CN102173415A - 一种直燃式高压输出型船用惰性气体发生器 - Google Patents

Abstract

本发明为一种直燃式高压输出型船用惰性气体发生器，包括燃烧头、点火枪、除雾器、燃烧室、冷却水套和洗涤塔，通过燃油泵和风机，把一定比例的燃油和空气送入燃烧室内，在燃烧室内充分燃烧后，产生的气体经过洗涤塔的洗涤、冷却、氧气分析仪测量达标后，进入惰气输送管，其特征在于：所述的燃烧头包括空气室、燃油喷嘴、空燃比调节机构和旋流片，燃烧头通过法兰和燃烧室的一端连接装配在一起；燃烧室采用卧式圆筒形结构，洗涤塔装置在燃烧室另一端侧上表面，两者设置成一整体组合焊接结构。本发明装置采用高压供风方式，在后续管路中无需加装加压设备，具有高效、可靠、结构紧凑、易安装维护的特点。

Description

一种直燃式高压输出型船用惰性气体发生器

技术领域

本发明涉及一种惰性气体发生器，特别是一种直燃式高压输出型船用惰性气体发生器，应用于液货船以及化学品船上。

背景技术

按照国际海事组织（IMO）的定义，惰性气体是指含氧量很低，不足以使碳氢化合物燃烧的一种气体或多种气体的混合体。燃烧三要素包括可燃物、氧气和热源，缺少任何一项，燃烧或者爆炸都不会发生。因此，向货油舱内注入惰性气体，可以使货油舱内的气体惰化，从而防止爆炸的发生。1974年的SOLAS公约以及1981年通过的修正案明确规定：凡装运闪点不超过60℃的油品，载重量为2万DWT以上的油船、原油船以及其他油类的船舶和载运液化气、某些化学品的船舶，必须装设惰性气体系统。

目前，船舶上采用的惰性气体系统一般有以下几种类型：（1）烟道气惰性气体系统，利用穿上锅炉的烟气，经过洗涤塔对其冷却、除硫、除尘后，通过甲板水封送至惰气总管，然后分配到各个货油舱内。（2）多功能惰性气体系统，即可以作为烟气惰性气体装置使用，还可以把柴油机或者燃气轮机排出的废气再次燃烧，产生合格的惰性气体。（3）惰性气体发生器系统，通过燃烧一定比例的船用柴油或者重油，经过洗涤塔冷却、除尘后，通过甲板水封进入惰气总管，然后分配到各个货油舱内，甲板水封可以防止货油舱内惰气或者油气压力过低时，油气倒流回惰性气体系统。

中国专利申请号【200910035063.X】公开了一种利用锅炉废气产生惰性气体的船用惰性气体系统，但是由于烟气惰性气体质量不高，仅适用于原油船的防燃防爆。韩国专利【KR20100037506】也是公开了一种烟道废气产生惰性气体的系统，不适用于化学品运输船舶。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术的缺陷，公开一种结构紧凑，性能安全可靠，组成结构合理，运行平稳高效，安装维护方便的直燃式高压输出型船用惰性气体发生器。

本发明是这样实现的：一种直燃式高压输出型船用惰性气体发生器，主要包括燃烧头，燃烧室，支座，喷淋喷嘴，旋流片，燃油喷嘴，点火枪，调压阀，空然比调节片，除雾器，冷却水套等。通过燃油泵和风机，把一定比例的燃油和空气送入燃烧室内，在燃烧室内充分燃烧后，产生的气体经过洗涤塔的洗涤、冷却、氧气分析仪测量达标后（氧含量在1～4%之间），进入惰气输送管，其特征在于：所述的燃烧头包括空气室、燃油喷嘴、空燃比调节机构和旋流片，燃烧头通过法兰和燃烧室的一端连接装配在一起；燃烧室采用卧式圆筒形结构，洗涤塔装置在燃烧室另一端侧上表面，两者设置成一整体组合焊接结构。所述的燃烧头安装有空燃比调节机构，所述的空燃比调节机构包括调压阀和调节片。所述的燃烧头内部安装有旋流片。所述的燃烧室外壁安装有同轴心的冷却水套。所述的燃烧室另一端侧上表面焊接有洗涤塔，洗涤塔的上部安装有除雾器，洗涤塔壳体外壁的上部安装有高温报警器和高压报警器，洗涤塔壳体下的燃烧室外壁安装有高液位报警器。所述的氧气分析仪包括固定式和便携式氧气分析仪。

燃料使用船用0号柴油，通过齿轮泵直接供油，经调压器调压后供燃烧部分使用。依据可靠性的要求，采用一用一备两套油泵，构成供油泵组，提供高压燃料油的供应，压力供应范围为0.7～3.5MPa，采用调压阀和空燃比调节片实现负荷的调节。空气供给部分主要是风机及相关阀件，依据可靠性的要求，采用一用一备两台风机，从而保证空气的可靠供给。燃烧部分是惰性气体发生器系统的核心部分，其燃烧的效果如何，直接影响到系统的功能性及可靠性，根据功能，应包含点火、燃烧、负荷调节、火焰检测、烟气分析等。在点火部分为保证可靠点火，采取点火枪的方式点火，通过火炬将主火焰点燃，减少由于未点燃而造成的油污排放；火焰检测采用可靠性更高的UV探头监测； 采用径向风产生旋流，稳定火焰，防止脱火；在燃烧全过程中，当进行负荷调节时，通过调节机构保证空燃比不变，进而确保烟气中氧的含量符合设备系统的要求。惰气的供给除保证浓度要求外，还必须保证在一定的温度范围内，否则同样易引起爆炸，考虑成本及应用，采用海水直接喷淋冷却方式，因此将产生大量的水汽，需在出口部分设置网状除雾器，进行除汽处理。

本发明的有益效果是：采用高压供风方式，使装置在燃烧室产生惰性气体的同时，具有足够的压力，使惰性气体可直接供给下游使用，而在后续管路中无需加装加压设备；空燃比调节机构采用“负荷跟踪技术”，实现了根据负荷需要自动调节燃烧负荷的功能，在全工作范围内，保证空燃比，提高了燃料的利用率，起到节约能源的目标；燃烧头采用旋流片实现“强旋流火焰稳定技术”提高了高压燃烧室火焰稳定的效果，使惰性气体发生器在全负荷范围内无脱火、回火现象，燃烧充分，达到了环保排放的目标；采用氧含量实时检测控制，确保系统的安全可靠。

附图说明

图1  是本发明工作流程图。

图2  是本发明的结构示意图。

图3  是本发明的剖视图。

图4  是本发明燃烧头结构示意图。

图5  是本发明旋流片示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

根据附图1～5，一种直燃式高压输出型船用惰性气体发生器，包括风机1，油泵2，燃烧头3，燃烧室4，洗涤塔5，点火枪6，喷淋喷嘴7，除雾器8，调压阀9，空燃比调节机构10，空气室11，燃油喷嘴12，旋流片13，观火镜14，高液位报警器15，高温报警器16，高压报警器17，冷却水套18，支架19和出水管20。

本发明具体工作过程如下：外部空气通过风机1被吸入焊接在燃烧头3上部的空气室11内，通过旋流片13的作用，高速旋转的空气进入燃烧室4内。燃油泵2把燃油通过燃油喷嘴12送入燃烧室4，燃烧室4内形成高速旋转的空气和雾化燃油的混合物。此时，固定在燃烧室4上部的点火枪6点燃空气和燃油的混合物，使其在燃烧室4内充分燃烧。观火镜14安装在燃烧头3的侧面，通过观火镜14可以随时了解燃烧室4内的燃烧状况。调压阀9和调节片10组成空燃比调节机构，通过调节调压阀9和空燃比调节机构10可以实现自动调节燃烧负荷的功能，在全工作范围内提高燃料的利用率，保证充分的燃烧。燃烧头3通过法兰连接安装在燃烧室4一端，燃烧室4焊接固定在支座18上面，洗涤塔5与燃烧室4为一体化设计，通过焊接组合成一体，冷却水套17与燃烧室4同轴心并焊接有螺旋套管，冷却水套17在整个燃烧过程中不断通入海水，起到冷却燃烧室4外壁的作用。燃烧后的混合气体主要成份为氮气及二氧化碳，还有少量的二氧化硫、一氧化碳。同时喷淋喷嘴7产生雾化后的水和燃烧室4中燃烧产生的混合气体形成对流，可以进一步冷却惰性气体，并洗涤吸收其中的二氧化硫和一氧化碳。位于洗涤塔5顶部的除雾器8可以除去冷却后混合气体中的水分，使进入惰性总管的气体为干性气体。出水管 20通过法兰和冷却水套17连接，把冷却水套内的水排到洗涤塔5下方的排水管中。在洗涤塔5的下方安装有一个高液位报警器15，燃烧过程中喷淋喷嘴7和冷却水套18的水需要及时排放掉，如果水位过高，则会漫过燃烧室造成系统故障。高液位报警器15的作用即在液位过高时，发出报警使整个系统停止。在洗涤塔5的上方安装有高温报警开关16和高压报警开关17，随时检测发生器产生的惰气压力和温度，使其保持在安全范围之内。

Claims (6)

1.一种直燃式高压输出型船用惰性气体发生器，包括燃烧头、点火枪、除雾器、燃烧室、冷却水套和洗涤塔，通过燃油泵和风机，把一定比例的燃油和空气送入燃烧室内，在燃烧室内充分燃烧后，产生的气体经过洗涤塔的洗涤、冷却、氧气分析仪测量达标后，进入惰气输送管，其特征在于：所述的燃烧头包括空气室、燃油喷嘴、空燃比调节机构和旋流片，燃烧头通过法兰和燃烧室的一端连接装配在一起；燃烧室采用卧式圆筒形结构，洗涤塔装置在燃烧室另一端侧上表面，两者设置成一整体组合焊接结构。

2.根据权利要求 1 所述的一种直燃式高压输出型船用惰性气体发生器，其特征在于：所述的燃烧头安装有空燃比调节机构，所述的空燃比调节机构包括调压阀和调节片。

3.根据权利要求 1或2 所述的一种直燃式高压输出型船用惰性气体发生器，其特征在于：所述的燃烧头内部安装有旋流片。

4.根据权利要求 1 所述的一种直燃式高压输出型船用惰性气体发生器，其特征在于：所述的燃烧室外壁安装有同轴心的冷却水套。

5.根据权利要求 1 所述的一种直燃式高压输出型船用惰性气体发生器，其特征在于：所述的燃烧室另一端侧上表面焊接有洗涤塔，洗涤塔的上部安装有除雾器，洗涤塔壳体外壁的上部安装有高温报警器和高压报警器，洗涤塔壳体下的燃烧室外壁安装有高液位报警器。

6.根据权利要求 1 所述的一种直燃式高压输出型船用惰性气体发生器，其特征在于：所述的氧气分析仪包括固定式和便携式氧气分析仪。

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