CN208170386U - 一种天然气和氢气混合燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种天然气和氢气混合燃烧装置，包括燃烧器，气体混合装置和控制系统，气体混合装置包括天然气管路、氢气管路和混合气管路；天然气管路上设有天然气进口、第一过滤器、第一减压阀、第一流量计和第一开关阀，氢气管路上设有氢气进口、第二过滤器、第二减压阀、调节阀、第二流量计和第二开关阀，天然气管路和氢气管路的出气口与混合气管路的进气口相连通，混合气管路上设有放空管路、压力变送器和静态混合器。采用本实用新型的混合燃烧装置可在不改变用户现有燃烧装置的条件下，安全使用天然气和氢气混合气体，有助于实现稀薄燃烧，改善锅炉燃烧效率和排放性能，实现资源的合理利用，避免浪费，该装置操作简单，安全可靠。

Description

一种天然气和氢气混合燃烧装置

技术领域

本实用新型属于燃烧设备领域，具体地，涉及一种天然气和氢气混合燃烧装置。

背景技术

随着国家排放法规日趋严格，许多工厂燃煤锅炉拆除，升级为天然气锅炉；同时世界能源日益短缺，人们在寻找替代能源方面的研究越来越深入；目前主要代用的燃料有天然气、可燃冰、页岩气、煤气、氢气、醇醚燃料和生物质燃料等。但是由于在中国和一些天然气资源缺乏的地区存在供应短缺和季节性气荒的问题，严重影响了企业生产和居民生活，同时许多化工厂的生产装置副产氢气，但是其供应量尚不足以支撑单独燃烧氢气的锅炉系统，对这样的氢气源进行纯化和压缩处理也没有足够的规模效益，导致实际上许多工厂未能有效利用氢气，而白白的排放到大气中，致使这种清洁干净优质能源的浪费。而把这些宝贵的清洁能源与现有的天然气进行掺烧，是一种合理有效利用、变废为宝，且又不增加环境负荷的最佳方案。

实用新型内容

针对上述情况，本实用新型提供了一种天然气和氢气混合燃烧装置，在不改变用户现有燃烧设备的基础上，将回收氢气掺入天然气中燃烧，实现资源的合理利用，且有助于实现稀薄燃烧，改善锅炉燃烧效率和排放性能。

为了达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种天然气和氢气混合燃烧装置，包括燃烧器，还包括气体混合装置和控制系统，所述气体混合装置包括天然气管路、氢气管路和混合气管路；依天然气流向，天然气管路上设有天然气进口、第一过滤器、第一减压阀、第一流量计和第一开关阀，依氢气流向，氢气管路上设有氢气进口、第二过滤器、第二减压阀、调节阀、第二流量计和第二开关阀，天然气管路和氢气管路的出气口与混合气管路的进气口相连通，依气体流向，混合气管路上设有放空管路、压力变送器和静态混合器，静态混合器与燃烧器相连通，所述放空管路上设有放空阀；所述第一流量计、第一开关阀、调节阀、第二流量计、第二开关阀、放空阀、压力变送器和燃烧器与所述控制系统电连接。

优选地，所述静态混合器包括管道、设置于管道内的扰流网和扰流网固定件，所述扰流网由多个组成，依次间隔排列的固定在管道的内侧壁上；所述扰流网上的气流通道形状选自圆形、正方形、长方形、菱形、波浪形、扇形、弧形和梯形中的至少一种。

进一步优选地，至少选择两种具有不同气流通道形状的扰流网间隔设置。

进一步优选地，所述扰流网与管道的轴线呈45~135°夹角，相邻扰流网与管道轴线所呈角度相同或不同。

本实用新型的天然气和氢气混合燃烧装置的工作原理：氢气经过第二过滤器（氢气过滤器）和第二减压阀减压之后，进入调节阀、第二流量计（氢气流量计）和第二开关阀（氢气开关阀），再进入静态混合器；天然气经过第一过滤器（天然气过滤器）和第一减压阀减压后，进入第一流量计（天然气流量计）和第一开关阀（天然气开关阀），然后进入静态混合器与氢气混合，经静态混合器进入燃烧器燃烧。

该装置具有系统状态监测、阀门检漏，比例调节、快速切断和安全放空等功能。具体如下：

系统状态监测：控制系统能够监测混合气压力，燃烧器、第一开关阀、第二开关阀、调节阀等的运行、停止和故障状态。

阀门检漏：燃烧器在启动前通过天然气开关阀，氢气开关阀和放空阀的开启和关闭来判断系统阀门是否泄漏。若检漏通过，则可以启动燃烧器；若检漏失败，系统提示报警，燃烧器不能启动。

按比例调节天然气和氢气的含量：燃烧器启动时，氢气开关阀关闭，天然气开关阀打开，系统最初通过天然气点燃燃烧器。系统检测燃烧器正常运行5~60秒后，自动打开氢气开关阀，系统进入氢气进行混烧，进入氢气流量通过氢气调节阀调节氢气流量，控制氢气和天然气比例在20~80%之间，氢气流量可随天然气流量变化而自动变化。

紧急切断：当系统因为一些因素造成燃烧器故障时，系统通过检测燃烧器运行状态或者压力变送器测量值控制天然气开关阀和氢气开关阀关闭，实现快速切断。

安全放空：系统快速切断后，放空阀打开，系统安全放空，保证混合器管道压力稳定。

与现有技术相比，本实用新型的有益点在于：

采用本实用新型的混合燃烧装置可在不改变用户现有燃烧装置的条件下，有助于实现稀薄燃烧，改善锅炉燃烧效率和排放性能，而且使普通燃烧器能安全使用天然气和氢气混合气体，实现资源的合理利用，避免浪费。该装置现场操作简单，安全可靠。

附图说明

图1为实施例1的天然气和氢气混合燃烧装置的结构示意图。

图2为实施例1中静态混合器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

如图1-2所示，一种天然气和氢气混合燃烧装置，包括燃烧器12，还包括气体混合装置和控制系统14，所述气体混合装置包括天然气管路、氢气管路和混合气管路；依天然气流向，天然气管路上设有天然气进口15、第一过滤器1、第一减压阀2、第一流量计3和第一开关阀8，依氢气流向，氢气管路上设有氢气进口16、第二过滤器4、第二减压阀5、调节阀6、第二流量计7和第二开关阀9，天然气管路和氢气管路的出气口与混合气管路的进气口相连通，依气体流向，混合气管路上设有放空管路、压力变送器13和静态混合器11，静态混合器11与燃烧器12相连通，所述放空管路上设有放空阀10；所述第一流量计3、第一开关阀8、调节阀6、第二流量计7、第二开关阀9、放空阀10、压力变送器13和燃烧器12与所述控制系统14电连接。

静态混合器11包括管道11-4、设置于管道11-4内的扰流网和扰流网固定件11-3，所述扰流网由两种具有不同气流通道形状的扰流网组成，依次间隔排列的固定在管道11-4的内侧壁上；其中一种扰流网11-1上的气流通道形状为菱形，其与管道11-4的轴线呈60°夹角，另一种扰流网11-2上的气流通道形状为波浪形，其与管道11-4的轴线呈120°夹角。

本实用新型的天然气和氢气混合燃烧装置的工作原理：氢气经过第二过滤器4和第二减压阀5减压之后，进入调节阀6、第二流量计7和第二开关阀9，再进入静态混合器11；天然气经过第一过滤器1和第一减压阀2减压后，进入第一流量计3和第一开关阀8，然后进入静态混合器11与氢气混合，经静态混合器11进入燃烧器12燃烧。

该装置具有系统状态监测、阀门检漏，比例调节、快速切断和安全放空等功能。具体如下：系统状态监测，控制系统14能够监测混合气压力，燃烧器12、第一开关阀8、第二开关阀9、调节阀6等的运行、停止和故障状态。阀门检漏，燃烧器12在启动前通过第一开关阀8，第二开关阀9和放空阀10的开启和关闭来判断系统阀门是否泄漏；若检漏通过，则可以启动燃烧器12；若检漏失败，系统提示报警，燃烧器12不能启动。按比例调节天然气和氢气的含量：燃烧器12启动时，第二开关阀9关闭，第一开关阀8打开，系统最初通过天然气点燃燃烧器12。系统检测燃烧器12正常运行5~60秒后，自动打开第二开关阀9，系统进入氢气进行混烧，进入氢气流量通过调节阀6调节氢气流量，控制氢气和天然气比例在20~80%之间，氢气流量可随天然气流量变化而自动变化。紧急切断：当系统因为一些因素造成燃烧器12故障时，系统通过检测燃烧器12运行状态或者压力变送器13测量值控制第一开关阀8和第二开关阀9关闭，实现快速切断。安全放空：系统快速切断后，放空阀10打开，系统安全放空，保证静态混合器11管道压力稳定。

采用本实施例的混合燃烧装置可在不改变用户现有燃烧装置的条件下，有助于实现稀薄燃烧，改善锅炉燃烧效率和排放性能，而且使普通燃烧器能安全使用天然气和氢气混合气体，实现资源的合理利用，避免浪费。该装置现场操作简单，安全可靠。

以上已经描述了本实用新型的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (4)

1.一种天然气和氢气混合燃烧装置，包括燃烧器，其特征在于：还包括气体混合装置和控制系统，所述气体混合装置包括天然气管路、氢气管路和混合气管路；依天然气流向，天然气管路上设有天然气进口、第一过滤器、第一减压阀、第一流量计和第一开关阀，依氢气流向，氢气管路上设有氢气进口、第二过滤器、第二减压阀、调节阀、第二流量计和第二开关阀，天然气管路和氢气管路的出气口与混合气管路的进气口相连通，依气体流向，混合气管路上设有放空管路、压力变送器和静态混合器，静态混合器与燃烧器相连通，所述放空管路上设有放空阀；所述第一流量计、第一开关阀、调节阀、第二流量计、第二开关阀、放空阀、压力变送器和燃烧器与所述控制系统电连接。

2.根据权利要求1所述的天然气和氢气混合燃烧装置，其特征在于：所述静态混合器包括管道、设置于管道内的扰流网和扰流网固定件，所述扰流网由多个组成，依次间隔排列的固定在管道的内侧壁上；所述扰流网上的气流通道形状选自圆形、正方形、长方形、菱形、波浪形、扇形、弧形和梯形中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的天然气和氢气混合燃烧装置，其特征在于：至少选择两种具有不同气流通道形状的扰流网间隔设置。

4.根据权利要求2所述的天然气和氢气混合燃烧装置，其特征在于：所述扰流网与管道的轴线呈45~135°夹角，相邻扰流网与管道轴线所呈角度相同或不同。