CN111963342A - 一种低浓度瓦斯的前置混合系统 - Google Patents

一种低浓度瓦斯的前置混合系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种低浓度瓦斯的前置混合系统，沿瓦斯输送方向包括依次连通的缓冲室、第一混合室、第二混合室，所述缓冲室上设有低浓度瓦斯输送控制装置，所述第一混合室上设有高浓度瓦斯输送控制装置用于升高瓦斯浓度，所述第二混合室上设有空气输送控制装置用于降低瓦斯浓度。本发明通过低浓度瓦斯输送控制装置可以为缓冲室送入低浓度瓦斯，另外提供了一定的缓冲空间，可以有效的降低低浓度瓦斯浓度变化的速度和幅度；高浓度瓦斯输送控制装置在需要时可以为第一混合室输入高浓度瓦斯提高瓦斯浓度；空气输送控制装置在需要时可以为第二混合室输入空气来降低瓦斯浓度，以此达到控制瓦斯在一定浓度水平。

Description

一种低浓度瓦斯的前置混合系统
技术领域
本发明涉及低浓度瓦斯燃烧技术领域，特别涉及一种低浓度瓦斯的前置混合系统。
背景技术
一般浓度小于30％的瓦斯称为低浓度瓦斯。目前，浓度为9％-30％低浓度瓦斯可以采用内燃机瓦斯发电技术发电，而浓度小于9％的低浓度瓦斯，只有极其少量的被掺混到高浓度瓦斯中通过低浓度瓦斯发电机组发电或掺混到乏风中通过蓄热氧化加以利用。迄今为止，国内外尚无3％-9％低浓度瓦斯直接利用的成熟技术，整个低浓度区域的瓦斯利用率也较低，大量的抽采低浓度瓦斯直接排放到大气，造成了极大地资源浪费的同时又严重地污染了环境。
随着理论和实践技术的发展，现已有使用3％-9％低浓度瓦斯进行直接燃烧的工业试验系统。系统工作原理为先利用一套辅助燃烧系统将主燃烧室的温度升高到800℃，大于瓦斯引燃温度后将常温瓦斯气体送入燃烧室进行燃烧。由于抽采瓦斯浓度波动造成进入燃烧室的瓦斯浓度超出3％-9％范围波动，出现燃烧室温度上下波动的情况，为了保证燃烧室温度在800℃-1200℃之间，既确保瓦斯完全点燃，又保证排放NOX不超标，就需要对抽采瓦斯进行一定的预处理再送入燃烧室。
发明内容
为解决上述问题，本发明旨在提出一种低浓度瓦斯的前置混合系统，通过对抽采瓦斯进行一定的预处理再送入燃烧室，保证了瓦斯的燃烧浓度要求。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种低浓度瓦斯的前置混合系统，沿瓦斯输送方向包括依次连通的缓冲室、第一混合室、第二混合室，所述缓冲室上设有低浓度瓦斯输送控制装置，所述第一混合室上设有高浓度瓦斯输送控制装置用于升高瓦斯浓度，所述第二混合室上设有空气输送控制装置用于降低瓦斯浓度。
进一步的，所述低浓度瓦斯输送控制装置包括低浓度瓦斯输送管道、第一电动调节阀、第一电磁阀以及第一浓度传感器，所述低浓度瓦斯输送管道与缓冲室相连通，所述第一电动调节阀、第一电磁阀设置于低浓度瓦斯输送管道上用于控制低浓度瓦斯的流速以及通断，所述第一浓度传感器与缓冲室相通用于实时监测缓冲室内瓦斯的浓度。
进一步的，所述高浓度瓦斯输送控制装置包括高浓度瓦斯输送管道、第二电动调节阀、第二电磁阀以及第二浓度传感器，所述高浓度瓦斯输送管道与第一混合室相连通，所述第二电动调节阀、第二电磁阀设置于高浓度瓦斯输送管道上用于控制高浓度瓦斯的流速以及通断，所述第二浓度传感器与第一混合室相通用于实时监测第一混合室内瓦斯的浓度。
进一步的，所述空气输送控制装置包括空气输送管道、第三电动调节阀以及第三浓度传感器，所述空气输送管道与第二混合室相连通，所述第三电动调节阀设置于空气输送管道上用于控制空气的流速以及通断，所述第三浓度传感器与第二混合室相通用于实时监测第二混合室内瓦斯的浓度。
进一步的，还包括第一扰流器以及第二扰流器，所述缓冲室与第一混合室连通处、第一混合室与第二混合室连通处分别设有第一扰流器、第二扰流器用于扰动产生混合均匀的瓦斯气体。
进一步的，所述第一扰流器与第二扰流器结构相同，均包括壳体、中心轴以及多片扰流扇叶；所述壳体两端设有法兰用于连接管道，壳体内部中间设有中心轴，中心轴上均匀连接多片扰流扇叶。
进一步的，所述多片扰流扇叶的外边缘均朝向气体出口方向倾斜。
进一步的，所述缓冲室的起始端设有盲板用于封堵，第二混合室的末端设有用于连接燃烧系统的变径管。
进一步的，还包括温度传感器以及干式阻火器，所述温度传感器安装于变径管上，所述干式阻火器设置于变径管大口端。
进一步的，还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括工控机、PLC控制箱，所述PLC控制箱与第一浓度传感器、第二浓度传感器、第三浓度传感器、温度传感器相连用于实时采集数据，所述PLC控制箱与第一电动调节阀、第二电动调节阀以及第三电动调节阀控制相连，所述工控机与PLC控制箱相连用于导入设定控制程序以及燃烧系统适用瓦斯浓度范围
有益效果：本发明的混合管道是由较大管径的输送管构成，采用多级混合，其中缓冲室可以有效的降低气源浓度变化速度和幅度，第一混合室通入高浓度瓦斯，用以当气源浓度低于适用浓度范围时提高瓦斯浓度，第二混合室通入空气，用以当气源浓度高于适用浓度范围时降低瓦斯浓度，混合管道由扰流器连接，由于扰流扇叶的特殊布置，使得通过扰流器的气流产生旋转，增大了混合室内气体的扰动，使得气体混合更加充分，混合系统可以使其输出的瓦斯浓度始终保持在适用浓度范围内，保证了后续低浓度瓦斯燃烧系统的稳定运行。混合管道末端安装一个干式阻火器，保证混合系统的安全。系统采用智能自动控制，PLC控制系统根据各传感器的数据，自动调节和切断阀门，在实现自动控制的前提下，进一步保证了系统的安全。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的低浓度瓦斯的前置混合系统的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的智能控制系统控制结构示意图；
图3为本发明实施例的扰流器结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参见图1-3：一种低浓度瓦斯的前置混合系统，沿瓦斯输送方向包括依次连通的缓冲室1、第一混合室2、第二混合室3，所述缓冲室1上设有低浓度瓦斯输送控制装置，所述第一混合室2上设有高浓度瓦斯输送控制装置用于升高瓦斯浓度，所述第二混合室3上设有空气输送控制装置用于降低瓦斯浓度。
本实施例通过低浓度瓦斯输送控制装置可以为缓冲室送入低浓度瓦斯，另外提供了一定的缓冲空间，可以有效的降低低浓度瓦斯浓度变化的速度和幅度；高浓度瓦斯输送控制装置在需要时可以为第一混合室输入高浓度瓦斯提高瓦斯浓度；空气输送控制装置在需要时可以为第二混合室输入空气来降低瓦斯浓度，以此达到控制瓦斯在一定浓度水平。
在一具体的实例中，所述低浓度瓦斯输送控制装置包括低浓度瓦斯输送管道101、第一电动调节阀102、第一电磁阀103以及第一浓度传感器104，所述低浓度瓦斯输送管道101与缓冲室1相连通，所述第一电动调节阀102、第一电磁阀103设置于低浓度瓦斯输送管道101上用于控制低浓度瓦斯的流速以及通断，所述第一浓度传感器104与缓冲室1相通用于实时监测缓冲室内瓦斯的浓度。
本实施例可以根据第一浓度传感器的检测结果来调节第一电动调节阀、第一电磁阀控制低浓度瓦斯的流速以及通断。
在一具体的实例中，所述高浓度瓦斯输送控制装置包括高浓度瓦斯输送管道201、第二电动调节阀202、第二电磁阀203以及第二浓度传感器204，所述高浓度瓦斯输送管道201与第一混合室2相连通，所述第二电动调节阀202、第二电磁阀203设置于高浓度瓦斯输送管道201上用于控制高浓度瓦斯的流速以及通断，所述第二浓度传感器204与第一混合室2相通用于实时监测第一混合室内瓦斯的浓度。
本实施例可以根据第二浓度传感器的检测结果来调节第二电动调节阀、第二电磁阀控制高浓度瓦斯的流速以及通断，以此调高瓦斯的浓度。
在一具体的实例中，所述空气输送控制装置包括空气输送管道301、第三电动调节阀302以及第三浓度传感器303，所述空气输送管道301与第二混合室3相连通，所述第三电动调节阀302设置于空气输送管道301上用于控制空气的流速以及通断，所述第三浓度传感器303与第二混合室3相通用于实时监测第二混合室内瓦斯的浓度。
本实施例可以根据第三浓度传感器的检测结果来调节第三电动调节阀控制空气的流速以及通断，以此调低瓦斯的浓度。
在一具体的实例中，还包括第一扰流器4以及第二扰流器5，所述缓冲室1与第一混合室2连通处、第一混合室2与第二混合室3连通处分别设有第一扰流器4、第二扰流器5用于扰动产生混合均匀的瓦斯气体，所述第一扰流器4与第二扰流器5结构相同，均包括壳体401、中心轴402以及多片扰流扇叶403；所述壳体401两端设有法兰404用于连接管道，壳体401内部中间设有中心轴402，中心轴402上均匀连接多片扰流扇叶403。
本实施例通过第一扰流器以及第二扰流器将第一混合室、第二混合室内的瓦斯气体混合的更加均匀稳定。
优选的，所述多片扰流扇叶403的外边缘均朝向气体出口方向倾斜，以使得经过扰流器的气流旋转，增大混合室内气体的扰动，使混合更加充分。
在一具体的实例中，所述缓冲室1的起始端设有盲板6用于封堵，第二混合室3的末端设有用于连接燃烧系统的变径管7，还包括温度传感器8以及干式阻火器9，所述温度传感器8安装于变径管7上，所述干式阻火器9设置于变径管7大口端。
通过盲板便于拆卸且起到很好的密封效果，防止气体泄漏；另外，第二混合室可以通过变径管向燃烧系统输送瓦斯，提高输送速度。
当温度传感器检测到异常时，可以通过控制第一电动调节阀、第一电磁阀、第二电动调节阀、第二电磁阀以及第三电动调节阀关闭，防止瓦斯泄漏；另外，干式阻火器能够很好的保证混合系统的安全。
在一具体的实例中，还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括工控机、PLC控制箱，所述PLC控制箱与第一浓度传感器、第二浓度传感器、第三浓度传感器、温度传感器相连用于实时采集数据，所述PLC控制箱与第一电动调节阀、第二电动调节阀、第三电动调节阀、第一电磁阀以及第二电磁阀控制相连，所述工控机与PLC控制箱相连用于导入设定控制程序以及燃烧系统适用瓦斯浓度范围。
需要说明的是，本实施例的PLC能够根据浓度传感器的数据判断气源浓度是否在燃烧系统适用浓度范围内，当气源浓度在适用浓度范围内，补气阀门不动作，直接将低浓度瓦斯送至燃烧系统，当气源浓度低于适用浓度范围时，PLC利用PID调节控制高浓度瓦斯管道上的电动调节阀，目标值设置为适用浓度范围的下限值，当气源浓度高于适用浓度范围时，PLC利用PID调节控制空气管道上的电动调节阀，目标值设置为适用浓度范围的上限值，使得混合系统输出的气体浓度始终保持在低浓度瓦斯燃烧系统适用的浓度范围内。在特殊工况下，也可以通过工控机设置，向燃烧系统输送特定浓度的低浓度瓦斯。同时，PLC可根据安装在变径管上的温度传感器的数据，控制低浓度瓦斯和高浓度瓦斯输送管上的电磁阀，当温度传感器检测到温度瞬间升高时，立即自动切断低浓度瓦斯和高浓度瓦斯输送管上的电磁阀。工控机与PLC控制箱相连，用以实时显示混合系统各部位的状态和各传感器的数据，能实现手动和自动控制的切换，并向PLC控制箱发送控制指令。
在具体实现中，其中包括特殊情况下，通过工控机设定第三浓度传感器目标值为设定浓度，PLC根据第一浓度传感器的数据，来判断测量浓度与设定浓度的大小，当测量浓度小于设定浓度时，PLC利用PID调节第二电动调节阀，使得第二浓度传感器达到设定浓度，当测量浓度大于设定浓度时，PLC利用PID调节第三电动调节阀，使得第三号浓度传感器达到设定浓度。由此，混合系统可以向燃烧系统稳定输送某一特定浓度的低浓度瓦斯。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低浓度瓦斯的前置混合系统，其特征在于，沿瓦斯输送方向包括依次连通的缓冲室(1)、第一混合室(2)、第二混合室(3)，所述缓冲室(1)上设有低浓度瓦斯输送控制装置，所述第一混合室(2)上设有高浓度瓦斯输送控制装置用于升高瓦斯浓度，所述第二混合室(3)上设有空气输送控制装置用于降低瓦斯浓度。
2.根据权利要求1所述的低浓度瓦斯的前置混合系统，其特征在于，所述低浓度瓦斯输送控制装置包括低浓度瓦斯输送管道(101)、第一电动调节阀(102)、第一电磁阀(103)以及第一浓度传感器(104)，所述低浓度瓦斯输送管道(101)与缓冲室(1)相连通，所述第一电动调节阀(102)、第一电磁阀(103)设置于低浓度瓦斯输送管道(101)上用于控制低浓度瓦斯的流速以及通断，所述第一浓度传感器(104)与缓冲室(1)相通用于实时监测缓冲室内瓦斯的浓度。
3.根据权利要求1所述的低浓度瓦斯的前置混合系统，其特征在于，所述高浓度瓦斯输送控制装置包括高浓度瓦斯输送管道(201)、第二电动调节阀(202)、第二电磁阀(203)以及第二浓度传感器(204)，所述高浓度瓦斯输送管道(201)与第一混合室(2)相连通，所述第二电动调节阀(202)、第二电磁阀(203)设置于高浓度瓦斯输送管道(201)上用于控制高浓度瓦斯的流速以及通断，所述第二浓度传感器(204)与第一混合室(2)相通用于实时监测第一混合室内瓦斯的浓度。
4.根据权利要求1所述的低浓度瓦斯的前置混合系统，其特征在于，所述空气输送控制装置包括空气输送管道(301)、第三电动调节阀(302)以及第三浓度传感器(303)，所述空气输送管道(301)与第二混合室(3)相连通，所述第三电动调节阀(302)设置于空气输送管道(301)上用于控制空气的流速以及通断，所述第三浓度传感器(303)与第二混合室(3)相通用于实时监测第二混合室内瓦斯的浓度。
5.根据权利要求1所述的低浓度瓦斯的前置混合系统，其特征在于，还包括第一扰流器(4)以及第二扰流器(5)，所述缓冲室(1)与第一混合室(2)连通处、第一混合室(2)与第二混合室(3)连通处分别设有第一扰流器(4)、第二扰流器(5)用于扰动产生混合均匀的瓦斯气体。
6.根据权利要求5所述的低浓度瓦斯的前置混合系统，其特征在于，所述第一扰流器(4)与第二扰流器(5)结构相同，均包括壳体(401)、中心轴(402)以及多片扰流扇叶(403)；所述壳体(401)两端设有法兰(404)用于连接管道，壳体(401)内部中间设有中心轴(402)，中心轴(402)上均匀连接多片扰流扇叶(403)。
7.根据权利要求6所述的低浓度瓦斯的前置混合系统，其特征在于，所述多片扰流扇叶(403)的外边缘均朝向气体出口方向倾斜。
8.根据权利要求1所述的低浓度瓦斯的前置混合系统，其特征在于，所述缓冲室(1)的起始端设有盲板(6)用于封堵，第二混合室(3)的末端设有用于连接燃烧系统的变径管(7)。
9.根据权利要求8所述的低浓度瓦斯的前置混合系统，其特征在于，还包括温度传感器(8)以及干式阻火器(9)，所述温度传感器(8)安装于变径管(7)上，所述干式阻火器(9)设置于变径管(7)大口端。
10.根据权利要求1-9任一所述的低浓度瓦斯的前置混合系统，其特征在于，还包括智能控制系统，所述智能控制系统包括工控机、PLC控制箱，所述PLC控制箱与第一浓度传感器、第二浓度传感器、第三浓度传感器、温度传感器相连用于实时采集数据，所述PLC控制箱与第一电动调节阀、第二电动调节阀、第三电动调节阀、第一电磁阀以及第二电磁阀控制相连，所述工控机与PLC控制箱相连用于导入设定控制程序以及燃烧系统适用瓦斯浓度范围。
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