管道气流压力能回收发电模块的制作方法
【专利摘要】一种管道气流压力能回收发电模块，其包括：一具有内中心腔室的封闭式筒状外壳体，前后端侧壁上分别开设用于联通等流量气体管道的进气口和排气口；在中心腔室内置有至少包括一台气体发动机和至少一台与该气体发动机同轴连接且同步转动的发电机；在壳体内部设置做功气流通道和通路气流通道；其中，所述的做功气流通道为气流由进气口进，穿经开启的气体发动机后再由排气口出的一组气流通道，各做功气流通道中均设排气阀；所述的通路气流通道为气流由进气口进并直接由排气口出的一组气流通道，各通路气流通道中均设泄洪阀。其可以有效回收气体管道所浪费掉的气体压力能，并能很好地解决大流量长输管道取小流量发电、管道有害气体零泄露的问题。
【专利说明】管道气流压力能回收发电模块
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种节能减排装置，尤其涉及一种管道气流压力能回收发电模块。
【背景技术】
[0002]在天然气、氮气、氧气、蒸汽、氨气等当前应用广泛的工业与民用气体的输配、净化等诸环节中，存在许多工序需将高压流体经减压阀降压，甚至直接排放。减压和排放过程中，大量的流体机械能和热能散失在环境中。以天然气为例，在长输管道城市门站的调压过程中，高压天然气需由IOMPa降压至1.7?4MPa，甚至更低，以配合各级输气管网的正常运行。如此多的潜在能量被白白浪费掉，造成了巨大的经济损失，有悖于节约高效、清洁环保的新型能源发展道路。因此，对余压进行回收的有效利用刻不容缓。
[0003]长输管道压力能回收必须解决两个问题:一是如何在大流量的管道流体中取出一小部分流量来发电，同时还要保证管道流体总体上的压力和流量；二是如何在压力能回收过程中，保证天然气、氨气等易燃易爆、有毒有害气体零泄露。目前市面上尚无成熟的管道压力能回收工程，对大流量取出一小部分流量进行压力能回收的问题也并无成熟的解决方案；对于易燃易爆、有毒有害气体零泄露的问题，在一些化工行业有所研究和应用，虽然能够有效解决，但成本闻昂。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种管道气流压力能回收发电模块，其可以有效回收气体管道所浪费掉的气体压力能，并能很好地解决大流量长输管道取小流量发电、管道有害气体零泄露的问题。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案:
[0006]一种管道气流压力能回收发电模块，其包括有:
[0007]—具有内中心腔室的封闭式筒状外壳体，前后端侧壁上分别开设用于联通等流量气体管道的进气口和排气口；
[0008]在中心腔室内置有气流压力能回收发电模块，该气流压力能回收发电模块至少包括一台气体发动机和至少一台与该气体发动机同轴连接且同步转动的发电机；
[0009]在壳体内部设置做功气流通道和通路气流通道；其中，所述的做功气流通道为气流由进气口进，穿经开启的气体发动机后再由排气口出的一组气流通道，各做功气流通道中均设排气阀；所述的通路气流通道为气流由进气口进并直接由排气口出的一组气流通道，各通路气流通道中均设泄洪阀。
[0010]所述管道气流压力能回收发电模块中，所述的气流压力能回收发电模块中包括有两台以上的气体发动机，各气体发动机之间分别独立设置。
[0011]所述管道气流压力能回收发电模块中，若所述的气流压力能回收发电模块中包括有两台以上的气体发动机，各气体发动机之间可以通过联轴器相互串联；或各气体发动机之间通过同步装置联接以使各气体发动机同步同向转动。
[0012]所述管道气流压力能回收发电模块中，若所述的气流压力能回收发电模块中包括有三台以上的气体发动机，各气体发动机之间为相互独立设置、通过联轴器相互串联和通过同步装置以同步同向转动三种形式中的至少两种形式设置。
[0013]所述管道气流压力能回收发电模块中，当所述做功气流通道和通路气流通道均为两条以上时，各类通道集中为一侧设置。
[0014]所述管道气流压力能回收发电模块中，所述的通路气流通道是在关闭气体发动机或者是在有超过气体发动机运行所需的多余气体流量时，气流由进气口进并经排气口出的通道。
[0015]所述管道气流压力能回收发电模块中，所述的前后端侧壁通过法兰与外气体管道实现连接。
[0016]本实用新型管道气流压力能回收发电模块是工业或民用气体管道余压能量回收的有效装置，对工业管网类企业节能减排方面有着重要意义。对于国土辽阔资源丰富的国内市场具有广泛的应用前景。
[0017]本实用新型的优点是:其有效解决压力能回收过程中的大流量取小流量、管道气流零泄露的问题，且结构精巧、安装方便，制作及维修成本较低，其操作简单、使用方便，作业效果好。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型管道气流压力能回收发电模块原理示意图(设进气口端为前，排气口端为后)。
[0019]图2为本实用新型管道气流压力能回收发电模块一实施例结构示意图。
[0020]图3为图1中的C-C向截面图。
[0021]图中标注:
[0022]1、壳体，I1、气体发动机+发电机模块，II1、气路调节结构，IV、管道连接结构；
[0023]A、进气口，Al、做功气流通道，A2、通路气流通道，B、排气口 ；
[0024]1、进气端连接法兰，2、发电机，3、前端壳体端盖，4、发电机输出电缆，5、防爆电缆接头，6、壳体圆管，7、气体发动机排气通道，8、后端壳体端盖，9、气体发动机排气通道连接件，10、排气阀和泄洪阀气路结构，11、排气阀，12、排气端连接法兰，13、泄洪阀，14气体发动机，15、联轴器。
[0025]下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
【具体实施方式】
[0026]如图1所示，本实用新型管道气流压力能回收发电模块主要由壳体1、气体发动机+发电机模块I1、气路调节结构III和管道连接结构IV四个主要部分组成。
[0027]参见图1和图2，所述的壳体I为内具有内中心腔室的封闭式筒状，圆筒状为佳，可以由前端壳体端盖3、壳体圆管6和后端壳体端盖8围设而成，前后端盖上分别开设用于联通等流量气体管道的进气口 A和排气口 B。
[0028]在中心腔室内置有气流压力能回收发电模块(气体发动机+发电机模块II )，该气流压力能回收发电模块至少包括一台气体发动机和至少一台发电机，参见图2，其为本实用新型的一基础结构，示出的是由一台气体发动机14和至少一台发电机2组合构成，发电机2通过联轴器15与气体发动机14联接，在本装置中，首先是由气体发动机14旋转做功，带动发电机2旋转，最后由发电机2将旋转的机械能转化为稳定的电能输出，通过防爆电缆接头5引出发电机的输出电缆4以接上用电器或蓄电池。
[0029]对于气流压力能回收发电模块中所设置的气体发动机和发电机的台数不设上限，可根据具体的工程需要而具体加以设计:当所述的气流压力能回收发电模块中包括有两台以上的气体发动机时，各气体发动机之间可以分别独立设置，或可以通过联轴器相互串联，亦或各气体发动机之间通过同步装置联接以使各气体发动机同步同向转动。若所述的气流压力能回收发电模块中包括有三台以上的气体发动机，各气体发动机之间还可以是相互独立设置、通过联轴器相互串联和通过同步装置以同步同向转动三种形式中的至少两种形式设置。对应着这些气体发动机的不同设置形式，发电机亦可采用匹配的设计，以达最有效及最佳的使用效果。
[0030]所述的气路调节结构III中设有了两类气流通道且至少有两路:一类为做功气流通道(至少有一路)，一类为通路气流通道(至少有一路);根据气体发动机转速及管道气体压力要求，做功气流通道或通路气流通道均可以各设置为多路(一组)。当所述做功气流通道和通路气流通道均为两路以上时，同类通道集中为一侧设置为佳，参见图3，做功气流通道Al集中在一半侧内，通路气流通道A2集中在另一半侧内。所述做功气流通道Al的个数和通路气流通道的个数可以同亦可以不同；所述做功气流通道Al通路的截面积和通路气流通道的通路的截面积可以同亦可以不同。在各路气流通道中都设有控制气体流量的阀，如图2中所示，在做功气流通道中设有排气阀11，在通路气流通道中设有泄洪阀13。为保证形成有效的做功气流通道，图2所示的实施例中，在气体发动机至排气口 B间通过气体发动机排气通道7和气体发动机排气通道连接件9构筑一段做功气流通道。
[0031]本实用新型的构成原理是:壳体I的两端可通过管道连接结构IV连接管径相近的气体管道，管道高压区气流从进气口 A进入压力能回收发电模块壳体I，从管道低压区排气口 B流出。进入壳体I内的气流可走两路通道，分别为做功气流通道Al和通路气流通道A2 ;做功气流通道Al是气流带动气体发动机做功的通道，通路气流通道A2是为了降低气体发动机转速或关闭气体发动机而让气流直接流通至排气口的通道。不管是做功气流通道Al还是通路气流通道A2，其气流最终都会流至排气口 B，进入管道低压区，做到管道气体零泄露。
[0032]本实用新型的工作原理是:如图2所示，使用前，将管道高压区域管路通过进气端连接法兰I连接到管道气流压力能回收发电模块进气端，将管道低压区域管路通过排气端连接法兰12连接到管道气流压力能回收发电模块排气端。将防爆电缆接头5引出的发电机输出电缆4接上用电器或蓄电池，并接上电压表、电流表。打开所有的排气阀11和泄洪阀13。打开气路管道节流阀，气流将从进气口 A流入由左端壳体端盖3、壳体圆管6、右端壳体端盖8、排气阀和泄洪阀气路结构10组成的管道气流压力能回收发电模块壳体I，并从排气口 B流出。正常情况下，此时的气流通路为通路气流通道A2，即气流进入壳体I后经过泄洪阀13进入排气口 B流出，此时发电机无电能输出或有微弱波动的电压、电流信号。逐个关闭泄洪阀13，并适当调节各个排气阀11，并实时观察发电机2输出的电压、电流数值，直到发电机2输出稳定的电能，锁紧各个排气阀11和泄洪阀13。此时的气流通路为做功气流通道Al，即气流进入壳体I后经过气体发动机14、气体发动机排气通道7、气体发动机排气通道连接件9、排气阀11进入排气口 B流出，此时气流带动气体发动机14旋转做功，并通过联轴器15带动发电机2旋转，发电机2将旋转的机械能转化为稳定的电能。至此，本实用新型管道气流压力能回收发电模块即可持续稳定地工作，实现了大流量气流中取出一部分流量供气体发动机使用，并将气体压力能转化为稳定的电能供用户储存或使用。
[0033] 上述各实施例可在不脱离本实用新型的范围下加以若干变化，故以上的说明所包含及附图中所示的结构应视为例示性，而非用以限制本实用新型申请专利的保护范围。
【权利要求】
1.一种管道气流压力能回收发电模块，其特征在于包括有: 一具有内中心腔室的封闭式筒状外壳体，前后端侧壁上分别开设用于联通等流量气体管道的进气口和排气口； 在中心腔室内置有气流压力能回收发电模块，该气流压力能回收发电模块至少包括一台气体发动机和至少一台与该气体发动机同轴连接且同步转动的发电机； 在壳体内部设置做功气流通道和通路气流通道；其中，所述的做功气流通道为气流由进气口进，穿经气体发动机后再由排气口出的一组气流通道，各做功气流通道中均设排气阀；所述的通路气流通道为气流由进气口进并直接由排气口出的一组气流通道，各通路气流通道中均设泄洪阀。
2.如权利要求1所述的管道气流压力能回收发电模块，其特征在于:所述的气流压力能回收发电模块中包括有两台以上的气体发动机，各气体发动机之间分别独立设置。
3.如权利要求1所述的管道气流压力能回收发电模块，其特征在于:所述的气流压力能回收发电模块中包括有两台以上的气体发动机，各气体发动机之间通过联轴器相互串联。
4.如权利要求1所述的管道气流压力能回收发电模块，其特征在于:所述的气流压力能回收发电模块中包括有两台以上的气体发动机，各气体发动机之间通过同步装置联接以使各气体发动机同步同向转动。
5.如权利要求1所述的管道气流压力能回收发电模块，其特征在于:所述的气流压力能回收发电模块中包括有三台以上的气体发动机，各气体发动机之间为相互独立设置、通过联轴器相互串联和通过同步装置以同步同向转动三种形式中的至少两种形式设置。
6.如权利要求1所述的管道气流压力能回收发电模块，其特征在于:当所述做功气流通道和通路气流通道均为两路以上时，各类通道集中为一侧设置。
7.如权利要求1所述的管道气流压力能回收发电模块，其特征在于:所述的前后端侧壁通过法兰与外气体管道实现连接。
【文档编号】F03G7/00GK203560048SQ201320582175
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】姚其槐, 姚镇 申请人:北京星旋世纪科技有限公司