CN114950171B - 一种无内筒的混气筒和混气装置以及天然气掺氢的混气方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无内筒的混气筒和混气装置以及天然气掺氢的混气方法。该混气筒为圆柱形的筒体；所述筒体的一端设有混气出口，另一端设有至少一个第一气体入口、至少两个第二气体入口；所述筒体的内壁上设有若干列导流片；每一列导流片在所述混气出口与所述气体入口之间均匀分布；并且，每一片导流片与所述筒体的横截面之间具有第一角度；所述混气筒的长度为内径的3‑10倍；所述混气筒的内径为所述第一气体入口的直径的2‑5倍。本发明还提供了利用上述装置实现的天然气掺氢的混气方法。本发明的技术方案有效解决了目前市场中混气装置混气不均匀，结构复杂，混气效率低的缺陷。

Description

一种无内筒的混气筒和混气装置以及天然气掺氢的混气方法

技术领域

本发明涉及气体混合技术领域，尤其涉及一种无内筒的混气筒和混气装置以及天然气掺氢的混气方法。

背景技术

氢在新一轮的清洁、低碳能源转型中扮演着替代者、促进者和整合者的角色，具有不可替代的重要作用，极具发展潜力。目前，氢能产业发展正步入快车道在未来新能源的发展中氢气储运是氢能产业的中间环节，是氢能发展和利用的关键技术。然后由于氢分子小、渗透性强，极易对管材造成“氢脆”的不利影响，因此推进氢气的长距离管输必须采用循序渐进的方式。在天然气掺氢输送中，将氢气以一定的比例掺入天然气中，可以利用现有的天然气管道或管网进行输送，氢气掺入天然气管道中还能有效降低燃烧污染物排放量，改善大气环境。此外，掺氢输送具有技术兼容性好、风险小、易于推进等优势，是未来氢能发展的必由之路。在掺氢输送中，需要通过混气装置使氢气与天然气掺混均匀，避免出现分层流等问题，确保气体组分在线检测的准确度，因此混气的效果和均匀性是十分重要的。

混气装置在其它领域的应用也很广泛。在泄漏检测的示踪剂气体加注中，需要将选取的示踪剂定量注入城市燃气管道中以精准定位漏点位置，可以有效减小管道泄漏带来的危险；在天然气双气源输送中，由于不同气源天然气物性有所不同，将两种天然气混和均匀为后续天然气管道设计提供设计参数，也可以更精准计算天然气的热值；金属纤维燃烧器中需要将天然气与空气混气，金属纤维燃烧器属于多孔介质燃烧技术的应用装置，广泛应用于各类锅炉中，具有低氮氧化物排放、燃烧强度高等优势，而优化天然气和空气的混合效果可进一步降低氮氧化物的产生量，减少对环境的污染；铜冶炼火法精炼烟气和环集烟气混气，在铜冶炼项目中，需要将含硫火法精炼烟气与环集烟气充分混合一并送入脱硫系统处理，达标后进行排放。

随着社会的发展，科技的进步，混气装置在工业生产及社会生活中得到了越来越广泛的应用，这些应用对混气装置的性能提出了越来越高的要求。其中混合均匀是多数应用对混气装置性能的首要要求，混气是否均匀直接影响生产效率及性能是否达标。此外不同场合对气体混和装置的要求并不完全一样，所以要求同一种混气结构可以通过调节装置结构参数以适应不同的混气需求。此外混气装置的生产对成本要求也很高，因此要求混气装置结构简单、易于加工且材料易于获取。在装置材料的选择及混气筒内部结构布置上，要求尽可能减少气体流动阻力并减少压力损失，在满足混气均匀度需求的同时，提高混气效率。由于上述要求很多且不同要求具有相互矛盾之处，因此很难有能够完全满足上述要求的混气装置及结构。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种无内筒的混气筒以及含有该混气筒的混气装置，该混气装置兼具均匀性好、灵活性高、结构简单、成本低且压力损失小的优点，可以用于将氢气掺入天然气中，也可应用于其它气体之间的混气过程。

本发明的目的还在于提供一种利用上述混气装置的天然气掺氢的混气方法。

为达到上述目的，本发明首先提供了一种无内筒的混气筒，其中，该混气筒为圆柱形的筒体；

所述筒体的一端设有混气出口，另一端设有至少一个第一气体入口、至少两个第二气体入口；优选地，所述混气出口和所述第一气体入口分别设于所述筒体的中心轴线的一端，所述第二气体入口设于所述筒体的侧壁顶部；

所述筒体的内壁上设有若干列导流片；每一列导流片在所述混气出口与所述气体入口之间均匀分布；并且，每一片导流片与所述筒体的横截面之间具有第一角度。

本发明所提供的混气筒是一种采用多列螺旋排布导流片的多点进气、多用途掺氢混气筒。

在上述混气筒中，优选地，所述混气筒的长度为内径的3-10倍；所述混气筒的内径为所述第一气体入口的直径的2-5倍。

在上述混气筒中，优选地，第一气体入口、第二气体入口、混气出口分别连接有相应的气体管路，可以成为第一气体管路、第二气体管路、混气管路，并且，相应的口与相应的管路的管径相同或者相近。

在上述混气筒中，优选地，所述筒体的内壁上设有3-8列导流片，优选为3-6列。

在上述混气筒中，优选地，每一列导流片包括1-1000枚导流片，优选为3-100枚，更优选为5-50枚，进一步优选为10-20枚。

在上述混气筒中，优选地，所述若干列导流片沿所述筒体的横截面均匀分布；更优选地，θ＝360°/n；其中，n为导流片的列数，θ为相邻导流片之间的间隔角度。其中，每一片导流片均固定在筒体内壁之上，因此二者之间存在一条连接线，而且所有导流片的连接线是相同形状、尺寸的，以直线将该连接线的中心点与筒体的横截面的中心点连接，相邻两片导流片的相应直线之间会有一个夹角，该夹角的度数即为相邻导流片之间的间隔角度。

在上述混气筒中，第一角度以导流片的长度方向上的轴线与筒体的横截面之间的夹角计算，优选地，所述第一角度为20°-50°。在上述混气筒中，优选地，所述导流片的一侧连接到所述筒体的侧壁上，或者，所述导流片的两端连接到所述筒体的侧壁上。其中，一侧固定的方式更适合于导流片面积较大的情况，当两端固定时，导流片与筒体的侧壁之间可以有一定的间隙(如图3所示)。

在上述混气筒中，优选地，在同一列导流片中，相邻导流片的距离为0.1-0.3d，其中，d为所述混气筒的内径。该距离是两列导流片起点位置在轴向上的偏移距离，以相邻导流片的重心的距离计算。导流片的形状、材质完全相同，每一片导流片的重心在本导流片上的位置都是相同的。

在上述混气筒中，优选地，在同一列导流片中，相邻两个导流片的中心在圆周方向上具有第二角度(即同一列导流片中，当前导流片均在前一导流片的安装位置基础上向上偏转一个角度，例如沿顺时针方向偏转)，更优选地，所述第二角度为大于等于0°、小于等于360°/n；其中，n为导流片的列数；进一步优选地，所述第二角度为10°-30°。第二角度为0°的情况实际上是不进行偏转，即同一列导流片的角度相同的情况，这可以视为一种“偏转的特例”。

在上述混气筒中，优选地，所述导流片与所述筒体的内壁之间呈第三角度，优选地，所述第三角度为60°-120°，更优选为90°。第三角度以导流片与接触点处的切线之间的夹角的角度计；在导流片本身有轴线的情况下，这个夹角也可以用导流片的轴线(长度方向的轴线)来表征，即导流片的轴线与筒体的内壁之间的夹角。

在上述混气筒中，优选地，所述导流片的形状是相同的，优选地，所述导流片的横截面为圆形、长方形、椭圆形、月牙形、由左右对称圆弧围成的叶形、左右不对称圆弧围成的叶形、螺旋形(即导流片本身有一定的扭转)、麻花形等中的一种，一般选择简单易加工且外形平滑流动阻力小的形状，具体示例如图5所示。其中，所述导流片的厚度优选为0.5mm-2.0cm；所述导流片的宽度优选为0.1R-0.6R，其中，R为所述混气筒的半径。所述导流片的长度主要取决于列数和导流片与混气筒横截面的偏转角度，其中，列数越多，导流片越短，偏转角度越大导流片越长。

在上述混气筒中，各列导流片呈螺旋排布。单一导流片采用斜向上的形式安装在混气筒的内壁之上，并在导流片两端均采用焊接及其它可行的机械连接形式与混气筒固定在一起。同一列的各个导流片以螺旋形式依次安装在上一个导流片的斜上方，并且所有的导流片都有相同的倾斜角度。

在上述混气筒中，第一进气口(一般作为天然气进气口)设在混气筒的一端，混气气体出口设在混气筒的另一端。第二进气口(一般作为氢气进气口)的个数一般和混气筒内的导流片的列数相同，但也可以与之不同，只要进气口的开口与导流片在空间上不发生干涉即可进气口一般均匀分布在圆周方向上，导流片不跨进气口安装。这样第二气体(一般为氢气)进入混气筒后，就会很好的和第一气体(一般为天然气)混合一起，在螺旋导流片的带动下在筒内边旋转边向前流动，从而产生理想的气体混合效果。一般情况下，气体混合越均匀越好，就是出口断面上各个点处的气体组分中，第二气体的最大摩尔分数和最小摩尔分数越接近平均摩尔分数，混合越均匀。

在上述混气筒中，优选地，同一纵列的各导流片之间间距相同，螺旋转角也相同。不同的导流片纵列优选以相同的夹角沿圆周方向均匀分布，即各导流片纵列的起始导流片在相同的高度上安装，并以相同的夹角沿圆周方向均匀分布，各导流片纵列采用相同的导流片间距和螺旋转角进行安装，并具有相同的片数。

本发明的优选技术方案通过第二气体多点进气及多列螺旋导流片的设计，有效地提高了装置混气效率，其中：(1)第二气体的多点进气方式，使得两种气体在混气筒内的初始接触面积大大增加，极大程度地提高了混气的均匀度；(2)多列导流片的设计，不仅通过多列螺旋导流片使筒气的气体流动产生旋转搅动，使两种气体更充分地混合，而且结构简单，加工方便；(3)多列螺旋排布、倾斜安装的气体导流片在混合两气体的同时，减少了气体在混气装置内的流动阻力从而降低了气体进出混气装置的压降；(4)第二气体进气口数量可根据所需混气量进行调整，同时可以灵活方便地改变混气筒内螺旋导流片的列数、间距、倾角、截面形状以及长度等参数，以适应不同工况下的混气操作，从而具有很高的设计灵活性。

本发明还提供了一种混气装置，其中，该混气装置包括上述混气筒，以及第一气体进气管路、第一气体调压器、第一气体压力计、第一气体流量计、第一气体流量调节阀、第二气体进气管路、第二气体调压器、第二气体压力计、第二气体流量计、第二气体流量调节阀，其中，第二气体进气管路也可以通过第二气体管排连接若干第二气体分气管路的方式实现；

其中，所述第一气体进气管路与所述第一气体入口连通，并且设有所述第一气体调压器、第一气体压力计、第一气体流量计、第一气体流量调节阀；

所述第二气体进气管路通过所述第二气体分气管路分别与所述第二气体入口连通，并且设有所述第二气体调压器、第二气体压力计、第二气体流量计、第二气体流量调节阀。

在上述混气装置中，优选地，第二气体分气管路包括若干组，分别与混气筒上的第二气体入口相对应并相互连接。

本发明还提供了一种天然气掺氢的混气方法，其中，该方法是采用上述混气筒或者上述混气装置进行，其中，第一气体为天然气，第二气体为氢气、氖气和氦气中的一种或两种以上的组合；

所述第一气体通过所述第一气体入口通入所述混气筒；

所述第二气体通过至少两个所述第二气体入口通入所述混气筒；

所述第一气体和第二气体在所述混气筒中相互混合形成混合气，并通过所述混气出口离开所述混气筒；

优选地，所述第一气体的入口速度控制为1-15m/s；

所述第二气体的入口速度控制为1-15m/s。

本发明的技术方案能够带来以下技术效果：一是螺旋排布的多列导流片。螺旋排布使得气体在混气筒内呈气体旋流从而达到混气的效果，设置多列导流片可充分对两种气体进行混合，提高混气效率。同时该装置均由导流片安装在混气筒内壁构成，其中混气片外形结构简洁，十分方便加工和批量化生产，同时导流片可以方便的焊接在混气筒内壁，因而生产方便，成本低。与此同时导流片结构简单，体积小，对混气装置内流动的额外干扰小，因而流动阻力小，两种气体混合过程的压力损失也小。二是从各列导流片之间进气的多点进气方式。多点进气较普通的单管进气增加了两气体的汇合接触面，因而使混气更加均匀。

本发明的技术方案有效解决了目前市场中混气装置混气不均匀，结构复杂，混气效率低的缺陷。本发明在实现两种气体均匀混合的同时，实现了装置结构的最简化，降低了混气的能耗；对于装置结构的灵活可调性，有效提高了混气装置的利用率，综合性能平衡。

附图说明

图1为本发明的一种示例性的混气筒的结构示意图。

图2为本发明的一种示例性的混气筒的单列导流片布置方式的展开示意图。

图3为本发明的一种示例性的混气筒的导流片布置方式的示意图。

图4为本发明的一种示例性的混气筒的导流片的一种连接方式的示意图。

图5为本发明的导流片的横截面形状示意图。

图6为本发明的一种示例性的混气装置的结构示意图。

图7为本发明的一种示例性的混气装置的三维示意图。

图8-1、图8-2为模型示意图。

图9-1至图16-4为模拟装置的示意图以及模拟结果图。

附图标号说明：

筒体1、导流片2、第一气体入口3、第二气体入口4、混气出口5、第一气体进气管路61、第一气体压力计62、第一气体流量计63、第一气体流量调节阀64、第二气体进气管路71、第二气体压力计72、第二气体流量计73、第二气体流量调节阀74、混气出口管路8

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

本发明提供了一种混气筒，其示例性的结构如图1所示。该混气筒为圆柱形的筒体1。

在上述混气筒中，筒体1的一端设有混气出口5，该混气出口5设于筒体1一端的中心处，即设于筒体1的中心轴线的一端。

在上述混气筒中，筒体1的另一端设有至少一个第一气体入口3、至少两个第二气体入口4；其中，第一气体入口3设于筒体1一端的中心处，即设于筒体1的中心轴线的一端，与混气出口5相对的一端；第二气体入口4设于筒体1的侧壁顶部，围绕筒体的外壁以均匀的间隔设置。

在上述混气筒中，筒体1的内壁上设有若干列导流片2，例如1列、2列、3列、4列、5列、6列等。单列导流片布置方式的展开示意图和导流片布置方式的示意图分别如图2和图3所示。

在上述混气筒中，每一列导流片在所述混气出口与所述气体入口之间均匀分布；并且，每一片导流片与所述筒体的横截面之间具有第一角度，该第一角度可以为20°-50°，例如20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°。

在上述混气筒中，每一列导流片可以包括1-1000枚导流片，优选为3-100枚。

在上述混气筒中，各列导流片沿筒体的横截面均匀分布，相邻导流片之间的间隔角度θ＝360°/n；其中，n为导流片的列数。多列导流片的布置方式示意图如图4所示。

在上述混气筒中，每一列导流片的第一片安装在接近第一气体进气口的位置即可，所有第一片导流片的安装位置与第一气体进气口的轴向距离相同。

在上述混气筒中，在同一列导流片中，相邻导流片的距离为0.1-0.3d。

在上述混气筒中，各个导流片的形状是相同的，并且，导流片的横截面为圆形、长方形、椭圆形、月牙形、由左右对称圆弧围成的叶形、左右不对称圆弧围成的叶形、螺旋形(即导流片本身有一定的扭转)、麻花形中的一种，部分形状如图5所示。

本发明还提供了一种混气装置，其包括上述的混气筒，具体如图6和图7所示。该混气装置包括上述混气筒，以及第一气体进气管路61、第一气体调压器(图中未显示)、第一气体压力计62、第一气体流量计63、第一气体流量调节阀64、第二气体进气管路71、第二气体调压器(图中未显示)、第二气体压力计72、第二气体流量计73、第二气体流量调节阀74；其中，所述第一气体进气管路61与所述第一气体入口3连通，并且设有所述第一气体调压器、第一气体压力计62、第一气体流量计63、第一气体流量调节阀64；所述第二气体进气管路71分别与所述第二气体入口4连通，并且设有所述第二气体调压器、第二气体压力计72、第二气体流量计73、第二气体流量调节阀74。

在上述混气装置中，第一气体调压器和第一气体压力计62安装在第一气体进气管路61上，通过第一气体调压器保持第一气体供气压力的稳定，使系统工作稳定。第一气体流量计63和第一气体流量调节阀64安装在第一气体进气管路61上，且位于第一气体调压器和第一气体压力计62的后面，通过第一气体流量计63的测量数据调节第一气体流量调节阀64的开度，从而控制进入混气筒的第一气体的流量。其中，第二气体调压器和第二气体压力计72安装在第二气体的进气管路71上，通过第二气体调压器保持第二气体供气压力的稳定，使系统工作稳定。第二气体流量计73和第二气体流量调节阀74安装在第二气体进气管路71上，且位于第二气体调压器和第二气体压力计72的后面，通过第二气体流量计73的测量数据调节第二气体流量调节阀74的开度，从而控制进入混气筒的第二气体的流量。通过第一气体和第二气体的流量控制，实现混和气体的掺混比。

本发明还提供了一种气体混合方法，其是采用上述混气筒或者上述混气装置进行，其中，第一气体为天然气，第二气体为氢气、氖气和氦气中的一种或两种以上的组合；

所述第一气体通过所述第一气体入口通入所述混气筒；

所述第二气体通过至少两个所述第二气体入口通入所述混气筒；

所述第一气体和第二气体在所述混气筒中相互混合形成混合气，并通过所述混气出口离开所述混气筒；

优选地，所述第一气体的入口速度控制为1-15m/s；

所述第二气体的入口速度控制为1-15m/s。

为了证明本发明所提供的技术方案所具有的技术效果，提供以下混气装置模拟实验：

1、模型建立

为了研究天然气管道中掺氢混气装置的混合效果，进行了相关的三维模型设计，其建立的三维模型的示例如图8-1和图8-2所示。

2、模拟参数设置

将三维模型经过网格划分之后，导入fluent软件中对其进行相应的参数设置，其具体参数设置和各项物性参数如下表1和表2所示。

表1模型参数

名称	参数
		天然气入口速度	1m/s
氢气入口速度	10m/s
		导流片数量	n(列)×m(片)
环境温度	20℃

表2物性参数

3、混气装置模拟结果：

3.1、混气筒的长度L1＝1500mm，入口段的长度L2＝220mm，出口段的长度L3＝380mm；

6列导流片，相邻列之间的间隔角度为60°，每列共11片导流片，第一角度为45°，第三角度为90°；

筒体的混合中心部分的直径为300mm；

1个天然气入口直径为100mm，流量为0.8kg/s；

4个氢气入口，直径分别为50mm，流量分别为0.05kg/s；

混气出口的直径为150mm；

天然气中的掺氢比例为20％。

(1)物理模型如图9-1和图9-2所示。

(2)模拟结果如图9-3(左侧为标尺、中间为主视图、右侧为左视图)和图9-4(内部分布云图)所示。

由模拟结果可以看出：调整为垂直放置混气装置的混气效果相对较好，在混气出口处，其甲烷和氢气的比例达到了混气的要求。

选取不同混合长度、不同数量的导流片和导流片的不同角度进行对比分析，其物理模型和模拟结果如下所示：

3.2、混气筒的长度L1＝1500mm，入口段的长度L2＝220mm，出口段的长度L3＝380mm；

6列导流片，相邻列之间的间隔角度为60°，每列共15片导流片，第一角度为0°，第三角度为90°；

筒体的混合中心部分的直径为300mm；

1个天然气入口直径为100mm，流量为0.8kg/s；

4个氢气入口，直径分别为50mm，流量分别为0.05kg/s；

混气出口的直径为150mm；

天然气中的掺氢比例为20％。

(1)物理模型如图10-1和图10-2所示。

(2)模拟结果如图10-3(左侧为主视图、右侧为左视图)和图10-4(内部分布云图)所示。

3.3、混气筒的长度L1＝1500mm，入口段的长度L2＝220mm，出口段的长度L3＝380mm；

6列导流片，相邻列之间的间隔角度为60°，每列共15片导流片，第一角度为90°，第三角度为90°；

筒体的混合中心部分的直径为300mm；

1个天然气入口直径为100mm，流量为0.8kg/s；

4个氢气入口，直径分别为50mm，流量分别为0.05kg/s；

混气出口的直径为150mm；

天然气中的掺氢比例为20％。

(1)物理模型如图11-1和图11-2所示。

(2)模拟结果如图11-3(左侧为主视图、右侧为左视图)和图11-4(内部分布云图)所示。

3.4、混气筒的长度L1＝1500mm，入口段的长度L2＝220mm，出口段的长度L3＝380mm；

4列导流片，相邻列之间的间隔角度为90°，每列共11片导流片，第一角度为45°，第三角度为90°；

筒体的混合中心部分的直径为300mm；

1个天然气入口直径为100mm，流量为0.8kg/s；

4个氢气入口，直径分别为50mm，流量分别为0.05kg/s；

混气出口的直径为150mm；

天然气中的掺氢比例为20％。

(1)物理模型如图12-1和图12-2所示。

(2)模拟结果如图12-3(左侧为主视图、右侧为左视图)和图12-4(内部分布云图)所示。

3.5、混气筒的长度L1＝1500mm，入口段的长度L2＝220mm，出口段的长度L3＝380mm；

3列导流片，相邻列之间的间隔角度为120°，每列共11片导流片，第一角度为45°，第三角度为90°；

筒体的混合中心部分的直径为300mm；

1个天然气入口直径为100mm，流量为0.8kg/s；

4个氢气入口，直径分别为50mm，流量分别为0.05kg/s；

混气出口的直径为150mm；

天然气中的掺氢比例为20％。

(1)物理模型如图13-1和图13-2所示。

(2)模拟结果如图13-3(左侧为、中间为主视图、右侧为左视图)和图13-4(内部分布云图)所示。

3.6、混气筒的长度L1＝1000mm，入口段的长度L2＝220mm，出口段的长度L3＝380mm；

6列导流片，相邻列之间的间隔角度为60°，每列共9片导流片，第一角度为45°，第三角度为90°；

筒体的混合中心部分的直径为300mm；

1个天然气入口直径为100mm，流量为0.8kg/s；

4个氢气入口，直径分别为50mm，流量分别为0.05kg/s；

混气出口的直径为150mm；

天然气中的掺氢比例为20％。

(1)物理模型如图14-1和图14-2所示。

(2)模拟结果如图14-3(左侧为、中间为主视图、右侧为左视图)和图14-4(内部分布云图)所示。

3.7、混气筒的长度L1＝500mm，入口段的长度L2＝220mm，出口段的长度L3＝380mm；

6列导流片，相邻列之间的间隔角度为60°，每列共6片导流片，第一角度为45°，第三角度为90°；

筒体的混合中心部分的直径为300mm；

1个天然气入口直径为100mm，流量为0.8kg/s；

4个氢气入口，直径分别为50mm，流量分别为0.05kg/s；

混气出口的直径为150mm；

天然气中的掺氢比例为20％。

(1)物理模型如图15-1和图15-2所示。

(2)模拟结果如图15-3(左侧为、中间为主视图、右侧为左视图)和图15-4(内部分布云图)所示。

3.8、混气筒的长度L1＝1500mm，入口段的长度L2＝220mm，出口段的长度L3＝380mm；

6列导流片，相邻列之间的间隔角度为60°，每列共11片导流片，第一角度为45°，第三角度为90°；

筒体的混合中心部分的直径为300mm；

1个天然气入口直径为100mm，流量为0.8kg/s；

4个氢气入口，直径分别为50mm，流量分别为0.05kg/s；

混气出口的直径为150mm；

天然气中的掺氢比例为20％。

(1)物理模型如图16-1和图16-2所示。

(2)模拟结果如图16-3(左侧为标尺、中间为主视图、右侧为左视图)和图16-4(内部分布云图)所示。

从混气筒长度为5m、10m和15m的模拟结果对比分析可知，在混气筒长度为15m时其混气效果较好；在3列、4列和6列的导流片影响因素对比分析可知，6列的导流片混气效果较好，可使氢气混合相对较为均匀；最后对比分析了导流片的0°、45°和90°不同倾斜角度的影响，可以得出在45°时，其混气效果较为理想。因此，混气筒长度为15m，导流片为6列，倾斜角度为45°时的混气装置达到混气要求。

Claims (20)

1.一种无内筒的混气筒，其特征在于，该混气筒为圆柱形的筒体；

所述筒体的一端设有混气出口，另一端设有至少一个第一气体入口、至少两个第二气体入口；所述混气出口和所述第一气体入口分别设于所述筒体的中心轴线的一端，所述第二气体入口设于所述筒体的侧壁顶部；

所述筒体的内壁上设有若干列导流片；每一列导流片在所述混气出口与所述气体入口之间均匀分布；并且，每一片导流片与所述筒体的横截面之间具有第一角度；所述第一角度为20°-50°；

所述若干列导流片沿所述筒体的横截面均匀分布；其中，θ＝360°/n；其中，n为导流片的列数，θ为相邻导流片之间的间隔角度；

在同一列导流片中，相邻两个导流片的中心在圆周方向上具有第二角度，所述第二角度为大于等于0°、小于等于360°/n；其中，n为导流片的列数；

所述混气筒的长度为内径的3-10倍；所述混气筒的内径为所述第一气体入口的直径的2-5倍。

2.根据权利要求1所述的混气筒，其特征在于，所述筒体的内壁上设有3-8列导流片。

3.根据权利要求2所述的混气筒，其特征在于，所述筒体的内壁上设有3-6列导流片。

4.根据权利要求1所述的混气筒，其特征在于，每一列导流片包括1-1000枚导流片。

5.根据权利要求4所述的混气筒，其特征在于，每一列导流片包括3-100枚导流片。

6.根据权利要求5所述的混气筒，其特征在于，每一列导流片包括5-50枚导流片。

7.根据权利要求6所述的混气筒，其特征在于，每一列导流片包括10-20枚导流片。

8.根据权利要求1所述的混气筒，其特征在于，在同一列导流片中，相邻导流片的距离为0.1-0.3d，其中，d为所述混气筒的内径。

9.根据权利要求1所述的混气筒，其特征在于，所述第二角度为10°-30°。

10.根据权利要求1所述的混气筒，其特征在于，所述导流片的一侧连接到所述筒体的侧壁上，或者，所述导流片的两端连接到所述筒体的侧壁上。

11.根据权利要求1所述的混气筒，其特征在于，所述导流片与所述筒体的内壁之间呈第三角度。

12.根据权利要求11所述的混气筒，其特征在于，所述第三角度为60°-120°。

13.根据权利要求12所述的混气筒，其特征在于，所述第三角度为90°。

14.根据权利要求1所述的混气筒，其特征在于，所述导流片的形状是相同的。

15.根据权利要求14所述的混气筒，其特征在于，所述导流片的横截面为圆形、长方形、椭圆形、月牙形、由左右对称圆弧围成的叶形、左右不对称圆弧围成的叶形、螺旋形、麻花形中的一种。

16.根据权利要求1所述的混气筒，其特征在于，所述导流片的厚度为0.5mm-2.0cm。

17.根据权利要求1所述的混气筒，其特征在于，所述导流片的宽度为0.1R-0.6R，其中，R为所述混气筒的半径。

18.一种混气装置，其特征在于，该混气装置包括权利要求1-17任一项所述的混气筒，以及第一气体进气管路、第一气体调压器、第一气体压力计、第一气体流量计、第一气体流量调节阀、第二气体进气管路、第二气体调压器、第二气体压力计、第二气体流量计、第二气体流量调节阀；

其中，所述第一气体进气管路与所述第一气体入口连通，并且设有所述第一气体调压器、第一气体压力计、第一气体流量计、第一气体流量调节阀；

所述第二气体进气管路通过所述第二气体分气管路分别与所述第二气体入口连通，并且设有所述第二气体调压器、第二气体压力计、第二气体流量计、第二气体流量调节阀。

19.一种天然气掺氢的混气方法，其特征在于，该方法是采用权利要求1-17任一项所述的混气筒或者权利要求18所述的混气装置进行，其中，第一气体为天然气，第二气体为氢气、氖气和氦气中的一种或两种以上的组合；

所述第一气体通过所述第一气体入口通入所述混气筒；

所述第二气体通过至少两个所述第二气体入口通入所述混气筒；

所述第一气体和第二气体在所述混气筒中相互混合形成混合气，并通过所述混气出口离开所述混气筒。

20.根据权利要求19所述的天然气掺氢的混气方法，其特征在于，所述第一气体的入口速度控制为1-15m/s；

所述第二气体的入口速度控制为1-15m/s。

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