本發(fā)明屬于天然氣輸送，涉及一種天然氣處理站的壓差發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、天然氣是一種清潔的優(yōu)質(zhì)能源和化工原料，但生產(chǎn)天然氣的氣田大多數(shù)位于偏遠地區(qū)，距離主要用氣城市較遠。因此，從我國的氣田至用氣城市之間多采用連續(xù)密閉的高壓長輸管道來運輸天然氣。但是由于管道材料、建設(shè)成本等因素的限制，我國高壓長輸管道運行壓力大多數(shù)低于12mpa，但我國超深層氣田采出的天然氣井口壓力可能高達70mpa，因此從天然氣井口至長輸管道之間的集輸管道，一般需要多次進行調(diào)壓。其中，在天然氣集中處理站，現(xiàn)有的調(diào)壓過程往往使用j-t閥來降壓，沒有充分利用天然氣自身的壓力勢能，浪費了大量的能量。近年來，為了利用充分利用天然氣輸送過程中的壓力勢能，膨脹發(fā)電技術(shù)得到了逐步發(fā)展和應(yīng)用?，F(xiàn)有的膨脹發(fā)電技術(shù)主要包括以下3種：透平膨脹機技術(shù)、雙轉(zhuǎn)子膨脹機技術(shù)、螺桿膨脹機技術(shù)。其中，透平膨脹機技術(shù)發(fā)電時效率一般大于80％，明顯高于其余兩種技術(shù)。因此，在天然氣處理站中采用透平膨脹機技術(shù)來利用天然氣的壓力勢能是優(yōu)選項。

2、但是，目前能源領(lǐng)域已有的利用透平膨脹機技術(shù)進行壓差發(fā)電的系統(tǒng)和設(shè)備存在一些技術(shù)缺陷，例如公開號為cn114673566a的中國發(fā)明專利公開了《一種用于天然氣管道壓力能回收的壓差發(fā)電裝置和系統(tǒng)》，但是所述系統(tǒng)的缺點是發(fā)電后的天然氣溫度較低，還需要增設(shè)加熱設(shè)備對天然氣加熱；授權(quán)公告號為cn104234752b的中國發(fā)明專利公開了《膨脹機壓差發(fā)電系統(tǒng)及其控制方法》，但是其主要針對的是膨脹機緊急停機時的特殊情況；公開號為cn103334891a的中國發(fā)明專利公開了《一種天然氣調(diào)壓式發(fā)電裝置》，但是所述裝置是一種簡單的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，沒有考慮裝置的檢修和檢修時天然氣的放空需求；公開號為cn115681040a的中國發(fā)明專利公開了公開了《一種光伏光熱耦合壓差發(fā)電的能量綜合利用系統(tǒng)及方法》，通過太陽能發(fā)電后的余熱來為壓差發(fā)電提供低品位熱量，但其僅是將光伏、光熱、壓差發(fā)電等概念進行簡單的組合，主要考慮的是如何形成幾種技術(shù)的互補，不能實現(xiàn)壓差發(fā)電系統(tǒng)的效益最大化；公開號為cn115434776a的中國發(fā)明專利公開了《一種天然氣膨脹壓差發(fā)電系統(tǒng)》依據(jù)經(jīng)濟效益最高的原則來控制4種發(fā)電模式，以生產(chǎn)電力、壓縮天然氣或液化天然氣，以實現(xiàn)天然氣壓力能的最大利用，但是該方案主要針對輸氣量可能發(fā)生較大波動時的情況，當其應(yīng)用于有穩(wěn)定氣源的處理站時會面臨投資過大、設(shè)備冗余的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中天然氣處理站的壓差發(fā)電系統(tǒng)存在無天然氣加熱設(shè)備、檢修時無法放空天然氣和在結(jié)構(gòu)設(shè)計上不合理存在設(shè)備冗余的技術(shù)問題，提供一種天然氣處理站的壓差發(fā)電系統(tǒng)。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

3、本發(fā)明提供一種天然氣處理站的壓差發(fā)電系統(tǒng)，包括均與控制系統(tǒng)連接的入口分離計量子系統(tǒng)、壓差發(fā)電子系統(tǒng)和高壓放空子系統(tǒng)；

4、所述入口分離計量子系統(tǒng)包括分離單元和計量單元；所述分離單元包括與上游單井或集氣站來氣端口連接的第一臥式分離器，所述第一臥式分離器的液相出口連接有去往凝析油穩(wěn)定裝置端口，所述第一臥式分離器的氣相出口經(jīng)過氣液換熱器和第一氣氣換熱器連接有第二臥式分離器；所述計量單元包括與上游單井或集氣站來氣端口連接的立式分離器，所述立式分離器的氣相出口與所述第一臥式分離器的入口連接；所述立式分離器的液相出口與所述去往凝析油穩(wěn)定裝置端口連接；所述立式分離器的氣相出口處設(shè)置有氣相流量計，液相出口設(shè)置有液相流量觀測器；

5、所述壓差發(fā)電子系統(tǒng)包括與第二臥式分離器的氣相出口連接的壓差發(fā)電機撬，所述壓差發(fā)電機撬的氣相出口連接有第三臥式分離器；所述第一氣氣換熱器與第二臥式分離器之間設(shè)置有壓差發(fā)電系統(tǒng)前預(yù)留端口，所述壓差發(fā)電系統(tǒng)前預(yù)留端口與第三臥式分離器連接，所述壓差發(fā)電系統(tǒng)前預(yù)留端口與第三臥式分離器之間設(shè)置有壓差發(fā)電系統(tǒng)后預(yù)留端口，所述壓差發(fā)電系統(tǒng)前預(yù)留端口與壓差發(fā)電系統(tǒng)后預(yù)留端口之間設(shè)置有j-t閥；所述第三臥式分離器依次經(jīng)過第一氣氣換熱器和第二氣氣換熱器后連接有去往外輸管道端口；所述壓差發(fā)電機撬連接有電力并網(wǎng)系統(tǒng)；

6、所述高壓放空子系統(tǒng)包括將壓差發(fā)電機撬的氣相出口與去往高壓放空裝置端口連接的放空管道。

7、本發(fā)明的進一步改進在于：

8、還包括凝液回收子系統(tǒng)；所述凝液回收子系統(tǒng)包括和與所述第二臥式分離器的氣液混合出口連接的去往凝液回收裝置端口；所述凝液回收裝置來氣端口經(jīng)過第二氣氣換熱器與第三臥式分離器的氣相入口連接，所述第三臥式分離器的氣液混合出口與去往凝液回收裝置端口連接。

9、還包括防凍劑工作子系統(tǒng)；所述防凍劑工作子系統(tǒng)包括所述第一臥式分離器和氣液換熱器之間設(shè)置的防凍劑加入口，防凍劑順著管道流入第二臥式分離器和第三臥式分離器進行分離后，順著管道流入去往污水處理裝置端口或去往防凍劑回收裝置端口。

10、防凍劑為甲醇、乙二醇、乙醇或丙二醇。

11、還包括供暖子系統(tǒng)；所述供暖子系統(tǒng)包括所述氣液換熱器的液相入口通過管道連接的供暖系統(tǒng)來液端口，供暖水在氣液換熱器中進行換熱后流向去往供暖系統(tǒng)端口。

12、所述第二臥式分離器的氣相出口與所述壓差發(fā)電機撬的密封倉連接，用于對壓差發(fā)電機撬進行密封。

13、各設(shè)備之間通過管道連接，所述管道上設(shè)置有閥門。

14、所述氣相流量觀測器采用超聲波流量計、渦輪流量計、渦街流量計、旋進流量計、差壓式流量計或孔板流量計；所述液相流量觀測器采用電磁流量計、差壓式流量計、渦輪流量計、容積流量計或接觸式流量計。

15、所述凝析油穩(wěn)定裝置由油水混合物處理裝置代替。

16、所述控制系統(tǒng)為dcs控制系統(tǒng)，所述dcs控制系統(tǒng)用于監(jiān)測天然氣處理站的壓差發(fā)電系統(tǒng)的溫度、壓力和流量，并通過閥門調(diào)節(jié)壓差發(fā)電系統(tǒng)中的流體流量。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

18、本發(fā)明公開了一種天然氣處理站的壓差發(fā)電系統(tǒng)，包括均與控制系統(tǒng)連接的入口分離計量子系統(tǒng)、壓差發(fā)電子系統(tǒng)和高壓放空子系統(tǒng)；通過控制系統(tǒng)的操控，多個子系統(tǒng)的交互協(xié)作，可以實現(xiàn)在保障天然氣連續(xù)安全輸送、滿足處理站工藝要求的同時，有效利用壓力能來產(chǎn)生清潔電力；在處理站入口處采用分離和計量的兩套管道及設(shè)備，可以同時有效滿足處理站計量和處理的兩種需求。且可以初步脫出天然氣中含有的液相，達到既滿足壓差發(fā)電氣質(zhì)要求，又滿足處理站外輸氣質(zhì)要求的目的。所述的壓差發(fā)電系統(tǒng)既可以利用壓差發(fā)電機撬來利用天然氣中的壓力勢能，又可以通過j-t閥裝置來滿足特殊情況下的旁通降壓要求，滿足處理站的連續(xù)安全運行要求。尤其適用于已經(jīng)設(shè)置有j-t閥、氣量穩(wěn)定的天然氣集中處理站。通過在壓差發(fā)電機撬前后各設(shè)置一個臥式分離器，可以充分脫出天然氣中含有的防凍劑、凝液等液相，提高防凍劑、凝液等液相的分離回收能力，從而減少運維費用，提高收益。

19、進一步地，本發(fā)明中天然氣處理站的壓差發(fā)電系統(tǒng)還包括凝液回收子系統(tǒng)，充分利用進站天然氣的熱量為供管水管道和外輸天然氣供熱，并將從凝液回收裝置來氣與外輸天然氣換熱，從而提高供暖水的溫度和外輸天然氣的溫度，不需要再增設(shè)加熱設(shè)備，大幅度提高了熱量利用效率，且工藝相對簡單、設(shè)備穩(wěn)定性較好，便于維護和檢修。

20、進一步地，第二臥式分離器的氣相出口與所述壓差發(fā)電機撬的密封倉連接，用于對壓差發(fā)電機撬進行密封，利用天然氣作為原料氣或處理站內(nèi)的儀表風系統(tǒng)為壓差發(fā)電機撬提供密封氣，可以減少設(shè)置氮氣密封裝置和管線，從而減少投資成本。