專利名稱：天然氣管網(wǎng)壓力能在燃?xì)廨啓C(jī)作功領(lǐng)域的回收利用方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天然氣壓力能回收方法及裝置，特別是基于渦流管降壓的天然氣管網(wǎng)壓力能回 收方、法及裝置，屬氣體儲l^卩分配技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
天然氣是一種頓、高效、清潔的能源。近幾傳來頓天然氣工業(yè)發(fā)M3I^很快，天然氣 在世界一次能源結(jié)構(gòu)中的比例也不斷提高,1981年為9. 9%， 20世鄉(xiāng)抹為23%,目前，在一些發(fā)達(dá)國 家，這一比例已經(jīng)達(dá)到25%以上。我國也在加快天然氣工業(yè)的，，計劃到2010年使得天然氣在 我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占的比重達(dá)到6%，到2020年達(dá)到10%。
天然氣工業(yè)發(fā)展的經(jīng)驗表明，管道是天然氣發(fā)展必要環(huán)節(jié)，是溝通氣田與天然氣用戶的重要紐 帶。隨著技術(shù)的發(fā)展，天然氣管網(wǎng)的輸氣能力和輸氣壓力不斷提高，如"西氣東輸"工程，設(shè)計輸 氣量120億立方/年，輸氣壓力高達(dá)10MPa，"西氣東輸二線"工程，設(shè)計輸氣量300 {拉方/年， 最高設(shè)計輸氣壓力12MPa。這種壓力氣體^li^巨大的壓力能量，但是這種壓力g隨常在ffl31調(diào)節(jié) 閥調(diào)壓過程中被白白釋放掉。因此，在天然氣^t^占、城市門站等降壓過程中造成了巨大的能量損 失，回收這部分壓力能將具有很大的經(jīng)濟(jì)玄媼?；厥者@部分壓力倉g技術(shù)上可以Mi脹豐脈實現(xiàn)， 從而獲得膨脹功和制冷效應(yīng)，{10脹機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行維護(hù)等方面要求比較高，導(dǎo)致回收成本高。
渦流管是一種通過一個內(nèi)部器件來控制和達(dá)到所需溫度和流量的裝置，其主要構(gòu)成包括進(jìn)氣
管、噴嘴、渦流室、分離孔板和冷熱兩端管。高壓氣體由進(jìn)氣管i4A噴嘴，膨脹降壓后^"t刀線方向
進(jìn)入渦流室，形成自由流，經(jīng)動能交換分離淑鵬不等的兩部分，中心部分為^H流，邊緣部分為
熱氣流，分別從渦流管的兩端流出，冷熱氣流的比例可以調(diào)節(jié)。然而，渦流管主要用于制冷、氣體
混合物的分離、氣體的千燥等場合，在燃?xì)廨啓C(jī)作功發(fā)電領(lǐng)域尚未見其被利用的J隨。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于克服己有技術(shù)的缺陷而提供一種天然氣管網(wǎng)壓力能在燃?xì)廨啓C(jī)作功領(lǐng)域的回收利 用方法，本發(fā)明還要掛共利用這種方法的裝置。 本發(fā)明所稱問題是以下述技術(shù)方案解決的一種天然氣管網(wǎng)壓力能在燃?xì)廨啓C(jī)作功領(lǐng)域的回收利用方法，其特別之處是-它將管網(wǎng)高壓天 然氣經(jīng)渦流管降壓后所產(chǎn)生的y^H流和熱氣流分別導(dǎo)出，其中，^H流在換熱器中ffi3^中流換熱形 式吸收沿相反方向流動的空氣和燃?xì)廨啓C(jī)排氣的熱量升^g，與上述熱氣流匯^4A燃?xì)廨喢厍业?br> 燃燒室；經(jīng)由換熱器皮冷天然氣流降溫后的空氣直接進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)組的壓氣機(jī)，在壓氣機(jī)提高壓力 后導(dǎo)入燃?xì)廨啓C(jī)組的燃燒室，在燃燒室中，天然氣與空氣混合燃燒，高溫高壓燃?xì)饣旌?,動燃?xì)?輪機(jī)作功，驅(qū)動發(fā)電機(jī)或其它耗功設(shè)備。
一種天然氣管網(wǎng)壓力能在燃?xì)廨啓C(jī)作功領(lǐng)域的回收利用裝置，構(gòu)成中包括渦流管、汽水分離 器、第一換熱器、燃?xì)廨啓C(jī)組和相應(yīng)的連接管路；所述燃?xì)廨啓C(jī)組由壓氣機(jī)、燃燒室、燃?xì)廨啓C(jī)和 耗功設(shè)備組成；所述渦流管)^t流端由y^流管路經(jīng)第一換熱器翻燃燒室，渦流管熱氣流端由熱
氣流管路與冷氣流管路匯合后進(jìn)入燃燒室；空氣管路經(jīng)第一換熱器m壓氣機(jī)、再經(jīng)壓氣ini^i燃
燒室，高溫高壓燃?xì)夤苈肺喝紵遗c燃?xì)廨啓C(jī)。
上述天然氣管網(wǎng)壓力能在燃?xì)廨啓C(jī)作功領(lǐng)域的回收利用裝置，增設(shè)第二換熱器，所述第二換 熱器連接于^流管路和燃?xì)廨啓C(jī)的排氣余熱管路中。
上述天然氣管網(wǎng)壓力能在燃?xì)廨啓C(jī)作功領(lǐng)域的回收禾,裝置，增設(shè)汽水分離器，所述汽水分 離器連接于壓氣機(jī)前端的空氣管路中。
上述天然氣管網(wǎng)壓力能在燃?xì)廨啓C(jī)作功領(lǐng)域的回收利用裝置，所述渦流管為多組，各渦流管 之間為并聯(lián)，渦流管的進(jìn)氣管上設(shè)有調(diào)節(jié)閥。
上述天然氣管網(wǎng)壓力能在燃?xì)廨啓C(jī)作功領(lǐng)域的回收利用裝置，所職功設(shè)備為發(fā)電機(jī)、泵或 壓縮機(jī)等。
本發(fā)明針對高壓天然氣鄰繊、城市門站等降壓過程中造成巨大能量損失的問題，設(shè)計了采用 渦流管為調(diào)壓部件的天然氣壓力能回收方法及裝置，其主要特點如下l.有效回收利用天然氣管網(wǎng) 壓力能，使其中的能量得以利用；2.選用構(gòu)造簡單、造價低廉、工作穩(wěn)定的渦流管完成天然氣降壓 調(diào)壓過程；3.渦流管導(dǎo)出的低^^然氣流7賴P燃?xì)廨啓C(jī)iaffi氣機(jī)的進(jìn)氣，然后進(jìn)一步回 氣輪機(jī) 排氣余熱后再與熱氣流混^SA燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室，由于壓氣機(jī)的進(jìn)氣被天然氣^H流冷卻后鵬降 低，密度提高，增大了SA壓氣機(jī)空氣的質(zhì)量流量，因M"大大提高燃?xì)廨啓C(jī)的出力和經(jīng)濟(jì)性，使 壓力能得到了有效的利用。戰(zhàn)方法可用于天然氣的4頓與供給間存在壓差、需要調(diào)壓的場合，利 用渦流管降壓后產(chǎn)生^n流和熱氣流還可以用于其它不同的運(yùn)行場合。


圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
附圖中標(biāo)號標(biāo)如下l.高壓天然氣管路；2.調(diào)節(jié)亂3.渦流管；3 — 1.渦流管7t^流端； 3_2.渦流管熱氣流端；4.第一換賣織；5.汽水分離器；6.第二換熱器；7.壓氣機(jī)；8.燃燒室； 9.燃?xì)廨啓C(jī)；IO.耗功設(shè)備；11.熱氣流管路；12.高溫高壓燃?xì)夤苈罚?3.冷氣流管路；14.排 氣余熱管路；15.空氣管路。
具體實施例方式
本發(fā)明的設(shè)計思路為選用渦流管為調(diào)壓部件，將高壓天然氣的壓力能經(jīng)渦流管降壓后所產(chǎn)生 的7^t流和熱氣流分別輸出，其中，7tn^g換熱器吸鵬流空氣和燃?xì)廨啓C(jī)排氣的熱量升^g，
與熱氣流匯^a入燃?xì)廨啓C(jī)組的燃燒室；而經(jīng)由換熱器冷氣流降溫的空氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)組的壓氣
機(jī)，提高壓力后再導(dǎo)入燃?xì)廨啓C(jī)組的燃燒室。
本發(fā)明用渦流管代替通常的壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)天然氣的壓九不但實現(xiàn)了壓力調(diào)節(jié)的目的，而且 可以有效利用同時產(chǎn)生的冷天然氣流和熱天然氣流，使SA壓氣機(jī)的空氣被天然氣^^流冷卻后溫
度降低，密度提高，增大了ax壓氣機(jī)空氣的質(zhì)量流量，因而可大大提高燃?xì)廨啓C(jī)的出力和經(jīng)濟(jì)性。
燃?xì)廨啓C(jī)組通常由空氣壓縮機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)等組成，空氣從環(huán)境狀態(tài)吸入空氣壓縮機(jī)，在壓縮機(jī) 中壓力和纟鵬都將提高，然后SA燃燒室與燃料混合燃燒產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)饣旌衔?，推動燃?xì)廨啓C(jī) 對外輸出功量。燃?xì)廨嗀S似寸進(jìn)口空氣的鵬比較敏感,在高溫季節(jié)或年平均氣溫較高的地區(qū)，燃?xì)廨?br> 機(jī)的出力和效率往往低于標(biāo)準(zhǔn)工況。aA壓縮機(jī)空氣的纟鵬降低，34A壓縮機(jī)空氣的質(zhì)量流量增大，
燃?xì)廨啓C(jī)出力增大，熱耗率降低，因此希望進(jìn)氣》鵬盡可能低。但進(jìn)氣鵬受大氣環(huán)境影響，為了
降低壓氣ma氣鵬，改善燃?xì)廨啓C(jī)的循環(huán)性能，通常都?xì)⒂谜舭l(fā)式、吸收奴蓄冰式等AX冷
卻的方、 妹斷氏進(jìn)口空氣f鵬，然而，這些方法都需要消耗的能量而且系統(tǒng)比較復(fù)雜。采用本發(fā)明 中調(diào)壓過程中渦流管產(chǎn)生的冷天然氣流冷卻壓氣機(jī)的進(jìn)氣，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，無運(yùn)動部件，維護(hù)工作 量很小，經(jīng)濟(jì)實用。
參看圖l，本發(fā)明裝置由渦流管3、換熱器4、汽水分離器5、第一換熱器4、第二換熱器6、 燃?xì)廨啓C(jī)組和各連接管路纟賊，燃?xì)廨啓C(jī)組包括壓氣機(jī)7、燃燒室8、燃?xì)廨啓C(jī)9和耗功設(shè)備10， 耗功設(shè)備為發(fā)電機(jī)、泵皿縮機(jī)等，由燃?xì)廨啓C(jī)9驅(qū)動耗功設(shè)備。所用渦流管的數(shù)目據(jù)其需要而定， 各渦流管釆用并聯(lián)方式連接，各渦流管的進(jìn)氣管與高壓天然氣管路1 ■，為調(diào)節(jié)天然氣的進(jìn)氣量， 在渦流管的進(jìn)氣管上設(shè)有調(diào)節(jié)閥2。各渦流管冷氣流端3—1由冷氣流管路13經(jīng)第一換熱器、第二 換熱^ISffi燃燒室，渦流管熱氣流端3—2由熱氣流管路11與從第二換賣備器導(dǎo)出的經(jīng)過換熱升纟顯的^H流管匯合共同SA燃燒室，空氣管路15經(jīng)第一換熱器和汽水分離器5后34A壓氣機(jī)、再經(jīng)壓 氣la^ffi燃驗，高溫高壓燃?xì)夤苈?2翻燃燒室與燃?xì)廨啓C(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)9的桐汽余熱管路14
翻第二換熱器。換熱器可采用氣-氣表面式換熱器，當(dāng)然，也可采用其他形式的散熱器。
本發(fā)明裝置的工作過程如下具有壓力能的高壓天然氣由高壓天然氣管路1經(jīng)過各并聯(lián)的調(diào)節(jié)閥2
后導(dǎo)入各渦流管3，經(jīng)渦流管降壓后產(chǎn)生的冷氣流和熱氣流由渦流管的兩個出口端輸出。其中，各
渦流管;^t流端3—1流出的低溫低壓天然氣通過第一換關(guān)鄉(xiāng)，并在第一換熱器中吸收逆流空氣的
熱量，然后再ffi31第二換熱器進(jìn)一步回收燃?xì)廨唌^氣余熱。渦流管熱氣流端3—2流出的高溫低 壓天然氣與從第二換熱器流出的升溫后的天然氣匯，入燃燒室8。來自環(huán)境狀態(tài)的空氣在第一換 熱器中被低溫天然氣流冷卻降溫后經(jīng)汽7R分離器5 J4A壓氣機(jī)7，在壓氣機(jī)提高壓力后導(dǎo)入燃燒室。
在燃燒室中，天然氣與空氣混合燃燒，高溫高壓燃?xì)饣旌衔飅aA燃?xì)廨啓C(jī)9作功，驅(qū)動耗功設(shè)備10。
權(quán)利要求
1. 一種天然氣管網(wǎng)壓力能在燃?xì)廨啓C(jī)作功領(lǐng)域的回收利用方法，其特征在于它將管網(wǎng)高壓天然氣經(jīng)渦流管降壓后所產(chǎn)生的冷氣流和熱氣流分別導(dǎo)出，其中，冷氣流在換熱器中吸收逆流空氣和燃?xì)廨啓C(jī)排氣的熱量升溫后，與上述熱氣流匯合進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)組的燃燒室；經(jīng)由換熱器降溫的空氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)組的壓氣機(jī)，由壓氣機(jī)提高壓力后導(dǎo)入燃?xì)廨啓C(jī)組的燃燒室，在燃燒室中，天然氣與空氣混合燃燒，高溫高壓燃?xì)饣旌衔镞M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)作功，驅(qū)動發(fā)電機(jī)或其它耗功設(shè)備。
2. —種天然氣管網(wǎng)壓力能在燃?xì)廨啓C(jī)作功領(lǐng)域的回收利用裝置，其特征在于構(gòu)成中包括渦流管(3)、汽7R分離器(5)、第一換熱器(4)、燃?xì)廨嗀S;ii且和相應(yīng)的連接管路；所述燃?xì)廨啓C(jī)組由壓氣機(jī)(7)、燃燒室(8)、燃?xì)廨啓C(jī)(9)和耗功設(shè)備(10)構(gòu)成；所述渦流管7^流端(3 — 1) 由Jt^流管路(13)經(jīng)第一換熱器mi燃燒室，渦流管熱氣流端(3—2)由熱氣流管路(11)與冷氣流管路(13)匯合后;iaA燃燒室；空氣管路as)經(jīng)第一換熱器 壓氣機(jī)、再經(jīng)壓氣inisi燃燒室，高溫高壓燃?xì)夤苈?12)艦燃燒室與燃?xì)廨啓C(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的天然氣管網(wǎng)壓力能在燃?xì)廨啓C(jī)作功領(lǐng)域的回收利用裝置，其特征在 于，增設(shè)第二換熱器(6)，所述第二換熱器(6)連接于7^流管路(13)和燃?xì)廨啓C(jī)的排氣余熱 管路(14)中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3戶jM的天然氣管網(wǎng)壓力能在燃?xì)廨啓C(jī)作功領(lǐng)域的回收利用裝置，^#征在 于，增設(shè)汽水分離器(5)，戶7M汽水分離器連接于壓氣機(jī)(7)前端的空氣管路(15)中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2、 3或4所述的天然氣管網(wǎng)壓力能在燃?xì)廨啓C(jī)作功領(lǐng)域的回收利用裝置， 其特征在于，所述渦流管為多組，各渦流管之間為并聯(lián)，渦流管的進(jìn)氣管上設(shè)有調(diào)節(jié)閥(2)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的天然氣管網(wǎng)壓力能在燃?xì)廨啓C(jī)作功領(lǐng)域的回收禾,裝置，期寺征在于，戶;f^功設(shè)備(io)為發(fā)電機(jī)、泵m縮機(jī)等。
全文摘要
一種天然氣管網(wǎng)壓力能在燃?xì)廨啓C(jī)作功領(lǐng)域的回收利用方法及裝置，用于解決高壓天然氣降壓中能量損失的問題。其技術(shù)方案為將高壓天然氣經(jīng)渦流管降壓后產(chǎn)生的冷氣流、熱氣流分別輸出，冷氣流通過在換熱器中吸收逆流空氣和燃?xì)廨啓C(jī)排氣的熱量升溫后，與熱氣流匯合進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)組的燃燒室；由換熱器降溫的空氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)組的壓氣機(jī)提高壓力后導(dǎo)入燃?xì)廨啓C(jī)組的燃燒室，在燃燒室中，天然氣與空氣混合燃燒，使燃?xì)廨啓C(jī)作功，驅(qū)動耗功設(shè)備。本發(fā)明選用渦流管完成天然氣降壓調(diào)壓過程，將低溫天然氣流冷卻壓氣機(jī)進(jìn)氣溫度，使進(jìn)氣質(zhì)量流量增大，因而可大大提高燃?xì)廨啓C(jī)的出力和經(jīng)濟(jì)性，使壓力能得到了有效的利用。
文檔編號F02C7/22GK101280723SQ200810055178
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月29日
發(fā)明者論立勇, 謝英柏 申請人:華北電力大學(xué)