一种含过压保护的先导式调压阀加热系统技术方案

本实用新型专利技术是一种含过压保护的先导式调压阀加热系统。它是在紧急切断阀(3)和先导式监控阀(1)之间有一管路经先导气入口球阀(8)分两路接双通道先导燃气加热器(9)，另一路经过压保护装置(6)接到双通道先导燃气加热器(9)中；先导式监控阀(1)和先导式调压阀(2)依次相连接出气口，它们的指挥器I(4)和指挥器II(5)相连接后接出气口并各自连接双通道先导燃气加热器(9)的加热回路(10)和加热回路(11)；双通道先导燃气加热器(9)经VTGH出口球阀(7)接出气口。本实用新型专利技术无运动部件、免维护、具有较高的可靠性、不需要电源、具有良好安全性能。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种含过压保护的压缩天然气先导式调压阀指挥器的加热系统。涉及管道系统

技术介绍
随着国家经济的不断提升，国内各行业对天然气的需求也在与日俱增。利用高压天然气管道输送天然气，是陆地上大量输送天然气的唯一方式，对于天然气的长距离输送，一般都是采用高压管道，压力最高达8-10MPa。天然气用户主要可以分为工业用户和家庭用户，这些用户通常都在城市，为了城市安全和用户使用的便利，天然气经由高压长输管道输送后，需要经过降压处理后才能够向下游城市用户输送。在天然气输送过程中，沿长输高压管道会毗邻各个城市建设天然气分输站场，天然气分输站场的任务就是根据下游用户的需 求，把天然气的压力降低至l_2MPa，甚至更低的安全压力范围内，然后分输给下游用户。因此，天然气分输站场是天然气源地与终端用户间必不可少的连接环节。目前，国内的天然气分输站场均采用橇式调压器对高压气体进行压力调节，调压橇主要有三部分构成紧急切断阀、电动调压阀和监控阀。紧急切断阀主要起保障输气站场安全的作用，在有意外发生时紧急切断气源，防止起火起爆等灾害发生；调压阀以先导式调压阀为主，其作用是将来自高压气体管道的高压天然气的压力降低至下游用户要求的安全压力范围；监控阀是用来监控经调压阀降压后的气体压力，通常会根据下游用户的生产需求设定一个监控值，当经降压后的气体压力低于该值时，监控阀不发生作用，当下游气体压力超过了设定值，则监控阀将自动关闭，以保障下游气体管道的安全。橇式调压结构的三级阀门控制在实现气体压力调节的同时，还能有效保障下游用户的安全，但是高压气体经由电动调压阀后，其压力迅速降低，将发生“焦耳-汤姆逊”效应(也称为“节流效应”)，即随着压力的陡降，气体温度将急剧降低。在输气站场实际运行中，气体经调压橇降压前后，温差能够达到10°C以上。由于天然气主要由短链烃组成，少量水分的存在使得天然气在低于0°c时形成冰水混合物，引起先导式调压阀及下游气体输送管线的“冰堵”。“冰堵”不仅会影响输气站场的正常生产运行，而且还是输气站场和下游气体输送管线的重大安全隐患。为了消除“冰堵”，目前所采用的方法主要是物理加热，如在调压橇设备上安装电伴热带、采用热水套管对下游管线加热等。但是，这些物理加热方法并不能从根本上消除“冰堵”隐患，还会消耗大量的能源。因此，有必要开发一种专门应用于天然气分输站场调压设备，且具有安全、环保、节能等优点的加热系统，彻底消除调压过程中产生的“冰堵”现象。
技术实现思路
本技术的目的是设计一种无运动部件、免维护、具有较高的可靠性、不需要电源、具有良好安全性能的含过压保护的先导式调压阀的加热系统。本技术基于涡流管能量分离技术，使少量的高压气体流经涡流先导燃气加热器(VTGH)，利用涡流管对高压气体降压，同时将压差能转换为热能，并利用此热能加热先导燃气，从而消除先导式调压阀的指挥器减压“冰堵”问题。同时，针对某些间断运行的天然气分输站场中，对高压天然气的调压不是连续的，而是间断的，为了防止在间断运行时导致下游输出气体压力上升，本加热系统加装了过压保护装置，进一步提高了该加热系统的安全性能。本技术中涉及的高压长输天然气分输站场橇式调压装置如图I所示，在高压长输天然气分输站场进气处依次安装紧急切断阀3、先导式监控阀I、先导式调压阀2，先导式监控阀I、先导式调压阀2个有先导阀指挥器14、先导阀指挥器115。其中I为先导式监控阀，2为先导式调压阀，3为紧急切断阀，4、5为先导阀指挥器。图I中Pl和P2分别为高压天然气分输站场的进气压力和出站压力，Pl的大小取决于上游管道的输送压力，P2是根据下游用户需求而设定的。Pl和P2都不是固定值，通常会在一个相对稳定的区间波动。橇式调压装置工作原理如下先导式监控阀I、先导式调压阀2、紧急切断阀3、先导阀指挥器14、先导阀指挥器II5、涡流回路6、出口球阀7、先导气入口球阀8、先导燃气加热器9、监控阀指挥器加热回路10、调压阀指挥器加热回路11、高压气体入口 12、涡流室13、高压气体形成的涡流14、涡流管15、沿涡流管管壁的涡流气体16、热端气体出口 17、涡流管的调节阀18、冷反向气流19、冷端气体出口 20首先，根据下游用户需求，在先导式监控阀I上设定P2的上限值，在橇式调压装置中，正常情况下，工作阀向下游管路供气，由于其设定值较高，因此先导式监控阀I 一直处于完全开启状态。一旦先导式调压阀2发生故障或因其它原因，P2升高，待升高至先导式监控阀I的压力设定值时，先导式监控阀I接替先导式调压阀2进行调压，此时的P2在短时间内稍高于客户给定的压力。先导式调压阀2又称为工作阀，是橇式调压装置中对Pl降压的装置，根据Pl与P2的大小，先导式调压阀2自动调节其开度，以实现安全调压。紧急切断阀3又叫做安全切断阀，是燃气管道工程中普遍采用的安全配套装置，主要作用是通过设置ZCR燃气紧急切断阀，可在中央控制室内集中控制，当出现危险或其它紧急情况时，远程遥控紧急关闭事故现场的管线供气。通常紧急切断阀3是常开型脉冲触发式型电磁阀，具有事故自锁及手动复位功能。一般情况下，在连续运行的调压站中，VTGH加热系统不需要安装过压保护回路，因为在先导阀打开的情况下，对于下游有任何微小的压力波动，先导阀会自动调整开度来控制下游压力，使下游主干道的压力趋于平稳状态。但在间断运行的调压站中，就有可能需要加装压力保护回路，因为安装VTGH以后，其涡流回路的存在就相当于调压撬上加了一个直接跨越两级调压阀的旁路，在这种情况下，如果操作人员在间断运行时出现误操作，仅仅关断下游截断阀而没有关断上游的截断阀，而且也没有关断VTGH涡流出口球阀，那么上游的压力将通过涡流回路直接传输到下游，容易导致下游主干道压力上升，因此有必要安装过压保护装置。含过压保护的先导式调压阀的加热系统如图2所示。它是将本来应经由先导式调压阀2的高压天然气引入到先导燃气加热器9中，气体在先导燃气加热器9中降压的同时将Pl与P3间的压差能转化为热能、冷能，也就是将本来在先导式调压阀2中转化的能量进行分流、转化、分离，在这个转化与分离能量过程中，冷能与管道本身的冷量相比，只是很小的一部分，可以直接泄放到下游管道，而热的能量在先导燃气加热器9中累积。先导气经先导气入口球阀8进入先导燃气加热器9中，与先导燃气加热器9中的热气发生热交换，使先导气体温度升高，形成加热回路，经由先导式监控阀指挥器加热回路10和先导式调压阀指挥器加热回路11分别对先导阀指挥器14和先导阀指挥器115加热，达到消除先导阀指挥器14和先导阀指挥器115因“节流效应”而产生的“冰堵”现象。本技术所用的装置如图2所示，是在高压长输天然气输气管路进气口与出气口之间依次串接紧急切断阀3、先导式监控阀I和先导式调压阀2 ;在紧急切断阀3和先导式监控阀I之间有一管路经先导气入口球阀8分两路接双通道先导燃气加热器9，过压保护装置6直接接到双通道先导燃气加热器9中；先导式监控阀I和先导式调压阀2依次相连接出气口，同时先导式监控阀I和先导式调压阀2的指挥器14和指挥器115各自连接双通道先导燃气加热器9的加热回路10和加热回路11 ;先导式监控阀I和先导式调压阀2的指挥器14和指挥器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含过压保护的先导式调压阀加热系统，在高压长输天然气分输站场进气处依次安装紧急切断阀(3)、先导式监控阀(1)、先导式调压阀(2)，先导式监控阀(1)、先导式调压阀(2)个有先导阀指挥器I(4)、先导阀指挥器II(5)，其特征是在紧急切断阀(3)和先导式监控阀(1)之间有一管路经先导气入口球阀(8)分两路接双通道先导燃气加热器(9)；先导式监控阀(1)和先导式调压阀(2)依次相连接出气口，同时先导式监控阀(1)和先导式调压阀(2)的指挥器I(4)和指挥器II(5)各自连接双通道先导燃气加热器(9)的加热回路(10)和加热回路(11)；先导式监控阀(1)和先导式调压阀(2)的指挥器I(4)和指挥器II(5)相连接后接出气口；双通道先导燃气加热器(9)经VTGH出口球阀(7)接出气口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵吉诗，尹克江，李睿，管湘芝，冯少广，张鑫，赵国星，刘萌萌，张王宗，朱清云，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：