一种井口天然气压力能回收装置

技术领域

本发明属于余压利用领域，具体涉及一种井口天然气压力能回收装置。

背景技术

井口天然气的开采过程一般采用加热降压的方式进行管道输送或就地进行液化储运。在初期开采过程中，井口采气柱的天然气出口压力在4.0-12.0MPa范围，需要减压开采，在减压开采的过程中，由于减压节流降温效应，为防止管道中产生冰堵现象，采用天然气水套炉对天然气进行加热后减压，在此过程中会浪费大量的压力能和天然气能源。为了将天然气就地进行液化，需要复杂的工艺设备进行对天然气进行降温液化处理，在此过程中的混合冷剂压缩机需要大量的冷量来进行气体和润滑油的冷却。因此，针对天然气减压加热过程中的压力能、冷能及能源损失，以及天然气降温液化过程中的冷能和电能需求，提出一种能量回收的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于针对天然气液化过程中能量回收的技术难点，提供一种井口天然气压力能回收装置，具有高效、节能、安全的优势。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种井口天然气压力能回收装置，包括天然气预热器、进气控制阀、紧急切断阀、膨胀机、联轴箱、发电机、逆变控制器、天然气回热器、冷冻液储罐、冷冻液循环泵、天然气冷却器、冷剂压缩机排气冷却器、油冷却器及管路系统组成。

所述的膨胀机是一种离心式或螺杆式的结构；

所述的发电机为永磁同步发电机结构；

所述的膨胀机和同步发电机通过齿轮箱连接在一起；

所述的膨胀机、联轴器、同步发电机为分体式或一体式结构

所述的管路系统将天然气预热器、进气控制阀、紧急切断阀、膨胀机、天然气回热器、冷冻液储罐、冷冻液循环泵连接在一起，组成一个系统。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明中高压天然气驱动膨胀机进行运转，膨胀机通过联轴器驱动同步发电机旋转，将压力能转变成电能输出，对压力能进行回收再利用，结构简单，且具有高效、节能、安全的优势。

附图说明

图1是本发明一种井口天然气压力能回收装置的结构示意图。

如图所示：1、天然气预热器；2、进气控制阀；3、紧急切断阀；4、膨胀机；5、联轴器；6、同步发电机；7、逆变控制器；8、天然气回热器；9、冷冻液储罐；10、冷冻液循环泵；11、天然气冷却器；12、冷剂压缩机排气冷却器；13、油冷却器；14、管路系统。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

结合附图，一种井口天然气压力能回收装置，包括天然气预热器1、进气控制阀2、紧急切断阀3、膨胀机4、联轴器5、同步发电机6、逆变控制器7、天然气回热器8、冷冻液储罐9、冷冻液循环泵10、天然气冷却器11、冷剂压缩机排气冷却器12、油冷却器13及管路系统14组成。

所述的膨胀机4是一种螺杆式或离心式结构；

所述的膨胀机4为干式结构；

所述的同步发电机6为永磁同步发电机结构；

所述的膨胀机4和同步发电机6通过齿轮箱连接在一起；

所述的螺杆膨胀机4、联轴器5、同步发电机6为分体式或一体式结构；

所述的冷冻液循环泵10将低温冷冻液输送到天然气液化工艺设备中的天然气冷却器11、冷剂压缩机排气冷却器12和油冷却器13中，作为冷却介质，对天然气、高温混合冷剂及高温润滑油进行冷却降温。

所述的管路系统14将天然气预热器1、进气控制阀2、紧急切断阀3、螺杆膨胀机4、联轴器5、天然气回热器8、冷冻液储罐9、冷冻液循环泵10、天然气冷却器11、冷剂压缩机排气冷却器12、油冷却器13组成一个系统。

具体实施时，井口开采出的高压天然气通过预过滤和净化后，进入天然气预热器1与吸收了天然气液化系统中冷剂压缩机排气余热的冷冻液进行换热。被预热到60℃左右的高压天然气进入进气控制阀2和紧急切断阀3后，进入到螺杆膨胀机4内进行膨胀，高压天然气驱动螺杆膨胀机4进行运转，螺杆膨胀机4通过联轴器5驱动同步发电机6旋转。通过调节进气控制阀2的开度从而控制进气量。紧急切断阀3在紧急工况下切断螺杆膨胀机4的进气。逆变控制器7控制同步发电机6的输出频率和电压，对外输出电力，可供冷冻液循环泵10使用。

高压天然气在螺杆膨胀机4内部膨胀后，天然气压力降低至4.0MPa左右，天然气温度降低至5℃左右，进入天然气回热器8中，与天然气预热器1中被冷却的冷冻液进行换热，回热后的天然气温度升至30℃左右，进入天然气液化流程中。天然气回热器8中被膨胀后低温天然气冷却的低温冷冻液进入冷冻液储罐9中进行储存。冷冻液循环泵10将低温冷冻液输送到天然气液化工艺设备中的天然气冷却器11、冷剂压缩机排气冷却器12和油冷却器13中，作为冷却介质，对天然气、高温混合冷剂及高温润滑油进行冷却降温。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。