本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種天然氣管道壓力能回收系統(tǒng)、壓力能回收裝置和轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)。所述天然氣管道壓力能回收系統(tǒng)包括：調(diào)壓計(jì)量裝置；和至少一個(gè)壓力能回收支路，每個(gè)壓力能回收支路包括至少一級轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)，每級轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)包括：殼體，殼體內(nèi)具有第一容納腔、進(jìn)氣口和出氣口；外轉(zhuǎn)子，外轉(zhuǎn)子內(nèi)具有第二容納腔，第二容納腔的壁上設(shè)有N個(gè)凹槽，外轉(zhuǎn)子與第一容納腔的壁限定出進(jìn)氣腔和出氣腔；和內(nèi)轉(zhuǎn)子，內(nèi)轉(zhuǎn)子上間隔開地設(shè)有N-1個(gè)齒，齒的形狀與凹槽的形狀適配，內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子不同軸，內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比與齒和凹槽的個(gè)數(shù)之比相對應(yīng)。所述天然氣管道壓力能回收系統(tǒng)具有拓展性強(qiáng)、適用范圍廣、效率高、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及天然氣管道壓力能回收系統(tǒng)，還涉及所述天然氣管道壓力能回收系統(tǒng)的壓力能回收裝置和轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)。
技術(shù)介紹
天然氣管網(wǎng)是天然氣資源應(yīng)用過程中的最主要輸送手段，高壓天然氣輸送干線與低壓天然氣支線間蘊(yùn)含著巨大的壓力能，傳統(tǒng)的調(diào)壓閥裝置無法實(shí)現(xiàn)能量回收，造成了大量的浪費(fèi)。因此，如何實(shí)現(xiàn)天然氣管網(wǎng)壓力能的回收激起了很多人的研究熱情，到目前為止，已出現(xiàn)很多天然氣壓力能利用工藝及裝置。但是，由于存在諸如對壓差區(qū)間選擇范圍窄，膨脹效率低，運(yùn)營維護(hù)成本高，規(guī)模單一等問題，造成工程項(xiàng)目效益比較差，不具備在天然氣管網(wǎng)各級調(diào)壓站內(nèi)進(jìn)行規(guī)模化推廣的條件。傳統(tǒng)上，天然氣管網(wǎng)壓力能回收是利用膨脹機(jī)，將運(yùn)動(dòng)中的流體的焓轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并完成降壓的過程。由于降壓過程中還伴隨著劇烈的降溫，所以在回收機(jī)械能的同時(shí)還能獲取大量的冷能。因此，膨脹機(jī)是天然氣管網(wǎng)壓力能回收中完成能量轉(zhuǎn)換最為核心的設(shè)備，它的性能直接決定了壓力能回收工藝的優(yōu)劣。目前在天然氣管網(wǎng)壓力能回收工藝中已申請專利的膨脹機(jī)主要是透平膨脹機(jī)和螺桿膨脹機(jī)。透平為速度型膨脹機(jī)，氣體通過噴嘴獲得非常高的流動(dòng)速度，將氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并由主軸輸出做功，該過程持續(xù)不斷地將氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)換為氣流的動(dòng)能，完成降壓和降溫的過程。透平的結(jié)構(gòu)和工作原理決定了其適用于大流量，高進(jìn)口壓力，壓力越高，從噴嘴處獲得的動(dòng)能越大，膨脹效率有保障。透平適應(yīng)天然氣壓力波動(dòng)工況的能力有限，而且由膨脹過程產(chǎn)生的低溫而導(dǎo)致的氣流夾雜液體現(xiàn)象，易對葉輪造成損壞；另外，透平膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速非常高，通常為每分鐘上萬轉(zhuǎn)，如果要回收軸功帶旋轉(zhuǎn)設(shè)備，如帶發(fā)電機(jī)發(fā)電，必須配備調(diào)速設(shè)備，會損失部分機(jī)械功；螺桿為容積式膨脹機(jī)，氣流伴隨螺桿轉(zhuǎn)子之間或螺桿轉(zhuǎn)子與齒輪間在協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)過程中的齒間容積的變化，沿軸向流動(dòng)，達(dá)到膨脹降壓的目的。螺桿轉(zhuǎn)子具有復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，加工難度大。另外，機(jī)床加工精度不高會導(dǎo)致容積效率低，從而導(dǎo)致等熵效率低下。螺桿膨脹機(jī)一般要求進(jìn)口流體介質(zhì)的壓力不能超過3.0MPa.g，進(jìn)口壓力太大，以及進(jìn)出口壓力差過大都會導(dǎo)致螺桿產(chǎn)生較大的徑向力，產(chǎn)生不允許的機(jī)械變形，螺桿轉(zhuǎn)子間就無法協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)。螺桿膨脹機(jī)的輔助系統(tǒng)多也導(dǎo)致了其運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用較高。綜上，天然氣管道壓力能回收缺乏一種適用范圍廣，運(yùn)營成本低，效率高的膨脹機(jī)，從而導(dǎo)致天然氣管網(wǎng)壓差回收工程項(xiàng)目無法取得很好的效益，造成了目前無法大規(guī)模推廣實(shí)施的現(xiàn)狀。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本技術(shù)提出一種天然氣管道壓力能回收系統(tǒng)，所述天然氣管道壓力能回收系統(tǒng)能夠顯著地提尚能量回收的效率。本技術(shù)還提出一種壓力能回收裝置，所述壓力能回收裝置能夠顯著地提高能量回收的效率。本技術(shù)再提出一種轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)，所述轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)工況適應(yīng)范圍廣，并能夠顯著地提高能量回收的效率。根據(jù)本技術(shù)第一方面實(shí)施例的天然氣管道壓力能回收系統(tǒng)包括:調(diào)壓計(jì)量裝置；和至少一個(gè)壓力能回收支路，所述壓力能回收支路和所述調(diào)壓計(jì)量裝置并聯(lián)，每個(gè)所述壓力能回收支路包括壓力能回收裝置，所述壓力能回收裝置包括至少一級轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)和與所述轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)串聯(lián)的第一冷能回收換熱裝置，所述轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)包括:殼體，所述殼體內(nèi)具有第一容納腔，所述殼體上設(shè)有與所述第一容納腔連通的進(jìn)氣口和出氣口 ；外轉(zhuǎn)子，所述外轉(zhuǎn)子內(nèi)具有第二容納腔，所述第二容納腔的壁上設(shè)有N個(gè)凹槽，每個(gè)所述凹槽的壁上設(shè)有通孔，其中所述外轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地設(shè)在所述第一容納腔內(nèi)，所述外轉(zhuǎn)子與所述第一容納腔的壁限定出與所述進(jìn)氣口連通的進(jìn)氣腔以及與所述出氣口連通的出氣腔，所述出氣腔的容積大于所述進(jìn)氣腔的容積；和內(nèi)轉(zhuǎn)子，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上間隔開地設(shè)有N-1個(gè)齒，所述齒的形狀與所述凹槽的形狀適配，其中所述內(nèi)轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地設(shè)在所述第二容納腔內(nèi)，其中所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和所述外轉(zhuǎn)子不同軸，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和所述外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比與所述齒和所述凹槽的個(gè)數(shù)之比相對應(yīng)。根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的天然氣管道壓力能回收系統(tǒng)具有拓展性強(qiáng)、適用范圍廣、效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、成本低、易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本技術(shù)第二方面實(shí)施例的壓力能回收裝置包括:第一冷能回收換熱裝置；和至少一級轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)，所述冷能回收換熱裝置連接至所述轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)的下游，所述轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)包括:殼體，所述殼體內(nèi)具有第一容納腔，所述殼體上設(shè)有與所述第一容納腔連通的進(jìn)氣口和出氣口，其中所述出氣口與所述第一冷能回收換熱裝置的進(jìn)口相連；外轉(zhuǎn)子，所述外轉(zhuǎn)子內(nèi)具有第二容納腔，所述第二容納腔的壁上設(shè)有N個(gè)凹槽，每個(gè)所述凹槽的壁上設(shè)有通孔，其中所述外轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地設(shè)在所述第一容納腔內(nèi)，所述外轉(zhuǎn)子與所述第一容納腔的壁限定出與所述進(jìn)氣口連通的進(jìn)氣腔以及與所述出氣口連通的出氣腔，所述出氣腔的容積大于所述進(jìn)氣腔的容積；和內(nèi)轉(zhuǎn)子，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上間隔開地設(shè)有N-1個(gè)齒，所述齒的形狀與所述凹槽的形狀適配，其中所述內(nèi)轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地設(shè)在所述第二容納腔內(nèi)，其中所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和所述外轉(zhuǎn)子不同軸，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和所述外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比與所述齒和所述凹槽的個(gè)數(shù)之比相對應(yīng)。根據(jù)本技術(shù)第三方面實(shí)施例的轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)包括:殼體，所述殼體內(nèi)具有第一容納腔，所述殼體上設(shè)有與所述第一容納腔連通的進(jìn)氣口和出氣口 ；外轉(zhuǎn)子，所述外轉(zhuǎn)子內(nèi)具有第二容納腔，所述第二容納腔的壁上設(shè)有N個(gè)凹槽，每個(gè)所述凹槽的壁上設(shè)有通孔，其中所述外轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地設(shè)在所述第一容納腔內(nèi)，所述外轉(zhuǎn)子與所述第一容納腔的壁限定出與所述進(jìn)氣口連通的進(jìn)氣腔以及與所述出氣口連通的出氣腔，所述出氣腔的容積大于所述進(jìn)氣腔的容積；和內(nèi)轉(zhuǎn)子，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上間隔開地設(shè)有N-1個(gè)齒，所述齒的形狀與所述凹槽的形狀適配，其中所述內(nèi)轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地設(shè)在所述第二容納腔內(nèi)，其中所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和所述外轉(zhuǎn)子不同軸，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和所述外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比與所述齒和所述凹槽的個(gè)數(shù)之比相對應(yīng)。【附圖說明】圖1是根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的天然氣管道壓力能回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的天然氣管道壓力能回收系統(tǒng)的壓力能回收支路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例的壓力能回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是根據(jù)本技術(shù)的另一個(gè)實(shí)施例的壓力能回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6A-圖6L為根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)的使用狀態(tài)圖。【具體實(shí)施方式】下面詳細(xì)描述本技術(shù)的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本技術(shù)，而不能理解為對本技術(shù)的限制。下面參考附圖描述根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的天然氣管道壓力能回收系統(tǒng)I。根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的天然氣管道壓力能回收系統(tǒng)I包括調(diào)壓計(jì)量裝置20和至少一個(gè)壓力能回收支路，如圖1中所示。壓力能回收支路和調(diào)壓計(jì)量裝置20可以并聯(lián)，每個(gè)壓力能回收支路包括壓力能回收裝置10。根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例，壓力能回收裝置10可以包括至少一級轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)(將在下面進(jìn)行詳細(xì)說明)和與轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)相對應(yīng)的冷能回收換熱裝置。下面將以圖3、4所示的第一轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)101作為示例來描述根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)的構(gòu)造。如圖5-圖6L所示，根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)101可以包括殼體1011、外轉(zhuǎn)子1012和內(nèi)轉(zhuǎn)子1013。殼體1011內(nèi)具有第一容納腔10111本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種天然氣管道壓力能回收系統(tǒng)，其特征在于，包括：調(diào)壓計(jì)量裝置；和至少一個(gè)壓力能回收支路，所述壓力能回收支路和所述調(diào)壓計(jì)量裝置并聯(lián)，每個(gè)所述壓力能回收支路包括壓力能回收裝置，所述壓力能回收裝置包括至少一級轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)和與所述轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)串聯(lián)的第一冷能回收換熱裝置，所述轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)包括：殼體，所述殼體內(nèi)具有第一容納腔，所述殼體上設(shè)有與所述第一容納腔連通的進(jìn)氣口和出氣口；外轉(zhuǎn)子，所述外轉(zhuǎn)子內(nèi)具有第二容納腔，所述第二容納腔的壁上設(shè)有N個(gè)凹槽，每個(gè)所述凹槽的壁上設(shè)有通孔，其中所述外轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地設(shè)在所述第一容納腔內(nèi)，所述外轉(zhuǎn)子與所述第一容納腔的壁限定出與所述進(jìn)氣口連通的進(jìn)氣腔以及與所述出氣口連通的出氣腔，所述出氣腔的容積大于所述進(jìn)氣腔的容積；和內(nèi)轉(zhuǎn)子，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上間隔開地設(shè)有N?1個(gè)齒，所述齒的形狀與所述凹槽的形狀適配，其中所述內(nèi)轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地設(shè)在所述第二容納腔內(nèi)，其中所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和所述外轉(zhuǎn)子不同軸，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和所述外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比與所述齒和所述凹槽的個(gè)數(shù)之比相對應(yīng)。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：譚鴻鑫，劉正平，林志慶，
申請(專利權(quán))人：無錫玄同科技有限公司，
類型：新型
國別省市：江蘇;32
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