一種基于單螺桿膨脹機(jī)的天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于單螺桿膨脹機(jī)的天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)，屬于余熱余壓能源利用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)天然氣工業(yè)的快速發(fā)展，為了提高管網(wǎng)輸送的安全性和經(jīng)濟(jì)性，天然氣輸送管道逐漸采用高壓，如“西氣東輸”和“陜-京二線”等輸氣壓力已達(dá)到lOMPa，其蘊(yùn)含了巨大的壓力能。由于天然氣下游用戶的壓力一般較低，需要通過門站的調(diào)壓裝置對(duì)天然氣壓力進(jìn)行調(diào)整。在傳統(tǒng)的調(diào)壓過程中，天然氣是經(jīng)減壓閥降壓，壓力降完全損失在克服流動(dòng)阻力上，沒有推動(dòng)任何機(jī)械做功，這部分壓力能白白浪費(fèi)。因此，如何回收這部分壓力能，并使其具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益便成了當(dāng)務(wù)之急。
[0003]單螺桿膨脹機(jī)和其他膨脹機(jī)相比具有更簡(jiǎn)單緊湊的結(jié)構(gòu)、受力平衡、使用壽命長(zhǎng)、噪音低、振動(dòng)小以及高速輕載等優(yōu)勢(shì)。因此，建立以單螺桿膨脹機(jī)為動(dòng)力機(jī)對(duì)天然氣輸送管線壓力能回收的天然氣余壓發(fā)電系統(tǒng)，對(duì)于推動(dòng)天然氣輸送管道壓力能回收利用具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一個(gè)可靠的天然氣輸送管道壓力能余壓發(fā)電系統(tǒng)，利用天然氣輸送管線壓降實(shí)施發(fā)電，在獲得電力的同時(shí)滿足下游用戶的壓力需求，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)原有天然氣輸送管線壓力能的回收利用。
[0005]本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種基于單螺桿膨脹機(jī)的天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:包括單螺桿膨脹機(jī)2、發(fā)電機(jī)4、空氣加熱器6、油氣分離器5和油栗7 ；
[0007]所述單螺桿膨脹機(jī)2的進(jìn)口通過天然氣管道旁接到天然氣輸送管線上游，單螺桿膨脹機(jī)主軸通過聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)4發(fā)電；
[0008]所述單螺桿膨脹機(jī)2的出口通過管道與油氣分離器5的入口相連，所述油氣分離器5的天然氣輸出口通過輸氣管道與空氣加熱器6的輸入口相連，所述空氣加熱器6的輸出口通過輸氣管道連接至原有天然氣輸送管道下游；
[0009]所述油氣分離器5的潤(rùn)滑油出口通過油管經(jīng)油栗7與單螺桿膨脹機(jī)2的注油孔相連。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案:
[0011]所述發(fā)電機(jī)可以是同步發(fā)電機(jī)也可是異步發(fā)電機(jī)。
[0012]所述空氣加熱器替換為布置在單螺桿膨脹機(jī)前即單螺桿膨脹機(jī)的進(jìn)口前，優(yōu)選位于單螺桿膨脹機(jī)前。
[0013]所述油分離器5可以為旋風(fēng)分離式或?yàn)V芯分離式。
[0014]當(dāng)單螺桿膨脹機(jī)2的螺桿轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速相同時(shí)，所述單螺桿膨脹機(jī)2的螺桿轉(zhuǎn)子通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0015]當(dāng)單螺桿膨脹機(jī)2的螺桿轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速不同時(shí)，在單螺桿膨脹機(jī)2與發(fā)電機(jī)之間增加減速機(jī)3，單螺桿膨脹機(jī)主軸通過聯(lián)軸器與減速機(jī)3的輸入端連接，減速機(jī)3的輸出端與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接，單螺桿膨脹機(jī)2通過減速機(jī)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相配合，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)4發(fā)電。
[0016]單螺桿膨脹機(jī)2的進(jìn)出口均設(shè)置閥門。
[0017]本發(fā)明設(shè)計(jì)的余壓發(fā)電系統(tǒng)旁接在原天然氣輸送管線上替代原有天然氣輸送管線的減壓閥組1，高壓天然氣經(jīng)單螺桿膨脹機(jī)2膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)4發(fā)電，經(jīng)過膨脹后的低壓天然氣進(jìn)入油氣分離器5將天然氣和潤(rùn)滑油分離，分離后的天然氣經(jīng)空氣加熱器6進(jìn)入原有天然氣輸送管線送至下游用戶，分離后潤(rùn)滑油通過潤(rùn)滑油栗7將潤(rùn)滑油加壓后再次栗入單螺桿膨脹機(jī)需要潤(rùn)滑的位置。本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于利用單螺桿膨脹機(jī)將天然氣輸送管線的壓力能進(jìn)行發(fā)電，同時(shí)通過空氣加熱器將低溫天然氣回升至下游用戶需要的溫度。
[0018]原有天然氣輸送管線在天然氣輸送管線上游的旁路連接點(diǎn)和下游之間設(shè)有減壓閥組1，所述天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)工作時(shí)與原有天然氣輸送管線旁路連接連通，原有天然氣輸送管線中所述的減壓閥組I關(guān)閉，當(dāng)所述天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，快速打開天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)所旁接的原有天然氣輸送管線上的減壓閥組1，并隨后關(guān)閉余壓發(fā)電系統(tǒng)。
[0019]本發(fā)明的效益是:利用天然氣輸送管線壓力能進(jìn)行發(fā)電。
【附圖說明】
[0020]附圖1，天然氣余壓發(fā)電系統(tǒng)原理圖；
[0021]其中，I為減壓閥組，2為單螺桿膨脹機(jī)，3為減速機(jī)，4為發(fā)電機(jī)，5為油氣分離器，6為空氣加熱器，7為油栗，8為天然氣輸送管線，9為下游用戶。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)介紹。
[0023]—種基于單螺桿膨脹機(jī)的天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)，主要包括單螺桿膨脹機(jī)2、減速機(jī)3、發(fā)電機(jī)4、空氣加熱器6、油氣分離器5和油栗7 ;單螺桿膨脹機(jī)2的進(jìn)口通過天然氣管道連接到天然氣輸送管線上游，單螺桿膨脹機(jī)2的出口通過天然氣管道與油氣分離器5的入口相連，油氣分離器5的天然氣輸出口通過天然氣管道與空氣加熱器6的輸入口相連，空氣加熱器6的輸出口通過天然氣管道連接至原有天然氣輸送管道下游；單螺桿膨脹機(jī)主軸通過聯(lián)軸器與減速機(jī)3連接，從而驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)4發(fā)電；油氣分離器5的潤(rùn)滑油出口通過油管經(jīng)油栗7與單螺桿膨脹機(jī)2的注油孔相連。
[0024]高壓天然氣經(jīng)過單螺桿膨脹機(jī)2進(jìn)入油氣分離器5的是天然氣與潤(rùn)滑油的混合物，該混合物進(jìn)入油氣分離器5進(jìn)行天然氣和潤(rùn)滑油的分離，分離出的天然氣通過油氣分離器5天然氣出口進(jìn)入空氣加熱器6進(jìn)行加熱，達(dá)到下游用戶需求后進(jìn)入原有天然氣輸送管道系統(tǒng)供給下游用戶使用，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)天然氣輸送系統(tǒng)的循環(huán)；分離出來的潤(rùn)滑油通過油氣分離器5的潤(rùn)滑油出口排出，通過油栗7再次注入膨脹機(jī)注油孔，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)油路系統(tǒng)的循環(huán)。
[0025]單螺桿膨脹機(jī)通過聯(lián)軸器、減速機(jī)與發(fā)電機(jī)進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)電力的輸出；若螺桿轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速不同時(shí)，通過減速機(jī)相配合，當(dāng)單螺桿膨脹機(jī)2的螺桿轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)子具有相同轉(zhuǎn)速時(shí)，所述單螺桿膨脹機(jī)2的螺桿轉(zhuǎn)子通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0026]天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)與原有天然氣輸送管線旁路連接，當(dāng)所述天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過原有天然氣輸送管道上的減壓閥組I快速打開原有天然氣輸送管道系統(tǒng)，隨后關(guān)閉余壓發(fā)電系統(tǒng)。
[0027]申請(qǐng)人結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做了詳細(xì)的說明與描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，詳盡的說明只是為了幫助讀者更好地理解本發(fā)明精神，而并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，相反，任何基于本發(fā)明的發(fā)明精神所作的任何改進(jìn)或修飾都應(yīng)當(dāng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于單螺桿膨脹機(jī)的天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:包括單螺桿膨脹機(jī)(2)、發(fā)電機(jī)(4)、空氣加熱器(6)、油氣分離器(5)和油栗(7); 所述單螺桿膨脹機(jī)(2)的進(jìn)口通過天然氣管道旁接到天然氣輸送管線上游，單螺桿膨脹機(jī)主軸通過聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)(4)發(fā)電； 所述單螺桿膨脹機(jī)⑵的出口通過管道與油氣分離器(5)的入口相連，所述油氣分離器(5)的天然氣輸出口通過輸氣管道與空氣加熱器(6)的輸入口相連，所述空氣加熱器(6)的輸出口通過輸氣管道連接至原有天然氣輸送管道下游； 所述油氣分離器(5)的潤(rùn)滑油出口通過油管經(jīng)油栗(7)與單螺桿膨脹機(jī)(2)的注油孔相連。2.按照權(quán)利要求1的一種基于單螺桿膨脹機(jī)的天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:發(fā)電機(jī)是同步發(fā)電機(jī)或是異步發(fā)電機(jī)。3.按照權(quán)利要求1的一種基于單螺桿膨脹機(jī)的天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述空氣加熱器替換為布置在單螺桿膨脹機(jī)(2)前即單螺桿膨脹機(jī)的進(jìn)口前。4.按照權(quán)利要求1的一種基于單螺桿膨脹機(jī)的天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述油分離器(5)為旋風(fēng)分離式或?yàn)V芯分離式。5.按照權(quán)利要求1的一種基于單螺桿膨脹機(jī)的天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:當(dāng)單螺桿膨脹機(jī)(2)的螺桿轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速相同時(shí)，所述單螺桿膨脹機(jī)(2)的螺桿轉(zhuǎn)子通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)； 當(dāng)單螺桿膨脹機(jī)(2)的螺桿轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速不同時(shí)，在單螺桿膨脹機(jī)(2)與發(fā)電機(jī)之間增加減速機(jī)(3)，單螺桿膨脹機(jī)主軸通過聯(lián)軸器與減速機(jī)(3)的輸入端連接，減速機(jī)(3)的輸出端與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接，單螺桿膨脹機(jī)(2)通過減速機(jī)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相配合，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)⑷發(fā)電。6.按照權(quán)利要求1的一種基于單螺桿膨脹機(jī)的天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:單螺桿膨脹機(jī)(2)的進(jìn)出口均設(shè)置閥門。7.按照權(quán)利要求1的一種基于單螺桿膨脹機(jī)的天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:旁接在原天然氣輸送管線上替代原有天然氣輸送管線的減壓閥組(I)，高壓天然氣經(jīng)單螺桿膨脹機(jī)(2)膨脹做功，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)(4)發(fā)電，經(jīng)過膨脹后的低壓天然氣進(jìn)入油氣分離器(5)將天然氣和潤(rùn)滑油分離，分離后的天然氣經(jīng)空氣加熱器(6)進(jìn)入原有天然氣輸送管線送至下游用戶，分離后潤(rùn)滑油通過潤(rùn)滑油栗(7)將潤(rùn)滑油加壓后再次栗入單螺桿膨脹機(jī)需要潤(rùn)滑的位置；同時(shí)通過空氣加熱器將低溫天然氣回升至下游用戶需要的溫度。8.按照權(quán)利要求1的一種基于單螺桿膨脹機(jī)的天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:原有天然氣輸送管線在天然氣輸送管線上游的旁路連接點(diǎn)和下游之間設(shè)有減壓閥組(I)，所述天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)工作時(shí)與原有天然氣輸送管線旁路連接連通，原有天然氣輸送管線中所述的減壓閥組(I)關(guān)閉，當(dāng)所述天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，快速打開天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)所旁接的原有天然氣輸送管線上的減壓閥組(I)，并隨后關(guān)閉余壓發(fā)電系統(tǒng)。
【專利摘要】一種基于單螺桿膨脹機(jī)的天然氣輸送管線余壓發(fā)電系統(tǒng)，屬于余熱余壓能源利用技術(shù)領(lǐng)域。旁接在原天然氣輸送管線上，替代原有天然氣輸送管線的減壓閥組(1)，高壓天然氣經(jīng)單螺桿膨脹機(jī)(2)膨脹做功，通過動(dòng)減速機(jī)(3)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)(4)發(fā)電，經(jīng)過膨脹后的低壓天然氣進(jìn)入油氣分離器(5)將天然氣和潤(rùn)滑油分離，分離后的天然氣經(jīng)空氣加熱器(6)進(jìn)入原有天然氣輸送管線送至下游用戶，分離后潤(rùn)滑油通過潤(rùn)滑油泵(7)將潤(rùn)滑油加壓后再次泵入單螺桿膨脹機(jī)需要潤(rùn)滑的位置。本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于利用單螺桿膨脹機(jī)將天然氣輸送管線的壓力能進(jìn)行發(fā)電，同時(shí)通過空氣加熱器將低溫天然氣回升至下游用戶需要的溫度。
【IPC分類】F01C13/00, F01C21/04, F01C1/107
【公開號(hào)】CN105201558
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510583900
【發(fā)明人】馬重芳, 吳玉庭, 李國(guó)強(qiáng), 夏國(guó)棟, 智瑞平
【申請(qǐng)人】中投碧城節(jié)能科技有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年9月14日