【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地面工程，涉及碳捕集、利用与封存(carbon capture,utilization and storage，简称ccus)技术体系中的节能减碳领域，具体涉及一种天然气井口加热降压系统及方法。
技术介绍
1、天然气在采集过程中地下压力可高达20mpa以上，考虑安全与经济因素，需对井下天然气进行节流降压后再集输。而在天然气采集后流经节流元件时，管线内压力骤降且体积膨胀，温度同步降低。温度骤降极易引发水合物生成，造成管线冰堵，加重管线负担。目前国内外采取两种天然气集输工艺以防止水合物形成：(1)井口出气流经加热炉，经加热升温后再集输预处理；(2)天然气内喷注防冻抑制剂，改变水分子之间的相互作用以降低天然气露点，进而防冻。这两种工艺虽可有效控制水合物生成，但能量消耗也较多，主要集中在节流过程的压力能损失与气体加热过程的热能损失，若能采用适当的余能利用方法来回收能量，不仅可以产生巨大的经济效益，同时也可减少因天然气无法回收利用而燃烧损耗所引起的环境污染，对节能减碳领域具有重要意义。
2、cn104088605a公开了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
；参见图1，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
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术的问题，本专利技术提供一种天然气井口加热降压系统及方法，利用压差带动电加热器复热，不受环境温度影响，适用范围更广；且本专利技术涉及设备较少，流程简单，集成度较高。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种天然气井口加热降压系统，包括水浴加热模块、透平膨胀机、发电机和电加热器；
4、天然气井口出来的天然气进入所述电加热器预热，从所述电加热器出来的预热天然气进入所述水浴加热炉加热，从所述水浴加热炉出来的高温天然气进入所述透平膨胀机，从所述透平膨胀机出来的低温天然气经电加热器加热后进集气管网外输；
5、所述透平膨胀机与发电机相连，所述透平膨胀机带动发电机发电；所述发电机与电加热器电连接。
6、优选的，还包括旁通稳压模块，所述透平膨胀机和电加热器与旁通稳压模块并联。
7、进一步的，还包括旁通稳压模块；从所述水浴加热炉出来的高温天然气分成两路，一路高温天然气进入所述透平膨胀机，另一路高温天然气经旁通稳压模块后分成两路稳压气，一路稳压气进集气管网外输，另一路稳压气为所述水浴加热炉提供燃料气。
8、进一步的，还包括减压供气模块；另一路稳压气进入所述水浴加热炉进行加热，加热后的稳压气分成三路，第一路进入所述透平膨胀机，第二路进入旁通稳压模块，第三路进入减压供气模块，经减压供气模块降压后的天然气作为燃料气进入水浴加热炉燃烧。
9、进一步的，所述减压供气模块为节流阀。
10、进一步的，所述旁通稳压模块为节流阀。
11、一种天然气井口加热降压方法，基于所述的系统，天然气井口出来的天然气经电加热器预热后输送至水浴加热炉加热，加热后的高温天然气进入透平膨胀机降压，压差转换为动能驱动透平膨胀机旋转，透平膨胀机旋转带动发电机发电，发电机为电加热器供电，从透平膨胀机排出的低温天然气，经电加热器加热后经集气管网外输。
12、一种天然气井口加热降压方法，其特征在于，基于所述的系统，天然气井口出来的天然气经电加热器预热后输送至水浴加热炉加热，加热后的高温天然气分成两路，一路高温天然气进入所述透平膨胀机降压，压差转换为动能驱动透平膨胀机旋转，透平膨胀机旋转带动发电机发电，发电机为电加热器供电，从透平膨胀机排出的低温天然气，经电加热器加热后经集气管网外输；另一路高温天然气进入旁通稳压模块，从旁通稳压模块出来的稳压气经集气管网外输。
13、一种天然气井口加热降压方法，其特征在于，基于所述的系统，天然气井口出来的天然气经电加热器预热后输送至水浴加热炉加热，加热后的高温天然气分成两路，一路高温天然气进入所述透平膨胀机降压，压差转换为动能驱动透平膨胀机旋转，透平膨胀机旋转带动发电机发电，发电机为电加热器供电，从透平膨胀机排出的低温天然气，经电加热器加热后经集气管网外输；另一路高温天然气进入旁通稳压模块，从旁通稳压模块出来的稳压气分成两路，一路稳压气进集气管网外输，另一路稳压气为所述水浴加热炉提供燃料气。
14、一种天然气井口加热降压方法，其特征在于，基于所述的系统，天然气井口出来的天然气经电加热器预热后输送至水浴加热炉加热，加热后的高温天然气分成两路，一路高温天然气进入所述透平膨胀机降压，压差转换为动能驱动透平膨胀机旋转，透平膨胀机旋转带动发电机发电，发电机为电加热器供电，从透平膨胀机排出的低温天然气，经电加热器加热后经集气管网外输；另一路高温天然气进入旁通稳压模块，从旁通稳压模块出来的稳压气分成两路，一路稳压气进集气管网外输，另一路稳压气进入所述水浴加热炉进行加热，加热后的稳压气分成三路，第一路进入所述透平膨胀机，第二路进入旁通稳压模块，第三路进入减压供气模块，经减压供气模块降压后的天然气作为燃料气进入水浴加热炉燃烧。
15、与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
16、本专利技术利用透平膨胀机发电机组将高压天然气的压力能转换成电能，再利用电能提供热能加热天然气，本专利技术井口前端与后端均采用电加热器加热，不受环境温度影响，可满足不同环境温度需求，适用范围更广。本专利技术设备较少，流程简单，集成度较高。
17、进一步的，本专利技术旁通稳压模块可控制来气量不同时系统的压力平衡，可以调节因来气量显著波动而引起的系统失衡。
18、进一步的，本专利技术将部分稳压气作为燃料气供给水浴加热炉，可减少直接外部供天然气给水浴加热炉燃烧的天然气用量，电-气耦合供热，从而实现能量的利用、回收，不需要消耗外界能量。
19、另一路稳压气进入所述水浴加热炉进行加热，加热后的稳压气分成三路，第一路进入所述透平膨胀机，第二路进入旁通稳压模块，第三路进入减压供气模块，经减压供气模块降压后的天然气作为燃料气进入水浴加热炉燃烧，采用减压供气模块二次降压是因为集输管道需要的气体压力与燃烧气的压力之间有差别，集输管道需要的气体压力为0.4mpa，燃烧气需要的压力为0.3mp本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种天然气井口加热降压系统，其特征在于，包括水浴加热模块、透平膨胀机(12)、发电机(13)和电加热器(11)；
2.根据权利要求1所述的天然气井口加热降压系统，其特征在于，还包括旁通稳压模块，所述透平膨胀机(12)和电加热器(11)与旁通稳压模块并联。
3.根据权利要求2所述的天然气井口加热降压系统，其特征在于，还包括旁通稳压模块；从所述水浴加热炉(14)出来的高温天然气分成两路，一路高温天然气进入所述透平膨胀机(12)，另一路高温天然气经旁通稳压模块后分成两路稳压气，一路稳压气进集气管网外输，另一路稳压气为所述水浴加热炉(14)提供燃料气。
4.根据权利要求3所述的天然气井口加热降压系统，其特征在于，还包括减压供气模块；另一路稳压气进入所述水浴加热炉(14)进行加热，加热后的稳压气分成三路，第一路进入所述透平膨胀机(12)，第二路进入旁通稳压模块，第三路进入减压供气模块，经减压供气模块降压后的天然气作为燃料气进入水浴加热炉(14)燃烧。
5.根据权利要求4所述的天然气井口加热降压系统，其特征在于，所述减压供气模块为节流阀。<...
【技术特征摘要】
1.一种天然气井口加热降压系统，其特征在于，包括水浴加热模块、透平膨胀机(12)、发电机(13)和电加热器(11)；
2.根据权利要求1所述的天然气井口加热降压系统，其特征在于，还包括旁通稳压模块，所述透平膨胀机(12)和电加热器(11)与旁通稳压模块并联。
3.根据权利要求2所述的天然气井口加热降压系统，其特征在于，还包括旁通稳压模块；从所述水浴加热炉(14)出来的高温天然气分成两路，一路高温天然气进入所述透平膨胀机(12)，另一路高温天然气经旁通稳压模块后分成两路稳压气，一路稳压气进集气管网外输，另一路稳压气为所述水浴加热炉(14)提供燃料气。
4.根据权利要求3所述的天然气井口加热降压系统，其特征在于，还包括减压供气模块；另一路稳压气进入所述水浴加热炉(14)进行加热，加热后的稳压气分成三路，第一路进入所述透平膨胀机(12)，第二路进入旁通稳压模块，第三路进入减压供气模块，经减压供气模块降压后的天然气作为燃料气进入水浴加热炉(14)燃烧。
5.根据权利要求4所述的天然气井口加热降压系统，其特征在于，所述减压供气模块为节流阀。
6.根据权利要求2所述的天然气井口加热降压系统，其特征在于，所述旁通稳压模块为节流阀。
7.一种天然气井口加热降压方法，其特征在于，基于权利要求1所述的系统，天然气井口出来的天然气经电加热器(11)预热后输送至水浴加热炉(14)加热，加热后的高温天然气进入透平膨胀机(12)降压，压差转换为动能驱动透平膨胀机(12)旋转，透平膨胀机(12)旋转带动发电机(13)发电，发电机(13)为电加热器(11)供电，从透平膨胀机(12)排出的低温天然气，经电加热器(11)加热后经集气管网外输。
8.一种天然气井口加热降压方法，其特征在于，基于权利要求2所述的系统，天然气井口出来的天然气经电加热器(11)预热后输送至水浴加热炉(14)加热，加热后的高温天然...
【专利技术属性】
技术研发人员：王珂，马尧，廖涛，张准玺，吴燕，王梓丞，张永虎，王柳斌，张昕，许轲，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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