[發明專利]井口天然氣壓力能發電系統及控制方法

無效

• 申請號: 201210020153.3
• 申請日: 2012-01-21
• 公開（公告）號: CN103216278A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 包耀宗;林牧
• 申請（專利權）人: 林牧
• 主分類號: F01D15/10
• 分類號: F01D15/10;F01D13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于發電設備，特別涉及一種井口天然氣壓力能發電系統及控制方法。

背景技術

開采天然氣時一般采用自噴方式，很多氣田井口生產壓力可以達到40Mpa以上，而經集氣站節流至天然氣凈化廠的輸氣管線運行壓力為2MPa，壓力變化較大，從井口到集輸管線過程中，高壓氣體經節流閥絕熱膨脹壓力降低，大量的流體機械能轉化為冷能散失在環境中，能量損失巨大。高壓天然氣的減壓過程中，因節流導致溫度降低，天然氣中含有的水蒸氣和高壓形成的水化物在低溫下容易冷凝結冰形成管道冰堵。解決冰堵的方式為管道加熱、添加抑制劑、放空降壓特別是井下節流等方式。管道加熱浪費了天然氣或電能，大量添加防凍劑會造成環境污染，放空降壓暨井下節流減壓一定程度解決了冰堵，但是浪費了大量的壓力能資源。普通透平膨脹機在天然氣開采過程中可用于氣體分離和液化，也可利用凈化天然氣包括煤氣壓差發電，普通透平膨脹機雖然能夠減壓卻無法實現防止冰堵和允許氣體帶液。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術不足，提供一種采用氣液兩相流膨脹機在地面減壓，省去了加熱環節和抑制劑注入環節，避免了井下節流環節，利用天然氣生產過程中井口壓力能的井口天然氣壓力能發電系統及控制方法。

本發明解決技術問題所采用的技術方案是：一種井口天然氣壓力能發電系統，包括天然氣井口采氣樹、發電機和控制閥，其特征是天然氣井口采氣樹的出口與井口排氣管一端連接，井口排氣管另一端與一個或多個第一壓力梯級氣液兩相旋流膨脹機入口連接，氣液兩相旋流膨脹機的出口與出口管路一連接，出口管路一的另一端與一個或多個第二壓力梯級氣液兩相旋流膨脹機入口并聯連接，第二壓力梯級氣液兩相旋流膨脹機的出口與出口管路二的一端連接，出口管路二的另一端與一個或多個第三壓力梯級氣液兩相旋流膨脹機的入口并聯連接，第三壓力梯級氣液兩相旋流膨脹機的出口與出口管路三的一端連接。井口天然氣壓力能發電系統的控制方法是：a、井口排氣管中的天然氣流量大于等于一臺氣液兩相旋流膨脹機的容積流量二倍時，在井口并聯多個同型號氣液兩相旋流膨脹機；b、當井口排氣管中的天然氣壓力與天然氣集輸管路之間壓差大于等于氣液兩相旋流膨脹機的進出口設計壓差二倍時，對壓力能采取梯級利用，下一壓力梯級氣液兩相旋流膨脹機的數量由上一壓力梯級氣液兩相旋流膨脹機的膨脹比決定，同一壓力梯級同型號氣液兩相旋流膨脹機并聯后，串連到上一級壓力梯級氣液兩相旋流膨脹機的入口，以此類推，直到氣液兩相旋流膨脹機的出口壓力降到集輸管路所需壓力為止。

本發明的有益效果是，本發明與現有技術相比，提高了天然氣壓力能的利用率，有利于建設分布式電站，既能滿足礦場生產用電需求，也可以并網送電，達到節能減排，提高了經濟效益。

附圖說明

以下結合附圖，以實施例具體說明。

圖是井口天然氣壓力能發電系統及控制方法的示意圖。

圖中：1-天然氣井口采氣樹；2-井口排氣管；3-氣液兩相旋流膨脹機；4-發電機；5-出口管路一；6-出口管路二；7-出口管路三；8-控制閥；9-天然氣集輸管路。

具體實施方式

實施例，參照附圖。一種井口天然氣壓力能發電系統，包括天然氣井口采氣樹1、發電機4和控制閥8，其特征是天然氣井口采氣樹1的出口與井口排氣管2的一端連接，井口排氣管2的另一端與一個第一壓力梯級氣液兩相旋流膨脹機3入口連接，氣液兩相旋流膨脹機3的出口與出口管路一5連接，出口管路一5的另一端與兩個第二壓力梯級氣液兩相旋流膨脹機3入口并聯連接，第二壓力梯級氣液兩相旋流膨脹機3的出口與出口管路二6的一端連接，出口管路二6的另一端與四個第三壓力梯級氣液兩相旋流膨脹機3的入口并聯連接，第三壓力梯級氣液兩相旋流膨脹機3的出口與出口管路三7的一端連接。出口管路三7另一端連接控制閥8，接控制閥8與天然氣集輸管路9連接；每個氣液兩相旋流膨脹機3的出軸與發電機4的轉子主軸連接，實現旋轉發電。井口天然氣壓力能發電系統的控制方法是：a、井口排氣管2中的天然氣流量大于等于一臺氣液兩相旋流膨脹機3的容積流量二倍時，在井口并聯多個同型號氣液兩相旋流膨脹機3；b、當井口排氣管2中的天然氣壓力與天然氣集輸管路9之間壓差大于等于氣液兩相旋流膨脹機3的進出口設計壓差二倍時，對壓力能采取梯級利用，下一壓力梯級氣液兩相旋流膨脹機3的數量由上一壓力梯級氣液兩相旋流膨脹機3的膨脹比決定，同一壓力梯級同型號氣液兩相旋流膨脹機3并聯后，串連到上一級壓力梯級氣液兩相旋流膨脹機3的入口，以此類推，直到氣液兩相旋流膨脹機3的出口壓力降到集輸管路9所需壓力為止。

本發明主要用于井口天然氣壓差發電，也可用于天然氣管道壓差發電，即節能減排，又提高了經濟效益。