CN113653942A - 一种掺氢燃气立管结构及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种掺氢燃气立管结构及其控制方法，包括输气管路、循环组件和多个用户端；所述输气管路包括送气管、立管和回流管，所述送气管上安装有止回阀，所述送气管的一端外接氢气和天然气的混合气源，所述送气管的一端与所述立管的底端相连通，所述立管的顶端与所述回流管的一端相连通，所述送气管与所述立管的连接处与所述止回阀之间存在一连接口，所述回流管的另一端与所述连接口相连通；所述循环组件设于所述回流管上，用于驱使所述立管和所述回流管内的气流循环流动；多个所述用户端沿所述立管的长度方向依次设置、且均与所述立管相连通；解决氢气和天然气的密度不同，位于输送气体的立管中的氢气和天然气的混合气体容易分层的问题。
Description
技术领域
本发明涉及燃气管道技术领域，尤其涉及一种掺氢燃气立管结构及其控制方法。
背景技术
掺氢天然气主要作为商业或者民用气燃料，可解决氢能大规模运输的问题。目前现有终端用户燃具多是为天然气以及液化石油气为基础而设计，氢气直接作为燃料供应则需要更换燃气用具并且要求敷设氢气输送管道，导致使用成本太高。把氢气掺混入现有的天然气管网当中能承载相当大的能量，同时天然气管网掺氢能够进一步降低天然气的碳排放。
例如CN202011477933.1一种掺氢天然气运输分离系统及其控制方法，通过往天然气中添加氢气配合使用，填补了国内天然气管道掺氢规范和标准空白。
然而，天然气使用存在高峰使用阶段和低峰使用阶段，当天然气处于低峰使用阶段时，由于氢气和天然气的密度不同，位于输送气体的立管中的氢气和天然气的混合气体容易分层，立管位于高楼层处的部分充满氢气，立管位于中低楼层出的部分充满天然气，若直接使用，容易引发安全事故。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种掺氢燃气立管结构及其控制方法，用以解决氢气和天然气的密度不同，位于输送气体的立管中的氢气和天然气的混合气体容易分层的问题。
本发明提供一种掺氢燃气立管结构，包括输气管路、循环组件和多个用户端；所述输气管路包括送气管、立管和回流管，所述送气管上安装有止回阀，所述送气管的一端外接氢气和天然气的混合气源，所述送气管的一端与所述立管的底端相连通，所述立管的顶端与所述回流管的一端相连通，所述送气管与所述立管的连接处与所述止回阀之间存在一连接口，所述回流管的另一端与所述连接口相连通；所述循环组件设于所述回流管上，用于驱使所述立管和所述回流管内的气流循环流动；多个所述用户端沿所述立管的长度方向依次设置、且均与所述立管相连通。
进一步的，所述立管的长度方向沿建筑物高度设置。
进一步的，所述回流管为竖直管，所述回流管的顶部经由一U型弯头与所述立管的顶端相连通。
进一步的，当有所述混合气源进入所述立管时，所述止回阀开启，当没有所述混合气源进入所述立管时，所述止回阀关闭。
进一步的，所述循环组件为一风机，所述风机内置于所述回流管中，用于将所述立管中的气体吸入至所述回流管中、并重新吹入至所述立管中。
本发明还提供一种掺氢燃气立管结构控制方法，包括以下步骤：
S1、立管内的氢气和天然气出现分层时，循环组件间歇式工作；
S2、以使立管与回流管之间的气体循环流动，氢气与天然气充分混合。
进一步的，所述用户端的使用时间包括使用高峰期和使用低峰期，所述使用低峰期为所述立管内的氢气和天然气出现分层时，所述使用高峰期为早晨、中午和晚上，所述使用低峰期为一天中除所述使用高峰期的其余时间。
进一步的，所述循环组件具有工作状态和非工作状态，当所述循环组件处于工作状态时，所述立管与所述回流管之间的气体循环流动，当所述循环组件处于非工作状态时，所述立管内的气体停滞流动，且氢气和天然气趋向分层状态，所述循环组件处于非工作状态的时间小于氢气和天然气完全分层所需的时间。
进一步的，该结构还包括一控制组件，所述控制组件用于驱动所述循环组件在工作状态和非工作状态之间往复切换；
所述控制组件包括一气流传感器和信息处理器，所述气流传感器与所述信息处理器电性连接，所述信息处理器与所述循环组件电性连接，所述气流传感器的检测端内置于所述送气管中，所述气流传感器位于所述止回阀远离所述连接口的一侧，所述气流传感器用于检测所述送气管的一端是否有氢气和天然气的混合气源进入，当有所述混合气源进入时，所述信息处理器控制所述循环组件一直处于所述非工作状态，当无所述混合气源进入时，所述信息处理器控制所述循环组件在工作状态和非工作状态之间往复切换。
进一步的，所述送气管内安装有压差发电式调压器，所述压差发电式调压器设于所述气流传感器与所述止回阀之间，所述控制组件还包括一电池，所述电池与所述压差发电式调压器电性连接，所述电池与所述信息处理器电性连接，以经由所述压差发电式调压器发电产生的电能储存至所述电池中、并供以所述信息处理器工作。
与现有技术相比，通过设置输气管路包括送气管、立管和回流管，送气管上安装有止回阀，送气管的一端外接氢气和天然气的混合气源，送气管的一端与立管的底端相连通，立管的顶端与回流管的一端相连通，送气管与立管的连接处与止回阀之间存在一连接口，回流管的另一端与连接口相连通，循环组件设于回流管上，用于驱使立管和回流管内的气流循环流动，可有效的防止氢气和天然气在立管中出现分层的现象，避免安全事故的发生；
同时，通过掺氢燃气立管结构控制方法，可当立管内的氢气和天然气出现分层时，循环组件间歇式工作，以使立管与回流管之间的气体循环流动，氢气与天然气充分混合，能够有效的防止天然气和氢气在立管中分层，避免造成安全事故。
附图说明
图1为本发明提供的一种掺氢燃气立管结构本实施例中整体的结构示意图；
图2为本发明提供的一种掺氢燃气立管结构控制方法的原理图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本实施例中的一种掺氢燃气立管结构，包括输气管路100、循环组件200和多个用户端400，其中，输气管路100用于将氢气和天然气的混合气源输送至多个用户端400中，通过循环组件200可防止输送管路中的氢气和天然气出现分层的现象，下面进行更加详细的阐述和说明。
本实施方案中的输气管路100包括送气管110、立管120和回流管130，送气管110上安装有止回阀112，送气管110的一端外接氢气和天然气的混合气源，送气管110的一端与立管120的底端相连通，立管120的顶端与回流管130的一端相连通，送气管110与立管120的连接处与止回阀112之间存在一连接口，回流管130的另一端与连接口相连通。
其中，送气管110用于输送氢气和天然气的混合气源至立管120中，通过设置止回阀112使送气管110内的气流具有单向性，立管120是用于将上述混合气源输送至多个用户端400的结构，通过设置回流管130，与立管120之间形成一回流通道，供于气体在回流管130和立管120之间循环流动。
本实施方案中的循环组件200设于回流管130上，用于驱使立管120和回流管130内的气流循环流动。
其中，通过设置循环组件200来实现气体在回流管130和立管120之间循环流动。
本实施方案中的多个用户端400沿立管120的长度方向依次设置、且均与立管120相连通。
可以理解的是，用户端400为本领域技术人员可以想到的建筑物中煤气灶、燃气灶等需要使用氢气和天然气的混合气体的结构，在此不再做过多的阐述和说明。
本实施例中立管120的长度方向沿建筑物高度设置。
本实施例中回流管130为竖直管，回流管130的顶部经由一U型弯头与立管120的顶端相连通。
本实施例中当有混合气源进入立管120时，止回阀112开启，当没有混合气源进入立管120时，止回阀112关闭。
本实施例中的循环组件200为一风机，风机内置于回流管130中，用于将立管120中的气体吸入至回流管130中、并重新吹入至立管120中。
可以理解的是，风机的送风方向不受限制，例如，可以从立管120的顶端吸气，气流经由回流管130并从立管120的底端重新吹入；也可以从立管120的底端吸气，气流经由回流管130并从立管120的顶端重新吹入。
工作流程：当立管120内停止供气时，立管120内的氢气和天然气容易出现分层的现象，开启风气，使立管120内的气体在立管120与回流管130之间循环流动，从而使氢气和天然气有效的混合在一起，能避免氢气和天然气出现分层的现象。
与现有技术相比：通过设置输气管路100包括送气管110、立管120和回流管130，送气管110上安装有止回阀112，送气管110的一端外接氢气和天然气的混合气源，送气管110的一端与立管120的底端相连通，立管120的顶端与回流管130的一端相连通，送气管110与立管120的连接处与止回阀112之间存在一连接口，回流管130的另一端与连接口相连通，循环组件200设于回流管130上，用于驱使立管120和回流管130内的气流循环流动，可有效的防止氢气和天然气在立管120中出现分层的现象，避免安全事故的发生。
如图2所示，本实施例中的一种掺氢燃气立管120结构控制方法，包括以下步骤：
S1、立管120内的氢气和天然气出现分层时，循环组件200间歇式工作；
S2、以使立管120与回流管130之间的气体循环流动，氢气与天然气充分混合。
通过间歇式控制循环组件200工作，使立管120内的氢气和天然气无法出现分层现象，使用户端400的使用气体为氢气和天然气的混合气体。
其中，用户端400的使用时间包括使用高峰期和使用低峰期，使用低峰期为立管120内的氢气和天然气出现分层时，使用高峰期为早晨、中午和晚上，使用低峰期为一天中除使用高峰期的其余时间。
需要说明的是，使用高峰期并不一定为早晨、中午和晚上，上述使用高峰期和使用低峰期指代的是多个用户端400在一定的时间内的使用频次，使用高峰期的上述使用频次高，低峰期的上述使用频次低，由于使用高峰期的使用频次高，送气管110需要不断进气，因此，立管120中的天然气和氢气不容易分层，而使用低峰期的使用频次低，送气管110进气非常少，立管120中的天然气和氢气容易分层。
其中，循环组件200具有工作状态和非工作状态，当循环组件200处于工作状态时，立管120与回流管130之间的气体循环流动，当循环组件200处于非工作状态时，立管120内的气体停滞流动，且氢气和天然气趋向分层状态，循环组件200处于非工作状态的时间小于氢气和天然气完全分层所需的时间。
为了便于控制循环组件200在工作状态和非工作状态下的自动切换，该结构还包括一控制组件300，控制组件300用于驱动循环组件200在工作状态和非工作状态之间往复切换。
具体的，控制组件300包括一气流传感器310和信息处理器320，气流传感器310与信息处理器320电性连接，信息处理器320与循环组件200电性连接，气流传感器310的检测端内置于送气管110中，气流传感器310位于止回阀112远离连接口的一侧，气流传感器310用于检测送气管110的一端是否有氢气和天然气的混合气源进入，当有混合气源进入时，信息处理器320控制循环组件200一直处于非工作状态，当无混合气源进入时，信息处理器320控制循环组件200在工作状态和非工作状态之间往复切换。
优选的，送气管110内安装有压差发电式调压器111，压差发电式调压器111设于气流传感器310与止回阀112之间，控制组件300还包括一电池330，电池330与压差发电式调压器111电性连接，电池330与信息处理器320电性连接，以经由压差发电式调压器111发电产生的电能储存至电池330中、并供以信息处理器320工作。
工作流程：通过气流传感器310检测到送气管110是否有混合气源进入，若有混合气源进入，则表明用户端400处于使用高峰期，若长时间无混合气源进入，则表明用户端400处于使用低峰期，当用户端400处于使用高峰期时，循环组件200一直处于非工作状态，混合气源依次经由送气管110、立管120，不断为多个用户端400供气，当用户端400处于使用高峰期时，信息处理器320控制循环组件200间歇式工作，即在工作状态和非工作状态之间往复切换，使立管120中的天然气和氢气处于始终不能分层的状态。
与现有技术相比：通过设置立管120内的氢气和天然气出现分层时，循环组件200间歇式工作，以使立管120与回流管130之间的气体循环流动，氢气与天然气充分混合，能够有效的防止天然气和氢气在立管120中分层，避免造成安全事故。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种掺氢燃气立管结构，其特征在于，包括输气管路、循环组件和多个用户端；
所述输气管路包括送气管、立管和回流管，所述送气管上安装有止回阀，所述送气管的一端外接氢气和天然气的混合气源，所述送气管的一端与所述立管的底端相连通，所述立管的顶端与所述回流管的一端相连通，所述送气管与所述立管的连接处与所述止回阀之间存在一连接口，所述回流管的另一端与所述连接口相连通；
所述循环组件设于所述回流管上，用于驱使所述立管和所述回流管内的气流循环流动；
多个所述用户端沿所述立管的长度方向依次设置、且均与所述立管相连通。
2.根据权利要求1所述的掺氢燃气立管结构，其特征在于，所述立管的长度方向沿建筑物高度设置。
3.根据权利要求1所述的掺氢燃气立管结构，其特征在于，所述回流管为竖直管，所述回流管的顶部经由一U型弯头与所述立管的顶端相连通。
4.根据权利要求1所述的掺氢燃气立管结构，其特征在于，当有所述混合气源进入所述立管时，所述止回阀开启，当没有所述混合气源进入所述立管时，所述止回阀关闭。
5.根据权利要求1所述的掺氢燃气立管结构，其特征在于，所述循环组件为一风机，所述风机内置于所述回流管中，用于将所述立管中的气体吸入至所述回流管中、并重新吹入至所述立管中。
6.一种掺氢燃气立管结构控制方法，适用于上述权利要求1-5任一所述的掺氢燃气立管结构，其特征在于，包括以下步骤：
立管内的氢气和天然气出现分层时，循环组件间歇式工作；
以使立管与回流管之间的气体循环流动，氢气与天然气充分混合。
7.根据权利要求6所述的掺氢燃气立管结构控制方法，其特征在于，所述用户端的使用时间包括使用高峰期和使用低峰期，所述使用低峰期为所述立管内的氢气和天然气出现分层时，所述使用高峰期为早晨、中午和晚上，所述使用低峰期为一天中除所述使用高峰期的其余时间。
8.根据权利要求6所述的掺氢燃气立管结构控制方法，其特征在于，所述循环组件具有工作状态和非工作状态，当所述循环组件处于工作状态时，所述立管与所述回流管之间的气体循环流动，当所述循环组件处于非工作状态时，所述立管内的气体停滞流动，且氢气和天然气趋向分层状态，所述循环组件处于非工作状态的时间小于氢气和天然气完全分层所需的时间。
9.根据权利要求8所述的掺氢燃气立管结构控制方法，其特征在于，该结构还包括一控制组件，所述控制组件用于驱动所述循环组件在工作状态和非工作状态之间往复切换；
所述控制组件包括一气流传感器和信息处理器，所述气流传感器与所述信息处理器电性连接，所述信息处理器与所述循环组件电性连接，所述气流传感器的检测端内置于所述送气管中，所述气流传感器位于所述止回阀远离所述连接口的一侧，所述气流传感器用于检测所述送气管的一端是否有氢气和天然气的混合气源进入，当有所述混合气源进入时，所述信息处理器控制所述循环组件一直处于所述非工作状态，当无所述混合气源进入时，所述信息处理器控制所述循环组件在工作状态和非工作状态之间往复切换。
10.根据权利要求9所述的掺氢燃气立管结构控制方法，其特征在于，所述送气管内安装有压差发电式调压器，所述压差发电式调压器设于所述气流传感器与所述止回阀之间，所述控制组件还包括一电池，所述电池与所述压差发电式调压器电性连接，所述电池与所述信息处理器电性连接，以经由所述压差发电式调压器发电产生的电能储存至所述电池中、并供以所述信息处理器工作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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