝热膨胀后，压力降至外送集输管道所需的压力，温度急剧下降且远远低于环境温度；将从膨胀机(5)膨胀做功后的低温天然气送入空气预热器(9)从环境中吸收热量，温度得到第一次被恢复；经过空气预热器(9)后的温度得到初步恢复的天然气再被送入再热器(10)，由膨胀机‑发电机联合机组产生的电力驱动的热泵机组(8)中的工质进行加热，使其温度第二次被恢复至集输管道所需的温度。