CN201760685U - 添加剂添加装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种添加剂添加装置，属于金属切割用燃气混合技术，包括：进行天然气和添加剂混合的填料塔、添加剂储槽、天然气气源、小型气体储罐和气体切割设备，其中，所述填料塔中的填料为拉西环，所述拉西环填料以堆积方式为乱堆；所述添加剂储槽通过添加剂输送管与所述填料塔的塔顶连接，在所述添加剂输送管靠近所述填料塔的入口部位处设置有循环泵，所述天然气气源通过天然气输送管道与填料塔连接。本装置结构简单，流程易于控制，受用面比较广，特别适用于中小型企业。此外，本装置可适用于不同的添加剂，具有调节灵活的特点。

Description

添加剂添加装置

技术领域

本实用新型涉及用于切割中小型金属的天然气混合添加剂技术，具体涉及添加剂添加装置，其通过利用添加剂液体在天然气中具有一定溶解度的特点，基于添加剂与天然气的浓度差以实现无动力自动调节添加剂的添加量。

背景技术

传统的中小型金属切割工艺通常采用乙炔切割技术，其不仅耗能高、烟气呛，严重污染大气及地面环境，还容易发生聚合物反应爆炸事故。早在20世纪70年代，日、美等发达国家就有70％以上的乙炔被新型的工业燃气取代。20世纪90年代初，美国采用工业燃气代替乙炔的比例已高达85％。目前，应用节能环保的新型工业燃气，逐步淘汰乙炔或其他高污染高耗能工业燃气进行金属切割，加快研制生产符合环保节能绿色燃气势在必行。天然气作为一种经济实用的绿色环保能源，其在氧气中燃烧温度较低，但通过添入一定的添加剂，完全可以满足金属切割工艺要求。因此，在金属切割工艺中使用天然气代替乙炔进行高温切割具有较高的经济效益和社会效益。

目前广泛使用的全自动控制“液气混合装置”采用电磁驱动隔膜式计量泵技术、工业计算机控制系统以及气液两相乳化塔技术，以解决燃气输配中定量、精确、自动混配的技术要求。这种全自动控制的“液气混合装置”可以完全根据燃气流量的变化自动调节添加剂加料量来保证混合气的恒定品质。液气混合装置的工作原理为：控制系统根据预先设定的设备运行模式手动或自动输出信号到加剂泵的动力系统(即电磁驱动器)。电磁驱动器往复移动，带动活塞往复运动。活塞向前运动时，产生油压使隔膜片产生弹性变形，排出隔膜片一侧的添加剂；活塞向后运动时，产生负压，迫使隔膜片反向弹性变形，吸入添加剂。单向止逆阀配合膜片的正反向变形吸排添加剂，将微量添加剂注入到气液两相乳化塔，在塔内实现天然气与添加剂的混合。

现有的这种全自动控制“液气混合装置”不仅结构复杂部件繁多，还必需配备专业控制机构进行自动控制。虽然过程比较可靠，但是其费用较高，对于许多中小型企业，很难独自承担该项支出从而使用受限，因此经济型差，决定受用面也比较窄。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了克服现有技术结构的不足，本实用新型提供采用小型填料塔，在塔径和塔高等参数均确定的条件下，通过改变填料的类型和填料的高度来调节添加的效果。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

添加剂添加装置，包括：进行天然气和添加剂混合的填料塔、添加剂储槽、天然气气源、小型气体储罐和气体切割设备，其中，所述填料塔中的填料为拉西环填料，所述拉西环填料以堆积方式为乱堆。所述添加剂储槽通过添加剂输送管与所述填料塔的塔顶连接，在所述添加剂输送管靠近所述填料塔的入口部位处设置有循环泵，所述天然气气源通过天然气输送管道与填料塔连接。

优选地，所述填料塔塔底通过输送管道与添加剂储槽相连，以便将剩余的添加剂从塔底引出回送到添加剂储槽中储存以用于循环添加。所述天然气气源是天然气瓶，所述天然气输送管道上在天然气气源出口处设置至少两个调压器，其中一个调压器开启，至少一个调压器备用。

进一步地，在天然气输送管道调节器旁设置安全切断部件。所述安全切断部件为紧急切断阀，当填料塔内的天然气压力超过标准压力时，紧急切断阀自动切断全系统；同时自动开启备用调压器，以不影响正常供气。

进一步地，所述填料塔通过输送管道与小型气体储罐连接，所述小型气体储罐通过输送管道与气体切割设备相连。

优选地，针对溶解度比较高的添加剂，利用浮阀塔替代所述填料塔进行气液混合。

通过调换不同的喷嘴，改变添加剂的喷淋状态，调整添加剂和天然气的接触面来调节添加量。

所述装置的技术方案进一步包括：所述填料塔内的填料为鲍尔环，所述填料塔内填料的堆积方式为乱堆。所述拉西环尺寸为25mm，所述鲍尔环尺寸为25mm。

本实用新型的有益效果：本实用新型装置采用小型填料塔，在塔径和塔高等参数均确定的条件下，通过改变填料的类型和填料的高度来调节添加的效果，从而使得本装置适用于不同的添加剂，具有调节灵活的特点。其次，本装置运行过程中耗功量非常小，只是在液体进口设置循环泵，为添加剂的循环提供动力，其做功的大小也是可以调节的。此外，相对于现有技术中微机自动调节装置采用微机监测调节过程，操作复杂，部件繁多，且费用较高，经济性较差。本装置结构简单，流程易于控制，受用面比较广，特别适用于中小型企业。

附图说明

本实用新型的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施例及其描述，用来解释本实用新型的原理。

图1是根据本实用新型的添加剂添加装置的一个具体实施方式的结构示意图；

图2是根据本实用新型装置的进行添加剂添加、金属切割和添加剂循环利用的工艺流程图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

天然气和添加剂的混合为气液两相混合，其混合过程将受到添加剂的雾化喷淋程度、气液接触面积大小、操作温度和压力等相关参数影响。不同的添加剂在天然气中具有不同的溶解度，而溶解度会随着操作压力和操作温度的变化而变动。本实用新型通过不同温度下达饱和态时天然气中添加剂的含量，分析该添加剂的含量随温度和压力的变化情况，以此为基础研制开发本装置。

本实用新型揭露了一种添加剂添加装置，如图1所示，所述添加剂添加装置包括：进行天然气和添加剂混合的填料塔、添加剂储槽、天然气气源、小型气体储罐和气体切割设备，其中，所述填料塔中的填料为拉西环填料，所述拉西环填料以堆积方式为乱堆；所述添加剂储槽通过添加剂输送管与所述填料塔的塔顶连接，在所述添加剂输送管靠近所述填料塔的入口部位处设置有循环泵，所述天然气气源通过天然气输送管道与填料塔连接。

如图1所示，该装置包括有用于进行天然气和添加剂混合的填料塔，该装置采用在小型填料塔内对天然气和添加剂进行混合。其中，添加剂储槽通过添加剂输送管与填料塔塔顶连接以便向填料塔输送添加剂，在添加剂输送管上，靠近填料塔入口部位处设置有循环泵，该循环泵为添加剂的循环使用提供动力。利用上述结构，该装置将添加剂添加到天然气中以改变天然气的性能，提高其燃烧温度。

具体地，可以根据添加剂的性质选择填料的类型及高度，当添加剂从塔上部喷淋向下流动，天然气从塔下部进入沿塔身向上流动。两股流体逆流接触，在接触面上出现填料塔传质过程，借助浓度差的作用，添加剂一面蒸发，一面扩散，进入到天然气中，完成添加过程。

塔内配置的选择如下：在塔径和塔高等参数均确定的条件下，通过改变填料的类型和填料高度来调节添加的效果。

可以针对不同的添加条件及添加剂类别改变填料塔的结构和类型。在实际添加过程中，当天然气用料减小时，可以减小填料塔内填料的高度；反之，当天然气用料增加时则需要增大填料塔内填料的高度。

如果不改变填料的高度，则可以通过改变填料的类型来实现较佳的添加效果。例如，可以通过改变填料塔内填料的形状、尺寸和材质来调节添加剂添加量。在一个具体实施例中，例如，将填料塔内的填料由拉西环填料改为鲍尔环填料，所述鲍尔环填料仍以乱堆方式堆砌，此来满足添加量的要求。在本实施例中，填料的尺寸等级都是固定的，如拉西环尺寸为25mm，鲍尔环尺寸为25mm等，所述填料尺寸等级标注是本领域技术人员的公知常识，在此不作具体说明。填料的材料有金属、陶瓷或塑料等。对于溶解度比较高的添加剂，可以采用浮阀塔代替填料塔，从而降低装置投资，提高经济性。

在另一个实施例中，可以通过调换不同的喷嘴，改变添加剂的喷淋状态，调整添加剂和燃气的接触面，调节添加量。

填料塔塔底通过输送管道与添加剂储槽相连上，以便将剩余的添加剂(也即输入填料塔后未参与与天然气混合的添加剂)从塔底引出回送到添加剂储槽中储存以用于循环添加。

参看图1，天然气气源(如天然气瓶等)通过天然气输送管道与填料塔连接，天然气出口输送管道上设置至少两个调压器，其中一个调压器开启，至少一个调压器备用。通过调压器减压作用来调节进入填料塔钟的天然气的压力。同时，在天然气输送管道调节器旁设置安全切断部件。如图1中的紧急切断阀，当填料塔内的天然气压力超过标准压力时，紧急切断阀自动切断全系统；同时自动开启备用调压器，以不影响正常供气。

填料塔通过输送管道与小型气体储罐(例如，产品气瓶)连接，该小型气体储罐通过输送管道与气体切割设备相连，以便将添加有添加剂的天然气从填料塔塔顶引出，进入小型气体储罐储存。而在需要进行切割使用时，直接输送到气体切割设备，用于金属切割操作。

图2是根据本实用新型装置进行添加剂添加、金属切割和添加剂循环利用的工艺流程图，用于辅助说明本实用新型装置。在本实用新型装置中，天然气和添加剂的混合为气液两相混合，其混合过程将受到添加剂的雾化喷淋程度、气液接触面积大小、操作温度和压力等相关参数影响。本装置采用一个填料塔，添加剂从填料塔上部喷淋向下流动，天然气从填料塔下部进入并沿填料塔塔身向上流动。两股流体逆流接触，在接触面上出现传质过程，添加剂一边蒸发，一边扩散，进入到天然气中，完成添加过程。

添加后的天然气从填料塔塔顶引出，剩余的添加剂从填料塔塔底引出。填料塔塔顶的添加气进入小型气体储罐(如产品气瓶)储存，使用时，该混合燃气直接进入切割装置，用于切割操作。塔底剩余的添加剂进入添加剂储槽进行储存，可进行循环添加。

本实用新型装置对于一定的流量及操作条件，添加的效果在一定范围内可满足稳定、连续的要求。当填料塔的塔高、塔径、填料类型和填料高度均已确定时，添加剂的添加量会随进塔的气液量及操作参数发生变化，即当其他参数固定时，添加量可随进口天然气流量的变化自动调节。

本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.添加剂添加装置，其特征在于，包括：进行天然气和添加剂混合的吸收塔、添加剂储槽、天然气气源、小型气体储罐和气体切割设备，其中，所述吸收塔为填料塔，所述填料塔中的填料为拉西环；所述添加剂储槽通过添加剂输送管与所述填料塔的塔顶连接，在所述添加剂输送管靠近所述填料塔的入口部位处设置有循环泵，所述天然气气源通过天然气输送管道与填料塔连接。

2.根据权利要求1所述的添加剂添加装置，其特征在于，所述填料塔塔底通过输送管道与添加剂储槽相连，以便将剩余的添加剂从塔底引出回送到添加剂储槽中储存以用于循环添加。

3.根据权利要求1所述的添加剂添加装置，其特征在于，所述天然气气源是天然气瓶，所述天然气输送管道上在天然气气源出口处设置至少两个调压器，其中一个调压器开启，至少一个调压器备用。

4.根据权利要求1所述的添加剂添加装置，其特征在于，在天然气输送管道调压器旁设置安全切断阀部件。

5.根据权利要求4所述的添加剂添加装置，其特征在于，所述安全切断部件为紧急切断阀，当填料塔内的天然气压力超过标准压力时，紧急切断阀自动切断全系统；同时自动开启备用调压器，以不影响正常供气。

6.根据权利要求1所述的添加剂添加装置，其特征在于，所述填料塔通过输送管道与小型气体储罐连接，所述小型气体储罐通过输送管道与气体切割设备相连。

7.根据权利要求1所述的添加剂添加装置，其特征在于，通过调换不同的喷嘴，改变添加剂的喷淋状态，调整添加剂和天然气的接触面来调节添加量。

8.根据权利要求1所述的添加剂添加装置，其特征在于，所述填料塔内的填料为鲍尔环，所述填料塔内填料的堆积方式为乱堆。

9.根据权利要求1或8所述的添加剂添加装置，其特征在于，所述拉西环尺寸为25mm，所述鲍尔环尺寸为25mm。

10.根据权利要求1所述的添加剂添加装置，其特征在于，针对溶解度比较高的添加剂，用浮阀塔替代所述填料塔，其他结构不变。

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