CN106015936A - 一种便携式燃气置换装置及置换方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种便携式燃气置换装置及置换方法，所述装置包括筒体，所述筒体内与进气端连接处设置有气体过滤器、筒体内与出气端连接处设置有除雾器，所述筒体的出气端连接紊流发生器且所述紊流发生器与所述除雾器相连通，所述筒体的进气端可同时连接多个气瓶；置换方法为：气体进入气体过滤器对气体中的固体杂质进行过滤；过滤后的气体经过筒体使液体杂质粘附在筒体内壁，然后进入除雾器进一步去除气体中的微小液滴；过滤后的气体进入紊流发生器，使气流扰动加剧，由紊流发生器流出的气体进行燃气置换。本申请解决了更换气瓶造成供气中断、供气压力波动大以以及气体中杂质进入置换管道造成管道腐蚀甚至产生冰堵的问题，驱替效果好。

Description

一种便携式燃气置换装置及置换方法

技术领域

本申请属于燃气置换技术领域，具体地说，涉及一种便携式燃气置换装置，还涉及一种燃气置换方法。

背景技术

在现代城市燃气维修施工、维修以及检测过程中势必会造成空气滞留在管线中，由于天然气的密度小，相对密度一般为0.6左右，管道中的天然气和空气就会因密度差异发生分层现象，天然气在管道上部，空气在管道下部，滞留在供气管道内的空气中的氧气与天然气混合，有可能达到爆炸临界值，从而发生爆炸，造成巨大的经济损失和人员伤亡，其影响将非常恶劣。因而需要对供气管道中的气体进行置换(注：维修、检测施工前需要置换的是管道中的天然气，施工后需要置换的是管道中的空气)，目前主要有直接置换、间接置换、阻隔置换三种置换方式，各种方式的优缺点如下：

直接置换操作简便、经济；但置换必然会一部分天然气与空气直接接触，产生的混合气体很容易在外界因素诱发下(如管道内的钢渣、金属颗粒的滚动等)产生爆炸，危险性较大。

间接置换就是采用其它惰性气体置换出管道内的气体。此方法优点是可靠性好、安全系数高、成功率也高；但是缺点是换气时间长，工作量大，用于长管道时经济性较差。

阻隔置换是采用隔离设备将置换气体与驱替气体隔离，优点是经济性、安全性优势明显；缺点是技术要求高、操作难度大、对管线承压能力要求高，需采用专用加压设备，不方便携带。

在城市燃气施工实践表明，出于安全等因素考虑，城市燃气施工一般不采用直接置换；阻隔置换由于设备巨大，技术要求高、操作难度大、耗时长，城市燃气现场施工亦不采用；城市燃气施工现场一般采用间接置换的方式对燃气管道内的空气进行置换。

通过查阅相关资料和文献发现：燃气置换主要采用，如N₂、CO₂、He等惰性气体，最常采用的是N₂。目前市面上没有专门针对燃气管道间接置换的专门装置，现场施工一般直接将氮气瓶与管线连接，采用N₂气瓶供气的方式，如图1所示。气瓶标定是15Mpa，一般充装到12Mpa。常见的40L气瓶放出后相当于标准状态下约7m³，通常一瓶不能满足气体置换要求，需要更换氮气瓶，然而更换气瓶会造成供气中断，有可能导致N₂和空气重新混合，甚至发生回流；为了要达到良好的驱替效果，势必需要消耗更多的N₂，长此以往造成N₂的巨大大浪费。这种置换方式，由于气瓶中的气体减少、压力降低，造成供气压力逐渐降低、波动，换气时间长，工作量大，驱替效果不佳。

另外，现有技术氮气中的液体和微小的固体杂质会随着N₂进入置换管道，可能发生液体析出，对管道造成腐蚀，甚至因温度变化产生冰堵(冰堵由于压力降低引起温度或温度降低到临界点形成的天然气水合物堵塞管道)等问题。

发明内容

有鉴于此，本申请针对燃气置换中更换气瓶造成供气中断、供气压力波动大以以及气体中杂质进入置换管道造成管道腐蚀甚至产生冰堵的问题，提供了一种便携式燃气置换装置，供气压力稳定、气体压力波动小，可避免液体进入管道对管道产生腐蚀及产生冰堵，驱替效果好。

为了解决上述技术问题，本申请公开了一种便携式燃气置换装置，包括筒体，所述筒体内与进气端连接处设置有气体过滤器、筒体内与出气端连接处设置有除雾器，所述筒体的出气端连接紊流发生器且所述紊流发生器与所述除雾器相连通，所述筒体的进气端可同时连接多个气瓶；

由于筒体具有一定体积，当其中一个气瓶停止供气时筒体内压力基本维持不变，避免更换气瓶产生压力波动；经气体过滤器、筒体和除雾器对气体中固体及液体杂质的过滤，避免了杂质进入置换管道中对管道造成腐蚀，甚至产生冰堵。

进一步地，所述气体过滤器为一根管壁上分布有若干小孔的圆管。

进一步地，所述除雾器包括一根管壁上均匀分布有若干割缝的圆管，所述管壁上均匀分布有若干割缝的圆管外缠绕有塑料丝。

进一步地，所述紊流发生器包括两根直径不等相嵌套的圆管，直径较小的圆管管壁上随机分布有小孔，且小孔方向与气体流向呈一定夹角。

进一步地，所述筒体的进气端通过接头连接高压软管，所述高压软管与气瓶相连，所述接头包括但不限于：直接接头、三通接头、四通接头。

进一步地，还包括：保护外罩，所述保护外罩套于所述筒体外，所述保护外罩两端设置有粘连扣，所述保护外罩上设置有手提带，所述保护外罩上还设置有工具袋，所述保护外罩底部设置有支座。

进一步地，还包括：安全阀，所述安全阀与所述筒体相连接。

进一步地，还包括：调压阀，所述调压阀与所述筒体的出气端连接，所述调压阀位于所述除雾器与所述紊流发生器之间。

本申请还公开了一种燃气置换方法，包括以下步骤：

步骤1，筒体连接多个气瓶，气体通过高压软管与连接头由进气端进入筒体内的气体过滤器，气体过滤器对气体中的固体杂质进行过滤避免固体杂质进入置换管道中；

步骤2，经过气体过滤器过滤后的气体经过筒体使液体杂质粘附在筒体内壁，然后进入除雾器进一步去除气体中的微小液滴；避免了液体杂质进入置换管道中对管道造成腐蚀，甚至产生冰堵；

步骤3，经过除雾器过滤后的气体由出气端经减压阀进入紊流发生器，使气流扰动加剧，由紊流发生器流出的气体进行燃气置换。

进一步地，还包括：当筒体内压力超过规定值时，开启安全阀向筒外排放气体避免压力过大造成筒体损坏。

与现有技术相比，本申请可以获得包括以下技术效果：

(1)本申请便携式燃气置换装置，由于筒体具有一定体积，且可以同时与多个气瓶相连，当其中一个气瓶停止供气时筒体内压力基本维持不变，克服了气瓶供气因为更换N₂瓶造成供气中断和压力明显变化的缺点，操作简单、携带方便，而且同时可以与多个气瓶相连也可以与氮气发生车相连，以满足不同的驱替要求，具有较强的适应能力；

(2)本申请设置气体过滤器和除雾器，气体过滤器可以有效地将N₂中携带的固体杂质过滤，进入筒体的N₂由于压力降低，促使其中含有的水蒸气等液体杂质析出，在重力作用下粘附在筒体内壁，除雾器可以使N₂中的液体杂质进一步析出；因而避免了N₂中的液体和微小的固体杂质会随着N₂进入置换管道，可能发生液体析出，对管道造成腐蚀，甚至因温度变化产生冰堵(冰堵由于压力降低引起温度或温度降低到临界点形成的天然气水合物堵塞管道)等问题；

(3)本身申请通过设置紊流发生器，使气流扰动加剧，制造紊流效应，消耗N₂少，驱替时间短，驱替效果好；

(4)本申请克服了现有技术换气时间长，工作量大的缺点，长期使用可有效节约成本，经济效益明显，且携带使用方便，操作简单。

当然，实施本申请的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是常规燃气置换方式示意图；

图2是本申请实施例便携式燃气置换装置的结构示意图；

图3是本申请实施例便携式燃气置换装置的保护外罩结构示意图。

图中，1-筒体，2-气体过滤器，3-除雾器，4-调压阀，5-紊流发生器，6-第一压力表，7-安全阀，8-第二压力表，9-保护外罩，901-粘连扣，902-手提带，903-工具袋，904-支座，10-塑料丝，11-第一高压软管，12-第二高压软管，13-第三高压软管。

具体实施方式

以下将配合实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本发明一种便携式燃气置换装置，参见图2，包括包括筒体1，所述筒体1内与进气端连接处设置有气体过滤器2、筒体1内与出气端连接处设置有除雾器3，所述气体过滤器2的设置方向与气体流入方向相一致，所述除雾器3的设置方向与气体流出方向相一致，所述筒体1的出气端连接紊流发生器5且所述紊流发生器5与所述除雾器3相连通，所述筒体1的进气端可同时连接多个气瓶。

进一步地，所述筒体1的进气端通过接头连接第一高压软管11，第一高压软管11与气瓶相连，高压软管具有一定的承压能力，其主要起连接作用，建立气流流动通道，所述进气端与所述接头之间设置有第一阀门，所述第一高压软管11上设置有第二阀门，所述接头包括但不限于：直接接头、三通接头、四通接头。

优选的，筒体1采用耐压橡胶制作而成；使用前需要先对筒体1进行充气和调压，达到驱替对压力和气流的要求。

筒体1的主要作用是储存气体，其上有两个或两个以上进气口，与接头配合可同时与多个气瓶连接，为驱替提高稳定气源和压力，以满足不同的施工需要；现场施工时一般同时接多个N₂瓶备用，当其中一个氮气瓶压力低于调压阀设置的压力时，气瓶停止供气；此时可打开备用气瓶继续供气，由于筒体1具有一定体积，当气瓶停止供气时筒体1内压力基本可维持不变；这就避免了更换气瓶造成压力变化，产生压力波动。此外还可以使N₂中的水等液体杂质析出，避免对驱替产生影响。另外还可以暂时储存析出的液体杂质。

进一步地，所述气体过滤器2为一根管壁上均匀分布有若干小孔的钢管，其材质具有一定的耐腐蚀和低温能力；优选的，所述小孔的孔径为2mm。其中，所述气体过滤器2根据需要设置N个，N为大于等于1的整数。

气体过滤器2的主要作用：一是改变N₂流向，使N₂流向不一致防止N₂分层，可将其内部含有的微量空气驱替出筒体1，以避免其内部含有的空气对燃气管道造成影响；二是管壁上的若干小孔具有过滤作用，可过滤N₂以及连接管汇中的固体杂质，避免其对驱替产生影响。

进一步地，所述除雾器3包括一根管壁上均匀分布有若干割缝的钢管，优选的，割缝长度为1mm；所述管壁上均匀分布有若干割缝的钢管外缠绕有塑料丝10。

除雾器3最主要的作用是对气体中的较小液滴进行进一步过滤，液滴在此碰撞、凝聚最后结合成较大液滴下沉至筒体1底部，避免液滴进入置换管汇驱替管汇造成影响。

进一步地，所述紊流发生器5包括两根直径不等相嵌套的圆管，直径较小的圆管管壁上随机分布有小孔，且小孔方向与气体流向呈一定夹角。

例如，外管采用直径5cm的钢管，内管采用直径2cm的钢管，内管与外管嵌套在一起，内管管壁上随机分布有2mm的小孔。

优选的，所述夹角不大于45°，以避免造成较大的压力损失。

紊流发生器5的主要作用是使气体从内管管壁各小孔流出，从而使气流扰动加剧，制造紊流效应，配合安全流速可起到良好的驱替效果。

具体地，紊流发生器5的一端通过第二高压软管12连接出气端，紊流发生器5的另一端连接第三高压软管13，所述第三高压软管13上靠近紊流发生器5一端设置有第三阀门、远离紊流发生器5一端设置有第一压力表6。第一压力表6用于检测压力变化，及时根据压力变化更换气瓶及根据驱替要求设置驱替压力及流量，当压力低于最低设置压力或高于最高设置压力时进行报警。

进一步地，还包括：安全阀7，所述安全阀7与所述筒体1相连通，所述安全阀7与所述筒体1之间还连接有第二压力表8，用于检测筒体1内压力变化，所述安全阀7与所述第二压力表8之间设置有第四阀门。

安全阀7处于常闭状态，当筒体1内压力升高超过规定值时，开启安全阀7向筒外排放气体来防止筒体1内压力超过规定数值，其作用是保护筒体1，避免压力过大造成筒体1损坏。其中，安全阀7开启的压力值可自行设定，最小开启压力应低于筒体1的最大承压能力。

进一步地，还包括：调压阀4，所述调压阀4与所述筒体1的出气端连接，所述调压阀4位于所述除雾器3与所述紊流发生器5之间。调压阀4的作用是调节供气压力，具有压力检测、流量计量及显示功能，可根据置换施工要求调节气体压力以满足驱替需要。

进一步地，参见图3，还包括：保护外罩9，所述保护外罩9套于所述筒体1外，所述保护外罩9两端设置有粘连扣901，所述保护外罩9上设置有手提带902，所述保护外罩9上还设置有多个工具袋903，所述保护外罩9底部设置有支座904。

具体地，保护外罩9是一个大小比筒体1略的大圆柱体，其作用是套在筒体1外部保护和固定筒体1，避免筒体1被外界的尖锐物损坏。亦可防止筒体1压力超过最大承压能力发生爆炸给工作人员造成伤害，和安全阀7一起构成双保险。

保护外罩9可随意拆卸，其上设置有工具袋903，驱替结束后可将压力表等部件拆卸下来放于其中，防止损坏和避免丢失；驱替结束后，可将筒体1内气体排尽后直接对折采用粘连扣901固定，这样所占空间小，携带方便。

一种燃气置换方法，包括以下步骤：

步骤1，筒体1连接多个气瓶，N₂通过第一高压软管11与连接头由进气端进入气体过滤器2；

气体过滤器2对N₂中含有固体杂质进行过滤；由于气体过滤器2的孔径分布方向各异可以使筒体1中含有的微量空气与N₂充分混合流动，避免发生分层；

步骤2，经过气体过滤器2过滤后的N₂流经筒体1进入除雾器3；

筒体1具有一定的体积可以起到缓冲的作用，一方面可以避免N₂瓶更换时产生压力波动，另一方面N₂由气体过滤器2上的小孔进入筒体1后由于压力发生变化使N₂含有的水蒸气析出，在重力作用下发生分层，附着在筒体1内壁；

N₂中含有的液滴在除雾器3中发生碰撞、凝聚，最后结合成较大液滴，在重力作用下，下沉到筒体1底部，N₂通过除雾器3后液滴被进一步除去，从而避免了N₂中含有的水等液体杂质进入所需置换的管汇，对供气管道造成腐蚀等影响；

步骤3，经过除雾器3过滤后的N₂由出气端经调压阀4进入紊流发生器5，使气流扰动加剧，再配合安全驱替速度可以起到良好的驱替效果，由紊流发生器5流出的N₂经过第三高压软管13进入燃气管道中进行燃气置换。

进一步地，还包括：对筒体1进行充气和调压，达到驱替对压力和气流的要求。

进一步地，还包括：当筒体1内压力超过规定值时，开启安全阀7向筒外排放气体避免压力过大造成筒体1损坏。

本发明与现场直接采用N₂瓶进行置换的方式相比，具有明显的优势：一是可避免更换N₂瓶造成驱替气体供气中断，压力波动，大大减少N₂的使用量，具有经济效益；二是可同时与多个气瓶连接或气源连接满足不同施工对N₂流量和压力的要求，因而适应能力强；三是可将N₂中含有的固体和液体杂质进行过滤，避免其进入置换管道后液体析出对管道产生腐蚀和因温度变化产生冰堵，对供气造成影响。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定成分或方法。本领域技术人员应可理解，不同地区可能会用不同名词来称呼同一个成分。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分成分的方式。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种便携式燃气置换装置，其特征在于，包括筒体(1)，所述筒体(1)内与进气端连接处设置有气体过滤器(2)、筒体(1)内与出气端连接处设置有除雾器(3)，所述筒体(1)的出气端连接紊流发生器(5)且所述紊流发生器(5)与所述除雾器(3)相连通，所述筒体(1)的进气端可同时连接多个气瓶；

由于筒体(1)具有一定体积，当其中一个气瓶停止供气时筒体(1)内压力基本维持不变，避免更换气瓶产生压力波动；经气体过滤器(2)、筒体(1)和除雾器(3)对气体中固体及液体杂质的过滤，避免了杂质进入置换管道中对管道造成腐蚀，甚至产生冰堵。

2.如利要求1所述的一种便携式燃气置换装置，其特征在于，所述气体过滤器(2)为一根管壁上分布有若干小孔的圆管。

3.如利要求1所述的一种便携式燃气置换装置，其特征在于，所述除雾器(3)包括一根管壁上均匀分布有若干割缝的圆管，所述管壁上均匀分布有若干割缝的圆管外缠绕有塑料丝(10)。

4.如利要求1所述的一种便携式燃气置换装置，其特征在于，所述紊流发生器(5)包括两根直径不等相嵌套的圆管，直径较小的圆管管壁上随机分布有小孔，且小孔方向与气体流向呈一定夹角。

5.如利要求1所述的一种便携式燃气置换装置，其特征在于，所述筒体(1)的进气端通过接头连接高压软管，所述高压软管与气瓶相连，所述接头包括但不限于：直接接头、三通接头、四通接头。

6.如利要求1所述的一种便携式燃气置换装置，其特征在于，还包括：保护外罩(9)，所述保护外罩(9)套于所述筒体(1)外，所述保护外罩(9)两端设置有粘连扣(901)，所述保护外罩(9)上设置有手提带(902)，所述保护外罩(9)上还设置有工具袋(903)，所述保护外罩(9)底部设置有支座(904)。

7.如利要求1所述的一种便携式燃气置换装置，其特征在于，还包括：安全阀(7)，所述安全阀(7)与所述筒体(1)相连接。

8.如利要求1所述的一种便携式燃气置换装置，其特征在于，还包括：调压阀(4)，所述调压阀(4)与所述筒体(1)的出气端连接，所述调压阀(4)位于所述除雾器(3)与所述紊流发生器(5)之间。

9.一种燃气置换方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，筒体(1)连接多个气瓶，气体通过高压软管与连接头由进气端进入筒体(1)内的气体过滤器(2)，气体过滤器(2)对气体中的固体杂质进行过滤避免固体杂质进入置换管道中；

步骤2，经过气体过滤器(2)过滤后的气体经过筒体(1)使液体杂质粘附在筒体(1)内壁，然后进入除雾器(3)进一步去除气体中的微小液滴；避免了液体杂质进入置换管道中对管道造成腐蚀，甚至产生冰堵；

步骤3，经过除雾器(3)过滤后的气体由出气端经减压阀(4)进入紊流发生器(5)，使气流扰动加剧，由紊流发生器(5)流出的气体进行燃气置换。

10.如权利要求9所述的燃气置换方法，其特征在于，

还包括：当筒体(1)内压力超过规定值时，开启安全阀(7)向筒外排放气体避免压力过大造成筒体(1)损坏。