CN106179007B - 一种自动化碳氢燃料制气装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化碳氢燃料制气装置，包括控制柜、执行柜和碳氢燃料气化罐，所述的控制柜由固定架、两个罗茨风机、双向气管、水箱、检测计算机和PLC控制装置组成，所述的执行柜由柜体、气体采样仪、隔膜泵和碳氢燃料储罐组成，所述的柜体上还设置有若干采样管接口，所述的碳氢燃料气化罐由若干过滤板、漩涡形气化盘、内置螺旋加热管组成，所述的碳氢燃料气化罐的下部设置有进油管，上部设置有燃气排气管，所述的碳氢燃料气化罐的上端设置有安全防爆装置。本发明一种自动化碳氢燃料制气装置，安全性高、节能环保、使用寿命长、全自动控制，满足大气量燃烧场合的使用需求。

Description

一种自动化碳氢燃料制气装置

【技术领域】

本发明涉及碳氢燃料制气的技术领域，特别涉及一种自动化碳氢燃料制气装置。

【背景技术】

液态碳氢燃料经过气化后可用于需大气量的燃烧场合，如燃气锅炉、印染等行业，但并非局限于上述的使用燃气场合。

目前的碳氢燃料制气的原理：将除湿干燥后的空气打入液态碳氢燃料中，促使碳氢燃料气化，从而得到碳氢燃料与空气的混合气。气化的过程通常在一个气化器内实现。目前所使用的气化器通常包括一个罐体，罐体内设置有液态碳氢燃料，罐体的底部设置有鼓泡装置，罐体上设置有进气管和出气管，进气管的端部与鼓泡装置相连接。这就存在以下几个缺点：

1、由于碳氢燃料在储存罐中以液态形式存在，所以碳氢燃料在气化时会大量吸热，导致碳氢燃料的温度降低，影响气化的效果。由于碳氢燃料在温度较低地区，可能造成气化不完全，影响燃气浓度，同时导致气管结冰等情况；

2、目前的方案只有单个气源接入，局限性较大，无法调节输出燃气的浓度，在特定的场合需要的燃气浓度也不尽相同，可能造成浓度过低影响燃烧，或者浓度过高造成能源浪费。同时，单气源的可靠性以及维修等存在一定问题；

3.由于碳氢燃料是易燃易爆气体，因此需要监控气体泄漏和应对起火等状况，目前的方案缺少这些安全的设计；

4.目前的方案的自动化程度较低。

为了解决上述问题，有必要提出一种自动化碳氢燃料制气装置，使碳氢燃料气化更充分更安全，实现节能环保，延长设备的使用寿命，同时实现自动化控制，实现燃气输出浓度满足需大气量的燃烧场合。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种自动化碳氢燃料制气装置，其旨在解决现有技术中碳氢燃料制气自动化程度较低，安全性不足，碳氢燃料气化不完全，影响燃气浓度，易导致气管结冰情况，设备使用寿命短，维修不便的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出了一种自动化碳氢燃料制气装置，包括控制柜、执行柜和碳氢燃料气化罐，所述的控制柜由固定架、两个罗茨风机、双向气管、水箱、检测计算机和PLC控制装置组成，所述的执行柜由柜体、气体采样仪、隔膜泵和碳氢燃料储罐组成，所述的柜体上还设置有若干采样管接口，所述的碳氢燃料气化罐由若干过滤板、漩涡形气化盘、内置螺旋加热管组成，所述的碳氢燃料气化罐的下部设置有进油管，上部设置有燃气排气管，所述的碳氢燃料气化罐的上端设置有安全防爆装置。

作为优选，所述的两个罗茨风机分别固定安装于固定架的底部两侧，水箱固定安装于固定架的底部前端，所述的检测计算机和PLC控制装置均固定安装于固定架上，所述的两个罗茨风机的排气端均通过止回阀和开关阀分别与双向气管对应的进气端相连，所述的水箱上安装有若干加热棒，所述的水箱的补水端安装有浮子开关，所述的水箱内部还安装有水泵和水温传感器，所述的水箱外部还设置有出水口和进水口，所述的出水口与水泵连接，所述的进水口与水箱相连通，所述的出水口和进水口分别通过连接管与内置螺旋加热管的下端口、上端口连接，所述的PLC控制装置均与两个罗茨风机、加热棒、水温传感器、检测计算机控制连接。

作为优选，所述的止回阀一端与罗茨风机的排气端连接，另一端与开关阀的一端连接，开关阀的另一端与双向气管的进气端连接，所述的加热棒的数量为2个。

作为优选，所述的固定架的外围安装有面板，所述的面板上安装有显示屏、操作按键和安全报警灯，所述的显示屏、操作按键和安全报警灯均与PLC控制装置连接，所述的双向气管、出水口和进水口均位于面板之外。

作为优选，所述的进水口与内置螺旋加热管上端口之间连接有外置螺旋管。

作为优选，所述的气体采样仪、隔膜泵和碳氢燃料储罐均安装于柜体内部，所述的碳氢燃料储罐与隔膜泵连接，所述的隔膜泵通过连接管与碳氢燃料气化罐下部的进油管连接，所述的采样管接口均与气体采样仪连接，采样管接口的另一端通过采样管与碳氢燃料气化罐的内部连接，所述的气体采样仪与检测计算机通信连接，所述的PLC控制装置与隔膜泵控制连接。

作为优选，所述的碳氢燃料气化罐通过若干过滤板从下而上依次分隔为第一过滤腔、第二过滤腔、第三过滤腔、第四过滤腔、第五过滤腔、第六过滤腔、第七过滤腔、第八过滤腔和第九过滤腔，所述的进油管位于第一过滤腔的下方，所述的燃气排气管与第九过滤腔连通，所述的第一过滤腔和第五过滤腔中均设置有空气进气口，所述的第三过滤腔中安装有漩涡形气化盘和内置螺旋加热管，所述的漩涡形气化盘的长管上端穿过第四过滤腔与第五过滤腔中的空气进气口连接，所述的第七过滤腔中安装有燃气稀释器，所述的燃气稀释器通过安装于碳氢燃料气化罐外部的U型通管与第五过滤腔连通，所述的第一过滤腔和第五过滤腔中的空气进气口通过碳氢燃料气化罐外部的空气进气管相连通，所述的空气进气管通过连接管道与双向气管的出风端连接，所述的空气进气管还设置一旁通管，所述的旁通管上设置有气动开关阀，所述的PLC控制装置与气动开关阀控制连接。

作为优选，所述的第四过滤腔与第五过滤腔之间通过若干分散器连通，所述的分散器底部和四壁上均开设有过滤孔，所述的漩涡形气化盘由长管、固连于长管下端的圆盘、设置在圆盘外周的8个90°弯管组成，所述的长管及90°弯管均与圆盘内部相通，每个90°弯管的头部均套有过滤套，所述的过滤套上开设有过滤孔。

作为优选，所述的安全防爆装置包括防爆型压力传感器、防爆型压力开关、若干个防爆型温度传感器和温度感应式干粉灭火器，所述的防爆型压力传感器、防爆型压力开关和若干个防爆型温度传感器均与碳氢燃料气化罐的内部连通，所述的温度感应式干粉灭火器位于碳氢燃料气化罐的顶部上方，所述的防爆型压力传感器、防爆型压力开关和若干个防爆型温度传感器的接线均通过防爆管与PLC控制装置连接。

作为优选，所述的温度感应式干粉灭火器感应到环境温度达到120℃时启动自动灭火。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明提供的一种自动化碳氢燃料制气装置，结构合理，通过检测计算机、PLC控制装置和气体采样仪实现实时对碳氢燃料气化罐内的气体浓度进行采样监测，由检测计算机根据采样参数进行计算并得到最佳线性输出，PLC控制装置根据最佳线性输出对罗茨风机、隔膜泵、加热棒、水泵等部件进行控制，采用全自动化控制的方式，实现燃气的浓度保持稳定，满足需大气量的燃烧场合；控制柜采用双风机，可实现单风机模式和双风机模式的切换，功率不够时可通过两个罗茨风机同时工作，且可实现单风机模式下，另一风机进行单独检修维护，延长风机的使用寿命；多重过滤，输出气体无色无毒，漩涡形气化盘使得输入空气更加均匀，同时能使液态碳氢燃料旋转，气化更加充分完全，节能环保；安全防爆装置可及时应对起火爆炸等特殊情况，提高了制气过程中的安全性，本发明安全性高、节能环保、使用寿命长、全自动控制，满足大气量燃烧场合的使用需求。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本发明实施例一种自动化碳氢燃料制气装置的前视图；

图2是本发明实施例一种自动化碳氢燃料制气装置的后视图；

图3是本发明实施例除去控制柜的一种自动化碳氢燃料制气装置的剖视图；

图4是本发明实施例的控制柜的结构示意图；

图5是本发明实施例的控制柜的内部爆炸图；

图6是本发明实施例的安全防爆装置的结构示意图；

图7是本发明实施例的漩涡形气化盘的剖视图。

【具体实施方式】

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

参阅图1至图7，本发明实施例提供一种自动化碳氢燃料制气装置，包括控制柜1、执行柜2和碳氢燃料气化罐3，所述的控制柜1由固定架11、两个罗茨风机12、双向气管13、水箱14、检测计算机15和PLC控制装置16组成，所述的执行柜2由柜体21、气体采样仪22、隔膜泵23和碳氢燃料储罐24组成，所述的柜体21上还设置有若干采样管接口25，所述的碳氢燃料气化罐3由若干过滤板30、漩涡形气化盘31、内置螺旋加热管32组成，所述的碳氢燃料气化罐3的下部设置有进油管33，上部设置有燃气排气管34，所述的碳氢燃料气化罐3的上端设置有安全防爆装置35。

其中，所述的两个罗茨风机12分别固定安装于固定架11的底部两侧，水箱14固定安装于固定架11的底部前端，所述的检测计算机15和PLC控制装置16均固定安装于固定架11上，所述的两个罗茨风机12的排气端均通过止回阀120和开关阀121分别与双向气管13对应的进气端130相连，所述的水箱14上安装有若干加热棒140，所述的水箱14的补水端安装有浮子开关141，所述的水箱14内部还安装有水泵142和水温传感器145，所述的水箱14外部还设置有出水口143和进水口144，所述的出水口143与水泵142连接，所述的进水口144与水箱14相连通，所述的出水口143和进水口144分别通过连接管与内置螺旋加热管32的下端口、上端口连接，所述的PLC控制装置16均与两个罗茨风机12、加热棒140、水温传感器145、检测计算机15控制连接，所述的止回阀120一端与罗茨风机12的排气端连接，另一端与开关阀121的一端连接，开关阀121的另一端与双向气管13的进气端130连接，所述的加热棒140的数量为2个，所述的进水口144与内置螺旋加热管32上端口之间连接有外置螺旋管320。

进一步地，所述的固定架11的外围安装有面板，所述的面板上安装有显示屏110、操作按键111和安全报警灯112，所述的显示屏110、操作按键111和安全报警灯112均与PLC控制装置16连接，所述的双向气管13、出水口143和进水口144均位于面板之外。

在本发明实施例中，采用两个罗茨风机12，可实现单风机模式与双风机模式之间切换，当功率不够时可通过两个罗茨风机12同时工作，延长罗茨风机12的使用寿命，且单风机模式下，另一罗茨风机12可进行单独检修维护，延长使用寿命，且当单风机变频达到30Hz时双风机启动，可满足用户对瞬间用气量过大对机器造成的损害。此外罗茨风机12上设置有压力传感器，当压力传感器未输出安全压力时，PLC控制装置16通过显示屏110弹出检修和维护内容，由工作人员及时进行检修维护。

进一步地，所述的气体采样仪22、隔膜泵23和碳氢燃料储罐24均安装于柜体21内部，所述的碳氢燃料储罐24与隔膜泵23连接，所述的隔膜泵23通过连接管与碳氢燃料气化罐3下部的进油管33连接，所述的采样管接口25均与气体采样仪22连接，采样管接口25的另一端通过采样管与碳氢燃料气化罐3的内部连接，所述的气体采样仪22与检测计算机15通信连接，所述的PLC控制装置16与隔膜泵23控制连接。

进一步地，所述的碳氢燃料气化罐3通过若干过滤板30从下而上依次分隔为第一过滤腔301、第二过滤腔302、第三过滤腔303、第四过滤腔304、第五过滤腔305、第六过滤腔306、第七过滤腔307、第八过滤腔308和第九过滤腔309，所述的进油管33位于第一过滤腔301的下方，所述的燃气排气管34与第九过滤腔309连通，所述的第一过滤腔301和第五过滤腔305中均设置有空气进气口300，所述的第三过滤腔303中安装有漩涡形气化盘31和内置螺旋加热管32，所述的漩涡形气化盘31的长管311上端穿过第四过滤腔304与第五过滤腔305中的空气进气口300连接，所述的第七过滤腔307中安装有燃气稀释器36，所述的燃气稀释器36通过安装于碳氢燃料气化罐3外部的U型通管37与第五过滤腔305连通，所述的第一过滤腔301和第五过滤腔305中的空气进气口300通过碳氢燃料气化罐3外部的空气进气管38相连通，所述的空气进气管38通过连接管道与双向气管13的出风端连接，所述的空气进气管38还设置一旁通管381，所述的旁通管381上设置有气动开关阀382，所述的PLC控制装置16与气动开关阀382控制连接。

其中，所述的第四过滤腔304与第五过滤腔305之间通过若干分散器39连通，所述的分散器39底部和四壁上均开设有过滤孔，所述的漩涡形气化盘31由长管311、固连于长管311下端的圆盘312、设置在圆盘312外周的8个90°弯管313组成，所述的长管311及90°弯管313均与圆盘312内部相通，每个90°弯管313的头部均套有过滤套314，所述的过滤套314上开设有过滤孔。

在本发明实施例中，漩涡形气化盘31使输入气体更加均匀可不受气候的影响，且能够使液态碳氢燃料旋转，气化更加充分完全，节能环保，使能效最大化。

更进一步地，所述的安全防爆装置35包括防爆型压力传感器351、防爆型压力开关352、若干个防爆型温度传感器353和温度感应式干粉灭火器354，所述的防爆型压力传感器351、防爆型压力开关352和若干个防爆型温度传感器353均与碳氢燃料气化罐3的内部连通，所述的温度感应式干粉灭火器354位于碳氢燃料气化罐3的顶部上方，所述的防爆型压力传感器351、防爆型压力开关352和若干个防爆型温度传感器353的接线均通过防爆管355与PLC控制装置16连接，所述的温度感应式干粉灭火器354感应到环境温度达到120℃时启动自动灭火。

在本发明实施例中，安全防爆装置35可及时应对起火爆炸等特殊情况，PLC控制装置16采用了各运行指标超标报警功能，在30秒内无应答时内自动关闭设备，防止危害加大，提高了制气过程中的安全性，

本发明工作过程：

本发明一种自动化碳氢燃料制气装置在工作过程中，气体采样仪22对碳氢燃料气化罐3中的气体进行采样，由检测计算机15进行计算，并输出最佳线性参数，PLC控制装置16根据最佳线性参数对各部件进行调控，当检测浓度低于设定值时，气动开关阀382开启，使内部气体进行回流，防止低浓度燃气输出，并且隔膜泵23和加热棒140动作，从碳氢燃料储罐24中抽取液态碳氢燃料进入碳氢燃料气化罐3底部，液态碳氢燃料经过初步过滤后，通过漩涡形气化盘31进行充分气化，与空气充分混合，加热棒140对水箱14中的水进行加热，并通过水泵142使热水流经螺旋环绕于碳氢燃料气化罐3内壁上的内置螺旋加热管32中，利用热水的热量对液态碳氢燃料进行加热气化，保证碳氢燃料充分气化并且不会因为温度过度导致结冰等情况，防爆型温度传感器353可感应碳氢燃料气化罐3中液态碳氢燃料的温度，并将温度信号反馈到PLC控制装置16中，由PLC控制装置16及时控制并启动水箱内的加热棒140，防爆型压力传感器351感应碳氢燃料气化罐3的压力，当碳氢燃料气化罐3内的压力超标时防爆型压力开关352切断制气过程中的全部电源，防止罗茨风机12继续鼓风，使得压力过大产生危险，且温度感应式干粉灭火器354感应到环境温度达到120℃时启动自动灭火，降低危害程度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自动化碳氢燃料制气装置，包括控制柜（1）、执行柜（2）和碳氢燃料气化罐（3），其特征在于：所述的控制柜（1）由固定架（11）、两个罗茨风机（12）、双向气管（13）、水箱（14）、检测计算机（15）和PLC控制装置（16）组成，所述的执行柜（2）由柜体（21）、气体采样仪（22）、隔膜泵（23）和碳氢燃料储罐（24）组成，所述的柜体（21）上还设置有若干采样管接口（25），所述的碳氢燃料气化罐（3）由若干过滤板（30）、漩涡形气化盘（31）、内置螺旋加热管（32）组成，所述的碳氢燃料气化罐（3）的下部设置有进油管（33），上部设置有燃气排气管（34），所述的碳氢燃料气化罐（3）的上端设置有安全防爆装置（35）；所述的两个罗茨风机（12）分别固定安装于固定架（11）的底部两侧，水箱（14）固定安装于固定架（11）的底部前端，所述的检测计算机（15）和PLC控制装置（16）均固定安装于固定架（11）上，所述的两个罗茨风机（12）的排气端均通过止回阀（120）和开关阀（121）分别与双向气管（13）对应的进气端（130）相连，所述的水箱（14）上安装有若干加热棒（140），所述的水箱（14）的补水端安装有浮子开关（141），所述的水箱（14）内部还安装有水泵（142）和水温传感器（145），所述的水箱（14）外部还设置有出水口（143）和进水口（144），所述的出水口（143）与水泵（142）连接，所述的进水口（144）与水箱（14）相连通，所述的出水口（143）和进水口（144）分别通过连接管与内置螺旋加热管（32）的下端口、上端口连接，所述的PLC控制装置（16）均与两个罗茨风机（12）、加热棒（140）、水温传感器（145）、检测计算机（15）控制连接；所述的碳氢燃料气化罐（3）通过若干过滤板（30）从下而上依次分隔为第一过滤腔（301）、第二过滤腔（302）、第三过滤腔（303）、第四过滤腔（304）、第五过滤腔（305）、第六过滤腔（306）、第七过滤腔（307）、第八过滤腔（308）和第九过滤腔（309），所述的进油管（33）位于第一过滤腔（301）的下方，所述的燃气排气管（34）与第九过滤腔（309）连通，所述的第一过滤腔（301）和第五过滤腔（305）中均设置有空气进气口（300），所述的第三过滤腔（303）中安装有漩涡形气化盘（31）和内置螺旋加热管（32），所述的漩涡形气化盘（31）的长管（311）上端穿过第四过滤腔（304）与第五过滤腔（305）中的空气进气口（300）连接，所述的第七过滤腔（307）中安装有燃气稀释器（36），所述的燃气稀释器（36）通过安装于碳氢燃料气化罐（3）外部的U型通管（37）与第五过滤腔（305）连通，所述的第一过滤腔（301）和第五过滤腔（305）中的空气进气口（300）通过碳氢燃料气化罐（3）外部的空气进气管（38）相连通，所述的空气进气管（38）通过连接管道与双向气管（13）的出风端连接，所述的空气进气管（38）还设置一旁通管（381），所述的旁通管（381）上设置有气动开关阀（382），所述的PLC控制装置（16）与气动开关阀（382）控制连接。

2.如权利要求1所述的一种自动化碳氢燃料制气装置，其特征在于：所述的止回阀（120）一端与罗茨风机（12）的排气端连接，另一端与开关阀（121）的一端连接，开关阀（121）的另一端与双向气管（13）的进气端（130）连接，所述的加热棒（140）的数量为2个。

3.如权利要求1所述的一种自动化碳氢燃料制气装置，其特征在于：所述的固定架（11）的外围安装有面板，所述的面板上安装有显示屏（110）、操作按键（111）和安全报警灯（112），所述的显示屏（110）、操作按键（111）和安全报警灯（112）均与PLC控制装置（16）连接，所述的双向气管（13）、出水口（143）和进水口（144）均位于面板之外。

4.如权利要求1所述的一种自动化碳氢燃料制气装置，其特征在于：所述的进水口（144）与内置螺旋加热管（32）上端口之间连接有外置螺旋管（320）。

5.如权利要求1所述的一种自动化碳氢燃料制气装置，其特征在于：所述的气体采样仪（22）、隔膜泵（23）和碳氢燃料储罐（24）均安装于柜体（21）内部，所述的碳氢燃料储罐（24）与隔膜泵（23）连接，所述的隔膜泵（23）通过连接管与碳氢燃料气化罐（3）下部的进油管（33）连接，所述的采样管接口（25）均与气体采样仪（22）连接，采样管接口（25）的另一端通过采样管与碳氢燃料气化罐（3）的内部连接，所述的气体采样仪（22）与检测计算机（15）通信连接，所述的PLC控制装置（16）与隔膜泵（23）控制连接。

6.如权利要求1所述的一种自动化碳氢燃料制气装置，其特征在于：所述的第四过滤腔（304）与第五过滤腔（305）之间通过若干分散器（39）连通，所述的分散器（39）底部和四壁上均开设有过滤孔，所述的漩涡形气化盘（31）由长管（311）、固连于长管（311）下端的圆盘（312）、设置在圆盘（312）外周的8个90°弯管（313）组成，所述的长管（311）及90°弯管（313）均与圆盘（312）内部相通，每个 90°弯管（313）的头部均套有过滤套（314），所述的过滤套（314）上开设有过滤孔。

7.如权利要求1所述的一种自动化碳氢燃料制气装置，其特征在于：所述的安全防爆装置（35）包括防爆型压力传感器（351）、防爆型压力开关（352）、若干个防爆型温度传感器（353）和温度感应式干粉灭火器（354），所述的防爆型压力传感器（351）、防爆型压力开关（352）和若干个防爆型温度传感器（353）均与碳氢燃料气化罐（3）的内部连通，所述的温度感应式干粉灭火器（354）位于碳氢燃料气化罐（3）的顶部上方，所述的防爆型压力传感器（351）、防爆型压力开关（352）和若干个防爆型温度传感器（353）的接线均通过防爆管（355）与PLC控制装置（16）连接。

8.如权利要求7所述的一种自动化碳氢燃料制气装置，其特征在于：所述的温度感应式干粉灭火器（354）感应到环境温度达到120℃时启动自动灭火。