一种涡流自热式天然气调压系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种涡流自热式天然气调压系统，包括若干条并联支管上的依次连接的一个监控调压阀和自热涡流管，所述所有自热涡流管的冷流出口通过管道汇聚至一处与并列连接的第一气体分配阀和第二气体分配阀连通；所述所有自热涡流管的热流出口通过管道汇聚至一处与温度交换器连通；所述温度交换器的热气出口与物料分离器的入口连通；所述物料分离器的液体出口与排液控制阀连通；所述物料分离器的气体出口、温度交换器的冷气出口和换冷器的出口通过管道汇聚至一处与依次连接的第一调压阀和第二调压阀连通；本系统利用自热涡流管实现调压，同时有效解决了冰堵问题，无需外加加热装置，节约了能源、安全可靠，工艺过程故障率低。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种调压系统，尤其涉及一种涡流自热式天然气调压系统。
技术介绍
当天然气节流降压时由于焦耳--汤姆逊效应，降压后的气体温度会降低，由于天然气中一般都含有一定比例的水分和重组分，当节流降压后并且在环境温度较低的情形下极易形成冰堵，将管道堵塞。目前，现存的传统天然气调压系统由加热器、调压阀组及相关压力表等附件组成，使用在线加热器提前将天然气温度升高，使得调压后的气体即使载有较大的温降和相对较低的环境温度情况下不至于形成冰堵。由于在线加热器需要大量的外部热源提供能量，大量的能源消耗增加了运行成本。如：7400Nm3/h的流量，由3.5MPa降压到0.4MPa，调压前温度为3～20℃，调压阀后气体温度设定在ΔT=5℃，所需加热器功率约30KW，若用电加热，则每年约消耗24×104度电。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种节能环保、成本低、结构紧凑、易维护、灵活性和适应性强的安全可靠的涡流自热式天然气调压系统。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种涡流自热式天然气调压系统，包括若干个监控调压阀、若干个自热涡流管、第一气体分配阀、第二气体分配阀、换冷器、温度交换器、物料分离器、第一调压阀、第二调压阀和排液控制阀；上游输送管与若干个并联的支管连通，所述每条支管上设有依次连接的一个监控调压阀和自热涡流管，所述自热涡流管包括冷流出口和热流出口，所述所有自热涡流管的冷流出口通过管道汇聚至一处与并列连接的第一气体分配阀和第二气体分配阀连通；所述所有自热涡流管的热流出口通过管道汇聚至一处与温度交换器连通；所述温度交换器的热气出口与物料分离器的入口连通；所述物料分离器的液体出口与排液控制阀连通；所述物料分离器的气体出口、温度交换器的冷气出口和换冷器的出口通过管道汇聚至一处与依次连接的第一调压阀和第二调压阀连通。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，所述并列连接的自热涡流管的数量根据输入系统的气量大小而定。进一步，所述监控调压阀信号源为其阀后压力，第一调压阀信号源为其阀前压力，第二调压阀信号源为其阀后压力。进一步，所述换冷器采用与环境大气交换能量的方式或与附近的天然气管线交换能量的方式。本技术的有益效果是：1）本技术利用自热涡流管具有耐压性强、分离减压效率高、双相分离、噪音小等特点，在实现调压的同时，实现对气体的加热，代替了加热器，无需外部热源，节能环保，运行成本低；2）设备成撬组装，结构紧凑；3）系统免维护，可迅速开停车；4)实用性强，根据气量和压力要求，通过第一气体分配阀和第二气体分配阀调节涡流冷热流的比例，可以替代传统的天然气调压装置；5）适应性强，根据流量需求，通过调整自热涡流管并列回路数量，小站场大站场都能适应；6）安全可靠，整个系统全封闭运行，无安全隐患；7）能进一步分离出上游气体中的水分和重组分，使下游气体更贫；8）易于设计、安装或对现有系统进行改造。附图说明图1为本技术所述一种涡流自热式天然气调压系统的结构图；图2为本技术所述一种自热涡流管的工作原理示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、监控调压阀，2、自热涡流管，3、第一气体分配阀，4、第二气体分配阀，5、换冷器，6、温度交换器，7、物料分离器，8、第一调压阀,9、第二调压阀，10、排液控制阀，2-0、涡流管本体，2-1、冷流出口、2-2、热流出口，2-3、气体入口，2-4、喷嘴，2-5，涡流室，2-6、涡流管，2-7、调节阀。具体实施方式以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。如图1所示，一种涡流自热式天然气调压系统，包括若干个监控调压阀1、若干个自热涡流管2、第一气体分配阀3、第二气体分配阀4、换冷器5、温度交换器6、物料分离器7、第一调压阀8、第二调压阀9和排液控制阀10；上游输送管与若干个并联的支管连通，所述每条支管上设有依次连接的一个监控调压阀1和自热涡流管2，所述自热涡流管2包括冷流出口2-1和热流出口2-2，所述所有自热涡流管2的冷流出口2-1通过管道汇聚至一处与并列连接的第一气体分配阀3和第二气体分配阀4连通；所述所有自热涡流管2的热流出口2-2通过管道汇聚至一处与温度交换器6连通；所述温度交换器6的热气出口与物料分离器7的入口连通；所述物料分离器7的液体出口与排液控制阀10连通；所述物料分离器7的气体出口、温度交换器6的冷气出口和换冷器5的出口通过管道汇聚至一处与依次连接的第一调压阀8和第二调压阀9连通。其中，所述监控调压阀1信号源为其阀后压力，第一调压阀8信号源为其阀前压力，第二调压阀9信号源为其阀后压力。其中，所述换冷器5既可以使用与环境大气交换，也可以与附近的天然气管线交换（凭借乙二醇换热回路）。如图2所示，所述自热涡流2包括涡流管本体2-0，所述涡流管本体上设有一个气体入口2-3，所述气体入口2-3处固定一个或一个以上的喷嘴2-4；所述气体入口2-3与涡流管本体2-0内部的涡流室2-5连通，所述涡流室2-5的一端连接冷流出口2-1，另一端连接一涡流管2-6，所述涡流管2-6的末端为热流出口2-2，所述热流出口2-2处设有一个调节阀2-7。工作时，压缩气体从气体入口2-3经过一个或多个喷嘴2-4喷入涡流室2-5时发生膨胀，沿切线方向进入涡流管2-6，形成高速旋转的涡流体，涡流体沿涡流管2-6管壁向热流出口2-2方向端运动，由于受到管壁摩擦力的作用，涡流体速度骤减，压力降低，同时产生大量的热能。当涡流体达到调节阀2-7的位置后，释放出部分热流，从热流出口2-2排出，另一部分被调节阀2-7顶回，沿涡流管2-6中心反方向运动，形成一个较小的反向涡流体（即冷流），冷流流至冷流出口2-1排出。其原理根据角动量守恒定理，内侧涡流体的角速度高于外侧涡流体的角速度，两个涡流体之间的摩擦力使气体还原为同一角速度运动，导致内层涡流体减速而外层涡流体被加速，内侧涡流体损失了部分动能，温度下降，外层涡流体接收了内层涡流体的能量，温度上升。这样一股高压气流经自热涡流管2减压处理后，在管中心产生一股很冷的冷流，在外层产生一股很热的热流。由于自热涡流管2内强烈的离心作用，中心的冷流为干燥气体，外层高温热流则集中了涡流管效应（含节流效应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡流自热式天然气调压系统，其特征在于，包括若干个监控调压阀（1）、若干个自热涡流管（2）、第一气体分配阀（3）、第二气体分配阀（4）、换冷器（5）、温度交换器（6）、物料分离器（7）、第一调压阀（8）、第二调压阀（9）和排液控制阀（10）；上游输送管与若干个并联的支管连通，所述每条支管上设有依次连接的一个监控调压阀（1）和自热涡流管（2），所述自热涡流管（2）包括冷流出口（2?1）和热流出口（2?2），所述所有自热涡流管（2）的冷流出口（2?1）通过管道汇聚至一处与并列连接的第一气体分配阀（3）和第二气体分配阀（4）连通；所述所有自热涡流管（2）的热流出口（2?2）通过管道汇聚至一处与温度交换器（6）连通；所述温度交换器（6）的热气出口与物料分离器（7）的入口连通；所述物料分离器（7）的液体出口与排液控制阀（10）连通；所述物料分离器（7）的气体出口、温度交换器（6）的冷气出口和换冷器（5）的出口通过管道汇聚至一处与依次连接的第一调压阀（8）和第二调压阀（9）连通。

【技术特征摘要】
1.一种涡流自热式天然气调压系统，其特征在于，包括若干个监控调
压阀（1）、若干个自热涡流管（2）、第一气体分配阀（3）、第二气体分
配阀（4）、换冷器（5）、温度交换器（6）、物料分离器（7）、第一调压
阀（8）、第二调压阀（9）和排液控制阀（10）；
上游输送管与若干个并联的支管连通，所述每条支管上设有依次连接的
一个监控调压阀（1）和自热涡流管（2），所述自热涡流管（2）包括冷流
出口（2-1）和热流出口（2-2），所述所有自热涡流管（2）的冷流出口（2-1）
通过管道汇聚至一处与并列连接的第一气体分配阀（3）和第二气体分配阀
（4）连通；所述所有自热涡流管（2）的热流出口（2-2）通过管道汇聚至
一处与温度交换器（6）连通；所述温度交换器（6）的热气出口与物料分离
器（7）的入...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓万锋，白俊生，张王宗，魏颖，
申请(专利权)人：北京石油化工工程有限公司，
类型：实用新型
国别省市：