CN112361356B - 一种天然气干式热氧化排放装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种天然气干式热氧化排放装置，包括筒体(1)、大火盘(3)、小火盘(4)、自然吸风口(8)、天然气气管(14)、点火器(15)、配重式旋启单向阀(16)、三通(17)、漏水孔(18)、斜板(19)和防爆膜片(20)，大火盘(3)位于小火盘(4)的上方，天然气气管(14)通过所述三通(17)分别连接大火盘(3)和小火盘(4)，所述的防爆膜片(20)将筒体(1)的上端开口局部封闭，斜板(19)有二块，分别交错并相对地布置在防爆膜片(20)之下的筒体(1)的筒壁上。本发明的装置能够适应船舶天然气排放气量变化，使排放的天然气充分燃烧，燃烧室相对封闭、更加安全，杂物不易进入不了安全的燃烧室，这些技术措施保障整个装置在雨雪天气下安全运行。

Description

一种天然气干式热氧化排放装置

技术领域

本发明属于天然气等易燃易爆危险品储存、运输技术领域，具体涉及一种天然气干式热氧化排放装置。

背景技术

目前在能源领域，天然气因其低污染性，正被广泛应用于人类生产生活过程。在天然气的大规模运输中，一般采用LNG船，即液化天然气船。LNG船装载液化天然气储存在零下一百六十多度的温度下，在受到储运系统运转、环境温度和船舶运动等因素的影响，会产生蒸发气，为了保持LNG液货舱压力在安全范围内，必须不断地排出蒸发的天然气。现有技术中处理蒸发气的方法有：1)将蒸发气气管接入天然气燃料主机的燃料管路，不过因蒸发气产量不稳定，压力低，利用成本高；2)将蒸发气直排大气，浪费资源，污染环境，易燃易爆，不安全。伴随着全球气候变暖，需要减低温室气体的排放，天然气的90％以上成分是甲烷，甲烷与二氧化碳同为温室气体，并且在温室作用方面，甲烷是二氧化碳的22倍左右，在大多数港口也不允许这样排放；3)通过再液化装置将蒸发气液化，重新注入液货舱。这样的装置结构繁杂，价格昂贵，经济性差。现有技术中还有一种用气体燃烧装置将蒸发气烧掉的技术，这种方法排放为零，但其气体燃烧装置沿用普通的气体燃烧装置，无法适应于蒸发气的不定流量的排放，并且，LNG船的天然气蒸发气燃烧装置位于室外，经常受到雨雪不良天气的影响，也会有如鸟、鼠等小动物闯入排放气体的燃烧室，造成燃烧器、点火器损坏，或传感器失效等严重后果，从而影响整个天然气系统的安全性。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种天然气干式热氧化排放装置，能够适应天然气蒸发气体排放气量的变化，使其充分燃烧，也具有封闭、安全的燃烧室，防止杂物进入燃烧室，保障整个装置在雨雪天气下安全运行。

本发明的具体技术方案是一种天然气干式热氧化排放装置，包括筒体、大火盘、小火盘、自然吸风口、天然气气管、点火器、配重式旋启单向阀、三通、漏水孔、斜板和防爆膜片，其特征在于，

所述的筒体下端封闭，上端开口局部出气，

所述的大火盘和小火盘都为管路制成的环状结构，大火盘和小火盘的环状结构的旋转中心线与筒体的旋转中心线共线，大火盘位于小火盘的上方，大火盘和小火盘分别具有均匀布置的天燃气喷嘴，

所述的天然气气管连通天然气燃料舱的蒸发气的排放管路，该天然气气管通过所述三通分别连接大火盘和小火盘，

所述的配重式旋启单向阀位于三通和大火盘之间管路上并位于筒体的外部，

所述的点火器的发火点位于小火盘喷嘴的开口处，

所述的自然吸风口为设置在筒体下部的通孔，用于补充用于燃烧的空气，

所述的防爆膜片将筒体的上端开口封闭，局部出气，该防爆膜片为圆盘形，其材料为冷轧钢板，所述的防爆膜片的开有两条长度、面积相等的长条通气槽，两条长条通气槽垂直相交于防爆膜片的中心点上，形成一个十字通气槽，每条长条通气槽两端分别开有一个与该通气槽连通的圆通孔，在防爆膜片的一条直径的两端开有用于安装防爆膜片的腰形孔，该直径与冷轧钢板的轧制方向一致并与任意一条长通气槽具有45度的夹角，

所述的斜板为面积大于半圆的圆冠形，该圆冠形的弧边与筒体的内壁焊接在一起，圆冠形顶部的筒体的筒壁上开有漏水孔，圆冠形的直边高于其对应的漏水孔，使斜板倾斜形成流水的流道，斜板有二块，分别交错并相对地布置在防爆膜片之下的筒体的筒壁上。

更进一步地，还包括衬于筒体内表面的隔热层。

更进一步地，还包括液位传感器和排污阀，所述的液位传感器安装在筒体的下部，用于探测筒体内积水的高度，所述的排污阀用于排出筒体内的积水。

更进一步地，还包括安装在斜板之下、大火盘之上的筒体内壁上的燃气探测传感器和火焰探测传感器。

更进一步地，还包括安装在三通和天然气气管之间管路上的稳压阀，其用于调节输出到大火盘和小火盘天然气的流量。

更进一步地，还包括安装在三通和稳压阀之间管路上的阻火器。

更进一步地，还包括安装在阻火器和稳压阀之间管路上的流量传感器，在流量传感器探测到管路中的天然气流量时，启动点火器点火。

本发明的有益效果是1)本发明的天然气干式热氧化排放装置采用二级燃烧装置，由电极点燃小火盘，如果排气量增大，由小火盘火焰过火点燃大火盘，保证大、小火盘喷出天然气在筒内充分点燃、燃烧；2)筒体顶部开口采用防爆膜片封闭，可防止鸟、鼠等小动物或其它杂物进行燃烧室，防爆膜片封闭材料选用45号钢冷轧板，表面平整无需加工，各向力学性能相差较小，膜片开有十字通槽，膜片破开时按照开槽位置破开。十字通槽根部采用圆孔削弱处理，减小了膜片破开的应力。因此，破开平稳，安全性高；3)防爆膜片下的筒体内具有上下交错排布的二块斜板，在斜板与筒体内表面相贯的根部的筒壁上开有漏水孔，可以将筒体开口飘入的雨雪从漏水孔引出到筒体外部，防止雨雪对燃烧室内部的设备的侵蚀；4)设置火焰检测探测传感器检测火焰，设置燃气监测传感器检测甲烷热氧化反应效果，通过监测可以实施启动备用点火电极，保证天然气被点燃，不会直接排放空气中；5)设置稳压阀，控制喷射压力，从而控制火焰高度，保证在筒体内氧化完全；6)设置隔热层隔离火焰温度，筒体热辐射能量减低，减少对周围环境的烘烤。

本发明的天然气干式热氧化排放装置点火效率高，阶梯适应多种排量工况，保证甲烷充分热氧化。也具有封闭、安全的燃烧室，防止杂物进入燃烧室，保障整个装置在雨雪天气下安全运行。

附图说明

图1为本发明的天然气干式热氧化排放装置的结构示意图；

图2为本发明的天然气干式热氧化排放装置的防爆膜片立体示意图；

图中，筒体1，隔热层2，大火盘3，小火盘4，液位传感器5，稳压阀6，燃气探测传感器7，自然吸风口8，排污阀9，阻火器10，火焰探测传感器11，流量传感器12，压力表13，天然气气管14，点火器15，配重式旋启单向阀16，三通17，漏水孔18，斜板19，防爆膜片20，支撑座21，

十字通槽201，十字通槽根部的圆通孔202，防爆膜片安装用半长圆孔203。

具体实施方式

下面结构说明书附图对本发明的具体技术方案作进一步地描述。

如附图1所示，本发明的一种天然气干式热氧化排放装置，它的主体结构包括筒体1，筒体1用于隔离环境，形成局部空间的燃烧室，隔热层2附着在筒体1内部，筒体下部有自然吸风口8，筒体1上部开口为出气口，出气口被防爆膜片20封闭，通气槽出气。筒体内部布置大火盘3、小火盘4与筒体同心圆布置，大火盘3位于小火盘4之上。所述的大火盘3、小火盘4都是用不锈钢钢管弯曲成的圆环，圆环上均匀打孔焊接燃气喷嘴，总的喷嘴流通截面积是管道截面积的一定倍数关系，管道直径大小根据处理气量设定。大火盘3、小火盘4可由多个圆环组成，在高度方向叠加排列。所述的点火器15具有耐高温点火电极，配有电源和点火线圈，其发火点位于小火盘4喷嘴的开口处。

在大火盘3的上方筒体1的筒壁上安装火焰探测传感器11、燃气探测传感器7，火焰探测传感器11检测火焰燃烧状态，燃气探测传感器7检测燃气残余情况，本发明装置的点火器15还设置有备用点火器，火焰探测传感器11和燃气探测传感器7都可触发备用点火器。在自然吸风口8上方，大火盘3和小火盘4分别通过穿过筒体1的管路连接三通17的两个接口上。到阻火器10，阻火器10再与天然气气管14相连，天然气气管14连接到稳压阀6，三通17另一接口与天然气蒸发气的天然气气管14之间，通过管路顺序安装阻火器10、流量传感器12、压力表13、稳压阀6。大火盘3与三通17之间的管路上设置有配重式旋启单向阀16。液位传感器5布置与筒体1下部一定高度，用于检测筒体1内液位，防止外部环境流入的水位过高，排污阀9安装在筒体底部最低处，用于排出过多的积水。

所述的配重式旋启单向阀16，可以通过配重自动将多余的气量分配给小火盘4和大火盘3。

所述的防爆膜片20将筒体1的上端开口局部封闭，该防爆膜片20为圆盘形，其材料为45号冷轧钢板，厚度为0.5-1mm，所述的防爆膜片20的开有两条长度、面积相等的长通气槽，两条长通气槽垂直相交于防爆膜片20的中心点上，形成一个十字通气槽201，每个长条通气槽两端分别开有一个与该通气槽连通的圆通孔202，在防爆膜片20的一条直径的两端开有用于安装防爆膜片20的腰形孔203，该直径与冷轧钢板的轧制方向一致并与任意一条长通气槽具有45度的夹角。

所述的斜板19为面积大于半圆的圆冠形，该圆冠形的弧边与筒体1的内壁焊接在一起，圆冠形顶部的筒体1的筒壁上开有漏水孔18，圆冠形的直边高于其对应的漏水孔18，使斜板19倾斜形成流水的流道，斜板19有二块，分别交错并相对地布置在防爆膜片20之下的筒体1的筒壁上。

所述的支撑座21用于把本发明的装置固定在安全高度上。

本发明的工作原理是：LNG船燃料舱天然气蒸发气从天然气气管14道经稳压阀6到阻火器10，再到小火盘4，天然气在小火盘4的喷嘴喷出，以平流形式向上流通，被点火器15点燃燃烧，助燃空气因为燃气喷发的吸射力不停从吸风口进入新鲜空气。如果天然气流量大会顶开配重式旋启单向阀16流到大火盘3，大火盘3的燃气平行向上喷射，被小火盘4火焰点燃。其中稳压阀6作用在于调整气流压力，控制天然气喷射速度，达到控制火焰高度目的，阻火器10用于防止火焰反串，隔绝火焰，流量传感器12配合启动点火器15。流量传感器12检测天然气流动，发出信号给点火器15，点火器15接收到信号，发出点火动作。

天然气经点火器15点燃，天然气燃烧会加热空气，燃烧的烟气与热空气密度小于空气密度，自动向上排出，有源源不断空气从自然吸风口8进入，与小火盘4、大火盘3出来天然气混合燃烧，由于小火盘4、大火盘3喷嘴分布均匀，充分与空气混合燃烧，达到充分燃烧天然气目的，从而保证甲烷充分被热氧化，保证甲烷零排放。

本发明的天然气干式热氧化排放装置具有斜板19和防爆膜片20组成保护装置，能够防止雨雪对燃烧室内部的设备的侵蚀，也可防止鸟、鼠等小动物或其它杂物进行燃烧室，在天然气突发爆燃时，也可冲开防爆膜片，保护整个装置。

虽然本发明已经以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (7)

1.一种天然气干式热氧化排放装置，包括筒体(1)、大火盘(3)、小火盘(4)、自然吸风口(8)、天然气气管(14)、点火器(15)、配重式旋启单向阀(16)、三通(17)、漏水孔(18)、斜板(19)和防爆膜片(20)，其特征在于，

所述的筒体(1)下端封闭上端开口，

所述的大火盘(3)和小火盘(4)都为管路制成的环状结构，大火盘(3)和小火盘(4)的环状结构的旋转中心线与筒体(1)的旋转中心线共线，大火盘(3)位于小火盘(4)的上方，大火盘(3)和小火盘(4)分别具有均匀布置的天燃气喷嘴，

所述的天然气气管(14)连通天然气燃料舱的蒸发气的排放管路，该天然气气管(14)通过所述三通(17)分别连接大火盘(3)和小火盘(4)，

所述的配重式旋启单向阀(16)位于三通(17)和大火盘(3)之间管路上并位于筒体(1)的外部，

所述的点火器(15)的发火点位于小火盘(4)喷嘴的开口处，

所述的自然吸风口(8)为设置在筒体(1)下部的通孔，用于补充用于燃烧的空气，

所述的防爆膜片(20)将筒体(1)的上端开口局部封闭，该防爆膜片(20)为圆盘形，其材料为冷轧钢板，所述的防爆膜片(20)的开有两条长度、面积相等的长条通气槽，两条长条通气槽垂直相交于防爆膜片(20)的中心点上，形成一个十字通气槽(201)，每个长条通气槽两端分别开有一个与该长条通气槽连通的圆通孔(202)，在防爆膜片(20)的一条直径的两端开有用于安装防爆膜片(20)的腰形孔(203)，该直径与冷轧钢板的轧制方向一致并与任意一条长通气槽具有45度的夹角，

所述的斜板(19)为面积大于半圆的圆冠形，该圆冠形的弧边与筒体(1)的内壁焊接在一起，圆冠形顶部的筒体(1)的筒壁上开有漏水孔(18)，圆冠形的直边高于其对应的漏水孔(18)，使斜板(19)倾斜形成流水的流道，斜板(19)有二块，分别交错并相对地布置在防爆膜片(20)之下的筒体(1)的筒壁上。

2.根据权利要求1所述的一种天然气干式热氧化排放装置，其特征在于，还包括衬于筒体(1)内表面的隔热层(2)。

3.根据权利要求1所述的一种天然气干式热氧化排放装置，其特征在于，还包括液位传感器(5)和排污阀(9)，所述的液位传感器(5)安装在筒体(1)的下部，用于探测筒体(1)内积水的高度，所述的排污阀(9)用于排出筒体(1)内的积水。

4.根据权利要求1所述的一种天然气干式热氧化排放装置，其特征在于，还包括安装在斜板(19)之下、大火盘(3)之上的筒体(1)内壁上的燃气探测传感器(7)和火焰探测传感器(11)。

5.根据权利要求1所述的一种天然气干式热氧化排放装置，其特征在于，还包括安装在三通(17)和天然气气管(14)之间管路上的稳压阀(6)，其用于调节输出到大火盘(3)和小火盘(4)天然气的压力。

6.根据权利要求5所述的一种天然气干式热氧化排放装置，其特征在于，还包括安装在三通(17)和稳压阀(6)之间管路上的阻火器(10)。

7.根据权利要求6所述的一种天然气干式热氧化排放装置，其特征在于，还包括安装在阻火器(10)和稳压阀(6)之间管路上的流量传感器(12)，在流量传感器(12)探测到管路中的天然气流量时，启动点火器(15)点火。

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