一種向天然氣中摻混醇基燃料的預(yù)熱混合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及能源燃料領(lǐng)域，具體涉及一種向天然氣中摻混醇基燃料的預(yù)熱混 合裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的燃機(jī)電廠中一般使用單一燃料進(jìn)行燃燒，如天然氣或者燃油。與天然氣及 油相比，甲醇等醇基燃料在某些方面似乎更是燃?xì)廨啓C(jī)理想的燃料：其可以實(shí)現(xiàn)更高的效 率，更大的功率輸出；在同樣的透平進(jìn)口溫度下，醇基燃料的燃燒溫度低（由于火焰溫度較 低)，所以其燃燒具有較低的N0X排放。由于醇基燃料中硫含量非常低，因此基本沒(méi)有502的 排放問(wèn)題。此外，醇基燃料燃燒干凈，使得透平部件的清洗次數(shù)大大減少，有助于降低維護(hù) 費(fèi)用。在天然氣中摻混醇基燃料可改善天然氣的燃燒效果，可以提高燃燒效率，降低廢氣污 染排放，降低儀器部件維護(hù)成本。
[0003] 常溫常壓下，天然氣為氣態(tài)，醇基燃料為液態(tài)，如何用一種簡(jiǎn)單易行的裝置和方法 將兩種物理性質(zhì)差異明顯的燃料均勻混合是首先要解決的問(wèn)題。目前尚未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種向天然氣中摻混醇基燃料的預(yù)熱混合 裝置，該裝置可以將醇基燃料氣化后與天然氣均勻混合，且能保證在混合過(guò)程中不發(fā)生凝 結(jié)。
[0005] 上述目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種向天然氣中摻混醇基燃料的預(yù)熱混合裝置，包括燃料管道和加熱單元；燃料 管道按天然氣流向依次包括天然氣管道段、收縮段、高速混合段、擴(kuò)張段、低速混合段和噴 嘴，高速混合段近收縮段一端分支設(shè)有醇基燃料管道段；加熱單元包括設(shè)于天然氣管道段 的第一加熱器，設(shè)于醇基燃料管道段的第二加熱器和設(shè)于低速混合段的第三加熱器。其中， 天然氣管道段進(jìn)口端連接天然氣供氣系統(tǒng)，醇基燃料管道段進(jìn)口端連接醇基燃料供氣系 統(tǒng)。
[0007] 進(jìn)一步地，該裝置還包括控制單元、溫度測(cè)定單元和壓力測(cè)定單元，溫度測(cè)定單元 包括設(shè)于天然氣管道段上位于第一加熱器與收縮段之間的第一溫度計(jì)，設(shè)于醇基燃料管道 段上位于第二加熱器與高速混合段之間的第二溫度計(jì)，設(shè)于低速混合段近擴(kuò)張段一端的第 三溫度計(jì)和設(shè)于低速混合段末端的第四溫度計(jì)；壓力測(cè)定單元包括設(shè)于低速混合段近擴(kuò)張 段一端的壓力計(jì)，所述加熱單元、溫度測(cè)定單元及壓力測(cè)定單元分別與控制單元連接。
[0008] 進(jìn)一步地，天然氣管道段與高速混合段的內(nèi)徑之比為（3~4):1。天然氣管道段與高 速混合段的內(nèi)徑比例關(guān)系到高速混合段的氣體流速，決定了天然氣與氣態(tài)的醇基燃料在高 速混合段的混合效果。這一比例過(guò)大（即天然氣管道段內(nèi)徑一定時(shí)，高速混合段內(nèi)徑過(guò)?。?會(huì)導(dǎo)致高速混合段氣體流速過(guò)高，天然氣與氣態(tài)的醇基燃料不能在此段充分混合就進(jìn)入擴(kuò) 張段；這一比例過(guò)小（即天然氣管道段內(nèi)徑一定時(shí)，高速混合段內(nèi)徑過(guò)大）又不能明顯提高 天然氣進(jìn)入高速混合段后的流速，不能起到使天然氣和氣態(tài)醇基燃料高速混合的作用。
[0009] 進(jìn)一步地，高速混合段的長(zhǎng)度與內(nèi)徑之比為（150~180):1。在高速混合段內(nèi)徑一定 的前提下，該參數(shù)關(guān)系到高速混合段的長(zhǎng)度，過(guò)短會(huì)降低高速混合的時(shí)間，影響摻混效果； 過(guò)長(zhǎng)會(huì)增加氣態(tài)醇基燃料凝結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0010]進(jìn)一步地，高速混合段與低速混合段的長(zhǎng)度之比為（3~5) :1。在高速混合段長(zhǎng)度 一定的前提下，該參數(shù)關(guān)系到低速混合段的長(zhǎng)度。低速混合段過(guò)短會(huì)降低低速混合的時(shí)間， 影響摻混效果；過(guò)長(zhǎng)浪費(fèi)管道，還會(huì)增加氣態(tài)醇基燃料凝結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0011] 進(jìn)一步地，第一加熱器和第二加熱器為油浴加熱裝置，經(jīng)過(guò)油浴加熱裝置的天然 氣管道和醇基燃料管道呈螺旋狀。螺旋狀有助于管道內(nèi)燃料快速均勻的加熱。
[0012] 本實(shí)用新型的有益效果：
[0013] (1)通過(guò)加熱器將醇基燃料氣化，以氣體的形式摻混進(jìn)天然氣，從而保證混合燃?xì)?的連續(xù)性和均勻性，實(shí)現(xiàn)了將物理性質(zhì)差別顯著的兩種燃料摻混的目的；
[0014] (2)通過(guò)高速混合和低速混合兩種混合方式，能保證氣態(tài)的醇基燃料和天然氣進(jìn) 行均勻摻混，保證了混合燃?xì)獾木鶆蛐院途恍裕?br>[0015] (3)通過(guò)在低速混合段設(shè)置加熱器，能保證氣態(tài)的醇基燃料與天然氣摻混進(jìn)入低 速混合段時(shí)不會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)，保證混合燃?xì)庠谶M(jìn)入噴嘴前都能維持在氣態(tài)，且均勻、均一；
[0016] (4)本實(shí)用新型提供的向天然氣中摻混醇基燃料的方法能保證醇基燃料和天然氣 在氣態(tài)下進(jìn)行混合，且不會(huì)在混合過(guò)程中出現(xiàn)凝結(jié)，摻混效果好且容易實(shí)現(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1:摻混裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0019] 實(shí)施例1:向天然氣中摻混醇基燃料的預(yù)熱混合裝置和方法
[0020] 如圖1，一種向天然氣中摻混醇基燃料的裝置，包括燃料管道、加熱單元、溫度測(cè)定 單元和壓力測(cè)定單元；燃料管道按天然氣流向依次包括天然氣管道段1、收縮段2、高速混 合段4、擴(kuò)張段5、低速混合段6和噴嘴7,高速混合段4近收縮段2 -端分支設(shè)有醇基燃料 管道段3 ;加熱單元包括設(shè)于天然氣管道段的油浴加熱裝置8,設(shè)于醇基燃料管道段的油浴 加熱裝置9和設(shè)于低速混合段的通電加熱片10,加熱片10包裹在管道上；溫度測(cè)定單元包 括設(shè)于天然氣管道段上位于第一加熱器8與收縮段2之間的第一溫度計(jì)T1，設(shè)于醇基燃料 管道段3上位于第二加熱器9與高速混合段4之間的第二溫度計(jì)T2,設(shè)于低速混合段6近 擴(kuò)張段5 -端的第三溫度計(jì)T3和設(shè)于低速混合段6末端的第四溫度計(jì)T4 ;壓力測(cè)定單元 包括設(shè)于低速混合段6近擴(kuò)張段5 -端的壓力計(jì)P。加熱單元、溫度測(cè)定單元及壓力測(cè)定單 元分別與控制單元連接。
[0021] 加熱后的天然氣從內(nèi)徑為9. 5mm天然氣管道段1流入，后進(jìn)入收縮段2,速度變大， 氣態(tài)的醇基燃料在燃料壓力源的壓力下沿醇基燃料管道段3 (內(nèi)徑3_)進(jìn)入收縮段2,與天 然氣在高速混合段4 (內(nèi)徑3_)高速混合，再進(jìn)入擴(kuò)張段5。之后混合燃料在低速混合段 6 (9. 5mm內(nèi)徑)繼續(xù)充分混合后進(jìn)入噴嘴7燃燒。高速混合段4的長(zhǎng)度為0. 5m，擴(kuò)張段5 長(zhǎng)度為0. 3m，低速混合段6長(zhǎng)度為2m。操作過(guò)程中，控制T1的溫度數(shù)值為150~170°C，T2 的溫度數(shù)值為180~190°C，T3的溫度數(shù)值為95~105°C，T4的溫度數(shù)值為70~90°C，控制低速 混合段6近擴(kuò)張段一端的壓力計(jì)的壓力P在0. 103~0. llOMpa范圍內(nèi)?？刂芓2的溫度數(shù)值 為180~190°C，一方面保證醇基燃料能夠完全氣化，另一方面保證氣化后的醇基燃料不會(huì)凝 結(jié)；控制T1的溫度數(shù)值為150~170°C的目的在于保證天然氣能處于一定的溫度，防止與醇 基燃料混合后導(dǎo)致氣化后的醇基燃料凝結(jié)?？刂芓4的溫度數(shù)值為70~90°C可以保證混合后 的燃料在進(jìn)入噴嘴7前不出現(xiàn)凝結(jié)，保證在低速混合段6 -直處于完全氣化狀態(tài)。控制低 速混合段壓力計(jì)的壓力數(shù)值在〇? 103~0. llOMpa范圍內(nèi)，是為了讓低速混合段管道壓力微 大于低速混合段管道出口處的環(huán)境大氣壓（0.1 Mpa)，這樣混合氣體在經(jīng)歷一定長(zhǎng)度的低速 混合段的管道流動(dòng)損失之后，既可以達(dá)到繼續(xù)充分混合的目的又可以達(dá)到克服流動(dòng)阻力與 空氣在噴嘴處匯合的目的。由于整個(gè)裝置在大氣環(huán)境下運(yùn)行，裝置內(nèi)部的壓力也沒(méi)必要設(shè) 置過(guò)高(否則對(duì)設(shè)備要求會(huì)很高，增加成本)。因此，0. 103~0. llOMpa范圍較為合適。第三溫 度計(jì)的溫度數(shù)值選擇在95~105°C，是因?yàn)榛旌虾蟮臍怏w燃料還將在一定長(zhǎng)度的低速混合段 流動(dòng)并且散熱，雖然低速混合段設(shè)有加熱裝置，但由于低速混合段的內(nèi)部換熱表面積較大， 很容易降溫到完全蒸發(fā)溫度以下，為了充分保證燃料最終出口處的溫度在70~90°C不發(fā)生 凝結(jié)，所以把第三溫度計(jì)的溫度數(shù)值選擇在該范圍。
[0022] 在上述裝置和方法的基礎(chǔ)上，保持和基準(zhǔn)工況（BasePoint，即純天然氣）相同的 熱負(fù)荷，分別摻