專利名稱：井口天然氣壓力能發(fā)電系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)電設(shè)備，特別涉及一種井口天然氣壓力能發(fā)電系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
開采天然氣時(shí)一般采用自噴方式，很多氣田井口生產(chǎn)壓力可以達(dá)到40Mpa以上，而經(jīng)集氣站節(jié)流至天然氣凈化廠的輸氣管線運(yùn)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(jīng)節(jié)流閥絕熱膨脹壓力降低，大量的流體機(jī)械能轉(zhuǎn)化為冷能散失在環(huán)境中，能量損失巨大。高壓天然氣的減壓過程中，因節(jié)流導(dǎo)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(jié)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(jié)流等方式。管道加熱浪費(fèi)了天然氣或電能，大量添加防凍劑會(huì)造成環(huán)境污染，放空降壓暨井下節(jié)流減壓一定程度解決了冰堵，但是浪費(fèi)了大量的壓力能資源。普通透平膨脹機(jī)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(fā)電，普通透平膨脹機(jī)雖然能夠減壓卻無法實(shí)現(xiàn)防止冰堵和允許氣體帶液。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)不足，提供一種采用氣液兩相流膨脹機(jī)在地面減壓，省去了加熱環(huán)節(jié)和抑制劑注入環(huán)節(jié)，避免了井下節(jié)流環(huán)節(jié)，利用天然氣生產(chǎn)過程中井口壓力能的井口天然氣壓力能發(fā)電系統(tǒng)及控制方法。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種井口天然氣壓力能發(fā)電系統(tǒng)，包括天然氣井口采氣樹、發(fā)電機(jī)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(gè)或多個(gè)第一壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)入口連接，氣液兩相旋流膨脹機(jī)的出口與出口管路一連接，出口管路一的另一端與一個(gè)或多個(gè)第二壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)入口并聯(lián)連接，第二壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)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(gè)或多個(gè)第三壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)的入口并聯(lián)連接，第三壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)的出口與出口管路三的一端連接。井口天然氣壓力能發(fā)電系統(tǒng)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(tái)氣液兩相旋流膨脹機(jī)的容積流量二倍時(shí)，在井口并聯(lián)多個(gè)同型號(hào)氣液兩相旋流膨脹機(jī)；b、當(dāng)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(jī)的進(jìn)出口設(shè)計(jì)壓差二倍時(shí)，對(duì)壓力能采取梯級(jí)利用，下一壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)的數(shù)量由上一壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)的膨脹比決定，同一壓力梯級(jí)同型號(hào)氣液兩相旋流膨脹機(jī)并聯(lián)后，串連到上一級(jí)壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)的入口，以此類推，直到氣液兩相旋流膨脹機(jī)的出口壓力降到集輸管路所需壓力為止。本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，提高了天然氣壓力能的利用率，有利于建設(shè)分布式電站，既能滿足礦場(chǎng)生產(chǎn)用電需求，也可以并網(wǎng)送電，達(dá)到節(jié)能減排，提高了經(jīng)濟(jì)效益。
以下結(jié)合附圖
，以實(shí)施例具體說明。圖是井口天然氣壓力能發(fā)電系統(tǒng)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(jī)；4_發(fā)電機(jī)；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(shí)施例方式實(shí)施例，參照附圖。一種井口天然氣壓力能發(fā)電系統(tǒng)，包括天然氣井口采氣樹1、發(fā)電機(jī)4和控制閥8，其特征是天然氣井口采氣樹I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(gè)第一壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)3入口連接，氣液兩相旋流膨脹機(jī)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(gè)第二壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)3入口并聯(lián)連接，第二壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)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(gè)第三壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)3的入口并聯(lián)連接，第三壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)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(gè)氣液兩相旋流膨脹機(jī)3的出軸與發(fā)電機(jī)4的轉(zhuǎn)子主軸連接，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。井口天然氣壓力能發(fā)電系統(tǒng)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(tái)氣液兩相旋流膨脹機(jī)3的容積流量二倍時(shí)，在井口并聯(lián)多個(gè)同型號(hào)氣液兩相旋流膨脹機(jī)3 ;b、當(dāng)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(jī)3的進(jìn)出口設(shè)計(jì)壓差二倍時(shí)，對(duì)壓力能采取梯級(jí)利用，下一壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)3的數(shù)量由上一壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)3的膨脹比決定，同一壓力梯級(jí)同型號(hào)氣液兩相旋流膨脹機(jī)3并聯(lián)后，串連到上一級(jí)壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)3的入口，以此類推，直到氣液兩相旋流膨脹機(jī)3的出口壓力降到集輸管路9所需壓力為止。本發(fā)明主要用于井口天然氣壓差發(fā)電，也可用于天然氣管道壓差發(fā)電，即節(jié)能減排，又提高了經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種井口天然氣壓力能發(fā)電系統(tǒng)，包括天然氣井口采氣樹(I)、發(fā)電機(jī)(4)和控制閥(8)，其特征是天然氣井口采氣樹(I)的出口與井口排氣管(2) —端連接，井口排氣管(2)另一端與一個(gè)或多個(gè)第一壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)(3)入口連接，氣液兩相旋流膨脹機(jī)(3)的出口與出口管路一(5)連接，出口管路一(5)的另一端與一個(gè)或多個(gè)第二壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)(3)入口并聯(lián)連接，第二壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)(3)的出口與出口管路二(6) —端連接，出口管路二 ￠)另一端與一個(gè)或多個(gè)第三壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)(3)入口并聯(lián)連接，第三壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)(3)的出口與出口管路三(7)的一端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井口天然氣壓力能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，一種井口天然氣壓力能發(fā)電系統(tǒng)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(tái)氣液兩相旋流膨脹機(jī)(3)的容積流量二倍時(shí)，在井口并聯(lián)多個(gè)同型號(hào)氣液兩相旋流膨脹機(jī)(3)；b、當(dāng)井口排氣管(2)中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(jī)(3)的進(jìn)出口設(shè)計(jì)壓差二倍時(shí)，對(duì)壓力能采取梯級(jí)利用，下一壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)(3)的數(shù)量由上一壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)(3)的膨脹比決定，同一壓力梯級(jí)同型號(hào)氣液兩相旋流膨脹機(jī)(3)并聯(lián)后，串連到上級(jí)壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)(3)的入口，以此類推其，直到氣液兩相旋流膨脹機(jī)(3)的出口壓力降到集輸管路(9)所需壓力為止 。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種井口天然氣壓力能發(fā)電系統(tǒng)及控制方法，包括天然氣井口采氣樹(1)，其特征是天然氣井口采氣樹(1)的出口與井口排氣管(2)一端連接，井口排氣管(2)另一端與一個(gè)或多個(gè)第一壓力梯級(jí)氣液兩相旋流膨脹機(jī)(3)入口連接；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(tái)氣液兩相旋流膨脹機(jī)(3)的容積流量二倍時(shí)，在井口并聯(lián)多個(gè)同型號(hào)氣液兩相旋流膨脹機(jī)(3)；b、當(dāng)井口排氣管(2)中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(jī)(3)的進(jìn)出口設(shè)計(jì)壓差二倍時(shí)，對(duì)壓力能采取梯級(jí)利用。本發(fā)明的有益效果是，節(jié)能減排，提高了經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)F01D15/10GK103216278SQ20121002015
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月21日
發(fā)明者包耀宗, 林牧 申請(qǐng)人:林牧