CN210462476U - 一种低热值气体制备系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种低热值气体制备系统包括混合装置、氮气供给单元和天然气供给单元，所述氮气供给单元和天然气供给单元分别独立地连接所述混合装置入口；所述的氮气供给单元包括液氮供给装置，所述液氮供给装置通过氮气供应管路连接所述的混合装置，所述的氮气供应管路上按照氮气流向依次设置有液氮气化装置和氮气阀组；所述的天然气供给单元包括天然气供给装置，所述的天然气供给装置通过天然气供应管路连接所述的混合装置，所述的天然气供应管路上按照天然气流向依次设置有液化天然气气化装置和天然气阀组。本实用新型提供的制备系统具有设备简单且可操作性强的优点。

Description

一种低热值气体制备系统

技术领域

本实用新型属于气体制备领域，涉及一种低热值气体制备系统，尤其涉及一种利用液化天然气和氮气制取低热值气体的制备系统。

背景技术

随着环保政策的收紧和排放标准的日趋严格，各个行业陆续加入了大气污染物限排行列，包括石油石化行业、钢铁行业、化工行业、食品行业等。在一些食品加工、工业制品烘干等领域，往往采用低热值燃料产生低热量满足工业生产需要。市场上存在各种各样、热值不尽相同的低热值燃料，如焦炉煤气、兰炭尾气、高炉煤气、转炉煤气、炭黑尾气等，热值范围在500-5000kcal/Nm³不等。

低热值气品类繁多，但普遍存在NO_X排放高，功耗大，机型难以标准化的问题，给低热值气燃烧器使用方的选择及燃烧器生产厂家的生产研发都带来了不便与不易，特别对于燃烧器生产厂家来说，在低热值气燃烧器的生产研发过程中，普遍很难取得使用方的实际燃料气进行试验，只能选择将使用方现场作为燃烧器成品机的试验场地，这样不仅会给使用方带去不小的资源和时间上的浪费，同时也会对燃烧器的性能质量造成一定的影响。另外不论是燃烧器的使用方还是生产厂家，往往还会面临使用现场没有气态天然气气源或难以取得气态天然气又需要制取低热值气的情况，这些不利因素都大大延缓了低热值气燃烧器的技术发展进程。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种低热值气体制备系统，所述的低热值气体制备系统能够利用市面上常见的化学性质稳定且无热值的工业液氮与热值稳定的液化天然气按比例混合制取不同热值的低热值气体。整个系统采用自动控制，设备简单，可操作性强。同时可以解决一些需要制取低热值气的用气现场没有天然气气源的问题。该设备可制成的低热值气体热值范围广，热值稳定，有着广泛的市场应用前景，可以作为低热值燃烧器生产试验室的稳定气源，对低热值气燃烧器的研发生产进程有着深远的推进影响。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本发明提供了一种低热值气体制备系统，所述的低热值气体制备系统包括混合装置、氮气供给单元和天然气供给单元，所述氮气供给单元和天然气供给单元分别独立地连接所述混合装置入口。

所述的氮气供给单元包括液氮供给装置，所述液氮供给装置通过氮气供应管路连接所述的混合装置，所述的氮气供应管路上按照氮气流向依次设置有液氮气化装置和氮气阀组。

所述的天然气供给单元包括天然气供给装置，所述的天然气供给装置通过天然气供应管路连接所述的混合装置，所述的天然气供应管路上按照天然气流向依次设置有液化天然气气化装置和天然气阀组。

液氮供给装置内储存的液氮为工业标准产品，无热值，化学性质稳定，液氮经过液氮气化装置气化形成稳定的氮气。天然气供给装置内储存液化天然气，天然气的燃气成分单一，热值稳定，一般为8500kcal/Nm³。氮气供应管路和天然气供应管路上分别按需设置氮气阀组和天然气阀组，以实现切断、调节及安全的功能。氮气和天然气按照一定比例在混合装置中混合形成稳定的低热值气体。

系统运行时，液氮供给装置按一定比例向氮气供应管路供应液氮，液氮依次经过液氮气化装置和氮气阀组进入混合装置；与此同时，天然气供给装置按一定比例向天然气供应管路中供应液化天然气，液化天然气依次经过液化天然气气化装置和天然气阀组进入混合装置。氮气和天然气在混合装置中充分混合后送至燃烧器试验平台。混合装置中以一定比例混合的混合气即为所需的低热值气体，用以解决燃烧器生产厂家研发低热值燃烧器时气源不足的问题。

本实用新型提供的低热值气体制备系统所制气体种类丰富、装置结构简单、制气连续稳定，不需要人工干预。稳定的低热值燃气有着广泛的市场应用前景，特别适用于低热值燃烧器的研制、或者用于工业加热燃烧器，如用于材料、油漆烘干等用途的燃烧器等。通过设置天然气供给装置也有效地解决了使用现场没有气态天然气气源或难以取得气态天然气又需要制取低热值气的情况。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的氮气阀组按照氮气流向包括依次设置于所述氮气供应管路上的氮气调压阀、氮气快速切断阀、氮气流量计、氮气流量调节阀和氮气止回阀。

氮气调压阀的作用是将氮气的压力调整到工程需要的压力值；氮气快速切断阀的作用是紧急情况或系统暂停运行的情况下及时切断气源，阻止气体流动；氮气流量调节阀控制整个氮气管路的氮气流量，如果氮气流量不足，则开大氮气流量调节阀的开度，反之则关小氮气流量调节阀，从而达到与天然气按比例混合配置的目的；氮气流量计用于直观显示管路中氮气流量示值或作为氮气流量调节阀开度大小的参考依据；氮气止回阀的作用是防止管道内气体回流至上游管路损坏上游阀组设备影响整个系统的安全稳定运行。

但需要说明的是，本实用新型提供的上述氮气阀组中各阀门元件仅为示例性的一种优选技术方案，对各类阀门元件之间的顺序或型号不作具体限定和特殊要求，本领域的技术人员需要根据实际工况合理选择不同类型的阀门组件及其安装顺序。

此外，一种更为优选的氮气阀组还包括安装于液氮气化装置的出口端和入口端的手阀，在液氮气化装置出现故障或日常维修保养时，切断该手阀能够使氮气气化装置与上下游设备隔离，方便拆卸更换或维修。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的天然气阀组按照天然气流向包括依次设置于所述天然气供应管路上的天然气调压阀、天然气快速切断阀、天然气流量计、天然气流量调节阀和天然气止回阀。

天然气调压阀的作用是将天然气的压力调整到工程需要的压力值；天然气快速切断阀的作用是紧急情况或系统暂停运行的情况下及时切断气源，阻止气体流动；天然气流量调节阀控制整个天然气管路的天然气流量，如果天然气流量不足，则开大天然气流量调节阀的开度，反之则关小天然气流量调节阀，从而达到与氮气按比例混合配置的目的；天然气流量计用于直观显示管路中天然气流量示值或作为天然气流量调节阀开度大小的参考依据；天然气止回阀的作用是防止管道内气体回流至上游管路损坏上游阀组设备影响整个系统的安全稳定运行。

但需要说明的是，本实用新型提供的上述天然气阀组中各阀门元件仅为示例性的一种优选技术方案，对各类阀门元件之间的顺序或型号不作具体限定和特殊要求，本领域的技术人员需要根据实际工况合理选择不同类型的阀门组件及其安装顺序。

此外，一种更为优选的天然气阀组还包括安装于液化天然气气化装置的出口端和入口端的手阀，用于在液化天然气气化装置出现故障或日常维修保养时，切断该手阀能够使液化天然气气化装置与上下游设备隔离，方便拆卸更换或维修。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的混合装置出口通过混合管路连接试验平台。

两路气源最终在混合装置中以一定比例混合后即为所需低热值气，低热值气经混合管路输出至燃烧器试验平台，用于辅助低热值气燃烧器的生产研发过程。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的低热值气体制备系统还包括控制单元，所述的控制单元电连接所述的氮气阀组和天然气阀组。

本实用新型提供的控制单元可以独立控制部分或全部氮气阀组和天然气阀组中各阀门元件的开度，采用电动或气动控制，对各阀门元件进行智能自动控制。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的控制单元部分独立电连接或全部独立电连接所述的氮气调压阀、氮气快速切断阀、氮气流量计和氮气流量调节阀。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的控制单元部分独立电连接或全部独立电连接所述的天然气调压阀、天然气快速切断阀、天然气流量计和天然气流量调节阀。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的液氮气化装置为换热器，所述的液氮气化装置用于将液氮通过热交换气化为氮气。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的液化天然气气化装置为换热器，所述的液化天然气气化装置用于将液化天然气通过热交换气化为天然气。

需要特别说明的是，本发明限定的液化天然气气化装置对于天然气的气化方式不作特殊限定，只要保证可使液化天然气气化的任意气化装置均可，换言之，对液化天然气进行减压或升温均可达到气化效果，因此本实用新型可采用的液化天然气气化装置可任选减压阀或换热器。

采用本实用新型提供的低热值气体制备系统制取低热值气的方法包括如下步骤：

本实用新型提供的低热值气体制备系统设置两条气体供应管路，一条供应管路的气源来自液氮供给装置，一条供应管路的气源来自天然气供给装置，液氮供给装置内储存有液氮，所述液氮为工业标准产品，无热值，化学性质稳定，天然气供给装置内储存液化天然气，天然气的燃气成分单一，热值稳定。气源出口分别连接气化装置，气源提供的液氮液化天然气分别通过气化装置吸热气化方式转化为氮气和天然气。供应管路上按需设置阀组，具体地，在氮气供应管路上依次设置氮气调压阀、氮气快速切断阀、氮气流量计、氮气流量调节阀和氮气止回阀；在天然气供应管路上依次设置有天然气调压阀、天然气快速切断阀、天然气流量计、天然气流量调节阀和天然气止回阀。

系统运行时，液氮通过液氮气化装置热交换后气化为氮气，气态氮气经过氮气调压阀将氮气在氮气供应管路内的压力调节至系统需要压力后依次通过氮气快速切断阀、氮气流量计、氮气流量调节阀和氮气止回阀。管路上的各类阀门元件可按需设置并与控制单元分别电性连接以实现不同的控制方式，满足不同的精度要求，达到智能控制的目的。

同样地，天然气阀组可按上述方式及顺序布置，液化天然气通过液化天然气气化装置热交换后气化为气态天然气，气态天然气经过天然气调压阀将天然气压力在天然气供应管路内的压力调节至系统需要的压力后依次通过天然气快速切断阀、天然气流量计、天然气流量调节阀和天然气止回阀，管路上的各类阀门元件可按需设置并与控制单元分别电性连接以实现不同的控制方式，满足不同的精度要求，达到智能控制的目的。

两路气体最终在混合装置中以一定比例混合后即为所需低热值气，低热值气经混合管路输出至燃烧器试验平台，用以解决燃烧器生产厂家研发低热值燃烧器时气源不足的问题。

所述系统是指设备系统、装置系统或生产装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供了一种利用液化天然气和氮气制取低热值气体的制备系统，能够利用市面上常见的化学性质稳定且无热值的工业液氮与液化天然气混合制取不同热值的低热值气体，整个系统采用自动控制，具有设备简单且可操作性强的优点。同时可以解决一些需要制取低热值气的用气现场没有天然气气源的问题。该设备可制成的低热值气体热值范围广，热值稳定，有着广泛的市场应用前景，可以作为低热值燃烧器生产试验室的稳定气源，对低热值气燃烧器的研发生产进程有着深远的推进影响。

附图说明

图1为本发明一个具体实施方式提供的低热值气体制备系统的结构示意图；

其中，1-混合装置；2-液氮供给装置；3-氮气供应管路；4-液氮气化装置；5-氮气阀组；51-氮气调压阀；52-氮气快速切断阀；53-氮气流量计；54-氮气流量调节阀；55-氮气止回阀；6-天然气供给装置；7-天然气供应管路；8-液化天然气气化装置；9-天然气阀组；91-天然气调压阀；92-天然气快速切断阀；93-天然气流量计；94-天然气流量调节阀；95-天然气止回阀；10-混合管路。

具体实施方式

需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在一个具体实施方式中，本实用新型提供了一种低热值气体制备系统，所述的低热值气体制备系统如图1所示，包括混合装置1、氮气供给单元和天然气供给单元，氮气供给单元和天然气供给单元分别独立地连接所述混合装置1入口。

氮气供给单元包括液氮供给装置2，液氮供给装置2通过氮气供应管路3连接混合装置1，氮气供应管路3上按照氮气流向依次设置有液氮气化装置4和氮气阀组5。

其中，液氮气化装置4为换热器，主要用于将液氮通过热交换气化为氮气。

氮气阀组5按照氮气流向包括依次设置于所述氮气供应管路3上的氮气调压阀51、氮气快速切断阀52、氮气流量计53、氮气流量调节阀54和氮气止回阀55。其中，氮气调压阀51的作用是将氮气的压力调整到工程需要的压力值；氮气快速切断阀52的作用是紧急情况或系统暂停运行的情况下及时切断气源，阻止气体流动；氮气流量调节阀54控制整个氮气管路的氮气流量，如果氮气流量不足，则开大氮气流量调节阀54的开度，反之则关小氮气流量调节阀54的开度，从而达到与天然气按比例混合配置的目的；氮气流量计53用于直观显示管路中氮气流量示值或作为氮气流量调节阀54开度大小的参考依据，氮气止回阀55的作用是防止管道内气体回流至上游管路损坏上游阀组设备影响整个系统的安全稳定运行。

天然气供给单元包括天然气供给装置6，天然气供给装置6通过天然气供应管路7连接混合装置1，天然气供应管路7上按照天然气流向依次设置有液化天然气气化装置8和天然气阀组9。

其中，液化天然气气化装置8为换热器，主要用于将液化天然气通过热交换气化为天然气。

天然气阀组9按照天然气流向包括依次设置于所述天然气供应管路7上的天然气调压阀91、天然气快速切断阀92、天然气流量计93、天然气流量调节阀94和天然气止回阀95。其中，天然气调压阀91的作用是将氮气的压力调整到工程需要的压力值；天然气快速切断阀92的作用是紧急情况或系统暂停运行的情况下及时切断气源，阻止气体流动；天然气流量调节阀94控制整个天然气管路的天然气流量，如果天然气流量不足，则开大天然气流量调节阀94的开度，反之则关小天然气流量调节阀94，从而达到与氮气按比例混合配置的目的；天然气流量计93用于直观显示管路中氮气流量示值或作为氮气流量调节阀94开度大小的参考依据，天然气止回阀95的作用是防止管道内气体回流至上游管路损坏上游阀组设备影响整个系统的安全稳定运行。

混合装置1出口通过混合管路10连接燃烧器试验平台，用于辅助低热值气燃烧器的生产研发过程。

所述的低热值气体制备系统还包括控制单元(图中未示出)，所述的控制单元可部分或全部独立地电连接所述的氮气阀组5和天然气阀组9。具体而言，所述的控制单元分别独立地电连接所述的氮气调压阀51、氮气快速切断阀52、氮气流量调节阀54、天然气调压阀91、天然气快速切断阀92、天然气流量计93、天然气流量调节阀94；所述的控制单元独立控制所述的氮气调压阀51、氮气快速切断阀52、氮气流量调节阀54、天然气调压阀91、天然气快速切断阀92、天然气流量计93、天然气流量调节阀94的开度。

申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

Claims (9)

1.一种低热值气体制备系统，其特征在于，所述的低热值气体制备系统包括混合装置、氮气供给单元和天然气供给单元，所述氮气供给单元和天然气供给单元分别独立地连接所述混合装置入口；

所述的氮气供给单元包括液氮供给装置，所述液氮供给装置通过氮气供应管路连接所述的混合装置，所述的氮气供应管路上按照氮气流向依次设置有液氮气化装置和氮气阀组；

所述的天然气供给单元包括天然气供给装置，所述的天然气供给装置通过天然气供应管路连接所述的混合装置，所述的天然气供应管路上按照天然气流向依次设置有液化天然气气化装置和天然气阀组。

2.根据权利要求1所述的低热值气体制备系统，其特征在于，所述的氮气阀组按照氮气流向包括依次设置于所述氮气供应管路上的氮气调压阀、氮气快速切断阀、氮气流量计、氮气流量调节阀和氮气止回阀。

3.根据权利要求2所述的低热值气体制备系统，其特征在于，所述的天然气阀组按照天然气流向包括依次设置于所述天然气供应管路上的天然气调压阀、天然气快速切断阀、天然气流量计、天然气流量调节阀和天然气止回阀。

4.根据权利要求3所述的低热值气体制备系统，其特征在于，所述的混合装置出口通过混合管路连接试验平台。

5.根据权利要求4所述的低热值气体制备系统，其特征在于，所述的低热值气体制备系统还包括控制单元，所述的控制单元电连接所述的氮气阀组和天然气阀组。

6.根据权利要求5所述的低热值气体制备系统，其特征在于，所述的控制单元部分独立电连接或全部独立电连接所述的氮气调压阀、氮气快速切断阀、氮气流量计和氮气流量调节阀。

7.根据权利要求6所述的低热值气体制备系统，其特征在于，所述的控制单元部分独立电连接或全部独立电连接所述的天然气调压阀、天然气快速切断阀、天然气流量计和天然气流量调节阀。

8.根据权利要求1所述的低热值气体制备系统，其特征在于，所述的液氮气化装置为换热器，所述的液氮气化装置用于将液氮通过热交换气化为氮气。

9.根据权利要求1所述的低热值气体制备系统，其特征在于，所述的液化天然气气化装置为换热器，所述的液化天然气气化装置用于将液化天然气通过热交换气化为天然气。

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