【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天然气压力能回收利用，特别涉及一种天然气压力能发电调压装置及方法。
技术介绍
1、目前天然气产业的下游天然气管道调压仍采用传统调压方式进行降压，造成天然气在降压过程的动能、势能等未得到合理利用而浪费。在管网天然气快速发展的现在，高效利用天然气资源是发展低碳经济的重要途径。天然气压力能发电技术作为目前燃气行业节能的新技术，既能高效利用天然气压力能，又可以带来可观的经济效益与节能减排效益，实现企业的节能降耗。作为燃气管网运行的节点，各调压站点就是压力能集中利用的区域，采用天然气压力能发电的方式能够将此部分压力能利用起来以提升天然气整体价值利用率。现有的天然气压力能应用项目主要针对大中型调压站进行设计，以大型的压力能综合利用为主，天然气压力，温度和流量均存在较大波动。天然气压力能膨胀发电过程中也存在天然气压力波动较大、进气流量变化较大的问题，使膨胀机长期处于变工况运行状态下，导致发电机组不能安全稳定的运行，易发生故障造成紧急刹车，且发电的供电电压电流不稳定，电能质量差。因下游燃气用户的燃气用量和压力负荷需求的变化，经膨胀发电后的供气压力常不能满足下游用户的用气需求，造成下游管网失压。
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中至少一个问题，本专利技术提出一种天然气压力能发电调压装置及方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种天然气压力能发电调压装置，包括：
4、主管路，依次设置有控制阀、换热单元、第一调压单元和第二调压
5、中控单元，分别与换热单元、第一调压单元和第二调压单元连接，用于控制换热单元、第一调压单元和第二调压单元的工作状态；
6、所述控制阀用于控制进入主管路线路的天然气流量；
7、所述换热单元用于对进入主管路的天然气进行预热；
8、所述第一调压单元包括依次连接第一调压模块和膨胀机，所述第一调压模块用于调节膨胀发电前的主管路的天然气压力及流量，以及监测膨胀发电前的天然气的温度；
9、所述第二调压单元用于调节膨胀发电后的天然气的压力以及监测膨胀发电后的天然气的温度。
10、优选地，所述换热单元包括循环泵、变频器、热源、换热器和循环支路；
11、所述换热器的冷管的进出水口均连接在主管路中；
12、所述换热器的热管的进出水口均连接在循环支路中；
13、所述循环泵、热源串联设置在循环支路中；
14、所述变频器与循环泵电连接。
15、优选地，所述变频器和热源均与中控单元电连接。
16、优选地，所述主管路还连接有换热旁路，所述换热旁路的进口位于控制阀与换热单元之间的主管路上，出口与所述热源连接；
17、所述换热旁路上安装有换热调节阀。
18、优选地，所述第一调压单元包括调控阀、膨胀机、第一调压装置和入口温度传感器；
19、在所述主管路中，所述调控阀、第一调压装置、入口温度传感器和膨胀机依次设置。
20、优选地，所述膨胀机电连接有发电机，所述发电机电连接有控制器；
21、所述调控阀、控制器、第一调压装置和入口温度传感器均与中控单元电连接。
22、优选地，所述主管路还连接有调压旁路，所述调压旁路的进口位于换热单元与第一调压单元之间的主管路上，出口位于第一调压单元与第二调压单元之间的主管路上；
23、所述调压旁路上依次安装有调压阀和止回阀。
24、优选地，所述第二调压单元包括串联在主管路上的第二调压装置和出口温度传感器；
25、所述第二调压装置和出口温度传感器均与中控单元电连接。
26、一种天然气压力能发电调压方法，用于上述的一种天然气压力能发电调压装置，包括以下步骤：
27、通过控制阀控制进入主管路的天然气总量；
28、当经过第一调压单元的天然气温度低于第一预设温度时，调节换热单元的天然气流量，直至经过第一调压单元的天然气温度达到第一预设温度；
29、当膨胀发电前的主管路的天然气压力及流量低于第一预设工作值，通过第一调压单元调节膨胀发电前的主管路的天然气压力及流量，直至满足压力及流量的第一预设工作值；
30、当经过第二调压单元的温度低于第二预设温度时，调节换热单元的天然气流量，直至经过第二调压单元的天然气温度达到第二预设温度；
31、当膨胀发电后的主管路的天然气压力及流量低于第二预设工作值，通过第二调压单元调节膨胀发电后的主管路的天然气压力及流量，直至满足压力及流量的第二预设工作值。
32、优选地，所述第一预设温度为主管路的预热温度，所述第二预设温度为避免主管路霜冻的温度。
33、优选地，设置调压旁路，使调压旁路的进口位于换热单元和第一调压单元之间的主管路上，出口位于第一调压单元与第二调压单元之间的主管路上；
34、当膨胀发电后的主管路的天然气压力及流量低于第二预设工作值，通过第二调压单元和调压旁路共同调节膨胀发电后的主管路的天然气压力及流量，直至满足压力及流量的第二预设工作值；
35、当进入第一调压单元的膨胀机的天然气流量大于膨胀机的处理量时，超出部分流量通过调压旁路直接进入第二调压单元；
36、当第二调压单元下游的主管路压力需求负荷增大时或主管路失压时，关闭换热单元和第一调压单元，使主管路的天然气从调压旁路进入第二调压单元的下游主管路；
37、当第二调压单元下游的主管路压力需求负荷降低时，打开换热单元和第一调压单元，降低调压旁路的天然气流量，提高进入第一调压单元的天然气流量，使第一调压单元中的膨胀机做功。
38、本专利技术的有益效果：
39、1、本专利技术通过使用换热单元，能够在膨胀机发电之前对管路进行预热，使天然气快速达到发电的问题，提高了发电效率；
40、2、本专利技术通过使用换热旁路，可以根据膨胀前温度和膨胀后温度调节换热旁路的流量，从而应对膨胀前天然气温度过低和主管路出现霜冻和结冰的情况；
41、3、本专利技术通过使用第一调压单元，能够在膨胀前调节主管路的压力和流量等，使其满足膨胀前的工作参数；
42、4、本专利技术通过使用调压旁路，当膨胀前压力过高或者下游管路压力不足时，可以通过调压旁路进行压力调节，满足工作需要；
43、5、本专利技术通过使用第二调压单元，可以在膨胀后对天然气的压力和温度能参数进行监控，然后根据控制指令进行调节。
44、本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
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1.一种天然气压力能发电调压装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种天然气压力能发电调压装置，其特征在于，所述换热单元包括循环泵(6)、变频器(7)、热源(8)、换热器(14)和循环支路；
3.根据权利要求2所述的一种天然气压力能发电调压装置，其特征在于，所述变频器(7)和热源(8)均与中控单元(17)电连接。
4.根据权利要求2或3所述的一种天然气压力能发电调压装置，其特征在于，所述主管路还连接有换热旁路(20)，所述换热旁路(20)的进口位于控制阀(2)与换热单元之间的主管路上，出口与所述热源(8)连接；
5.根据权利要求1所述的一种天然气压力能发电调压装置，其特征在于，所述第一调压单元包括调控阀(4)、膨胀机(9)、第一调压装置(12)和入口温度传感器(15)；
6.根据权利要求5所述的一种天然气压力能发电调压装置，其特征在于，所述膨胀机(9)电连接有发电机(11)，所述发电机(11)电连接有控制器(10)；
7.根据权利要求5或6所述的一种天然气压力能发电调压装置，其特征在于，所述主管路
8.根据权利要求7所述的一种天然气压力能发电调压装置，其特征在于，所述第二调压单元包括串联在主管路上的第二调压装置(13)和出口温度传感器(19)；
9.一种天然气压力能发电调压方法，其特征在于，用于权利要求1-8任一项所述的一种天然气压力能发电调压装置，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种天然气压力能发电调压方法，其特征在于，所述第一预设温度为主管路的预热温度，所述第二预设温度为避免主管路霜冻的温度。
11.根据权利要求9所述的一种天然气压力能发电调压方法，其特征在于，设置调压旁路(21)，使调压旁路(21)的进口位于换热单元和第一调压单元之间的主管路上，出口位于第一调压单元与第二调压单元之间的主管路上；
...【技术特征摘要】
1.一种天然气压力能发电调压装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种天然气压力能发电调压装置，其特征在于，所述换热单元包括循环泵(6)、变频器(7)、热源(8)、换热器(14)和循环支路；
3.根据权利要求2所述的一种天然气压力能发电调压装置，其特征在于，所述变频器(7)和热源(8)均与中控单元(17)电连接。
4.根据权利要求2或3所述的一种天然气压力能发电调压装置，其特征在于，所述主管路还连接有换热旁路(20)，所述换热旁路(20)的进口位于控制阀(2)与换热单元之间的主管路上，出口与所述热源(8)连接；
5.根据权利要求1所述的一种天然气压力能发电调压装置，其特征在于，所述第一调压单元包括调控阀(4)、膨胀机(9)、第一调压装置(12)和入口温度传感器(15)；
6.根据权利要求5所述的一种天然气压力能发电调压装置，其特征在于，所述膨胀机(9)电连接有发电机(11)，所述发电机(11)电连接有控制器(10)；
【专利技术属性】
技术研发人员：岳添漆，李静，林冬，赵靓，曾鹏升，尹晓云，苏明，董栖君，
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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