CN212468131U - 一种快速生成气体水合物的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及快速生成气体水合物的装置，可有效解决快速生成晶核，保证产品质量，并方便储存的问题，其结构是，核子器与外圈环形管相连通，并锲在外圈环形管上，雾化器的雾化喷头交替分别与辅助管道、内圈环形管相连通，主管道分别与核子圈的内圈环形管和外圈环形管相连通，为核子圈供水，气管将所有核子器与喷气喷头连接在一起，构成快速生成水合物结构；水合物结构与密封盖相间开装在储存罐上口部下方，气管、主管道、辅助管道与装在储存罐外部的阀门组相连，储存罐外部设有冷却液夹套，储存罐的下部侧壁上设有排气阀，构成维持储存罐低温的降温结构。本实用新型结构新颖独特，易生产制造，使用方便，效果好，水合物纯度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及水合物设备，特别是快速生产和储存晶核的一种快速生成气体水合物的装置。
背景技术
气体水合物是由作为主体的水分子和最为客体的气体分子在低温高压条件下通过分子间作用力形成的一类笼型晶体。气体水合物具有储气量大、运输方便、使用安全等特点。利用气体水合物可以代替多碳化石燃料，减少CO2的排放量，也可以用气体水合物运输天然气，水合物法蓄冷，水合物法热量交换等，但是，水合物生成需要经过成核和核生长的过程，诱导期长且有很大的不确定性和随机性，晶核形成极为困难，如何能快速生成水合物是目前面临的主要问题，为解决这一问题，急需一种能快速生成纯度较高的水合物装置。
传统的气体水合物生成是将水﹑气体﹑促进剂等原材料直接加入到一个罐体中搅拌，然后控制温度与压力让水和气体充分混合，诱导时间长，生长速率低，生成的水合物纯度也不理想，储存不方便，极大的限制了水合物技术的应用，因此，研制一种由储气罐输送的高压气体同高压水混合后经核子圈进入核子器喷嘴，核子器在空气与水雾达到一定比例时产生雪核，雪核遇冷凝结成小冰晶，缩短成核时间，保证水合物质量，且易于储存，是亟待解决的技术问题。
实用新型内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种快速生成气体水合物的装置，可有效解决快速生成晶核，保证产品质量，并方便储存的问题。
本实用新型解决的技术方案是，一种快速生成气体水合物的装置，包括核子圈、核子器、雾化器、气管和储存罐，所述的核子圈是由内圈环形管和外圈环形管构成，核子器与外圈环形管相连通，并锲在外圈环形管上，雾化器的雾化喷头交替分别与辅助管道、内圈环形管相连通，主管道分别与核子圈的内圈环形管和外圈环形管相连通，为核子圈供水，气管将所有核子器与喷气喷头连接在一起，构成快速生成水合物结构；水合物结构与密封盖相间开装在储存罐上口部下方，气管、主管道、辅助管道与装在储存罐外部的阀门组相连，阀门组分别由装在气管、主管道、辅助管道上的第二阀门、第一阀门、第三阀门构成，储存罐外部设有冷却液夹套，储存罐的下部侧壁上设有排气阀，冷却液夹套上部一侧有冷却液进口，下部另一侧有冷却液出口，构成维持储存罐低温的降温结构。
本实用新型结构新颖独特，易生产制造，使用方便，效果好，通过高压水气混合经核子器喷出，遇冷快速冷凝成晶体冰核，同时将气体和雾化液体喷射到储存罐内，极大提高气体水合物的形成速率，而且保证水合物的纯度，产品质量好，开拓了水合物应用的新前景，有巨大的经济和社会效益。
附图说明
图1为本实用新型的结构立体示意图。
图2为本实用新型的快速生成水合物结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。
由图1、2所示，本实用新型一种快速生成气体水合物的装置，包括核子圈、核子器、雾化器、气管和储存罐，所述的核子圈1是由内圈环形管9和外圈环形管10构成，核子器2与外圈环形管10相连通，并锲在外圈环形管10上，雾化器3的雾化喷头交替分别与辅助管道7、内圈环形管9相连通，主管道6分别与核子圈1的内圈环形管9和外圈环形管10相连通，为核子圈供水，气管5将所有核子器2与喷气喷头4连接在一起，构成快速生成水合物结构；水合物结构与密封盖22相间开装在储存罐11上口部下方，气管5、主管道6、辅助管道7与装在储存罐11外部的阀门组18相连，阀门组18分别由装在气管5、主管道6、辅助管道7上的第二阀门8-2、第一阀门8-1、第三阀门8-3构成，储存罐11外部设有冷却液夹套21，储存罐11的下部侧壁上设有排气阀17，冷却液夹套21上部一侧有冷却液进口19，下部另一侧有冷却液出口20，构成维持储存罐低温的降温结构。
为了保证使用效果和使用方便，所述的快速生成水合物结构内面处分别装有置于密封盖22上部外面的温度传感器12、压力传感器13（即温度传感器、压力传感器的探头置于快速生成水合物结构内面处），随时监控罐内的温度与压力，当罐体内的压力较大时需要由排气阀17泄压，保持罐体的压力正常；
所述的储存罐11侧壁的上部设有通气口管14，通气口管14上分别装有流量阀15、压力阀16，经通气口管14鼓入一定流量的气体，在气体带动下螺旋下降，避免水雾凝聚成小液滴；同时通气口管14上设有流量阀15和压力阀16，控制气体进入储罐的流量与压力；
所述的核子器2和雾化器3个数相同，为8个，呈间隔对称分布；
所述的雾化器的雾化喷头有两种雾化程度不同的雾化喷头，一种雾化喷头与辅助管道（7）连通，另一种雾化喷头与内圈环形管（9）连通；
所述的喷气喷头4有4-8个；
所述的辅助管道7有8个，分别与均布在核子圈上的8个雾化器3的部分雾化喷头相连通，均由第三阀门8-3控制，辅助管道7内通入有含有流态水合物促进剂的水，如液体的三甲烯化硫、纳米颗粒等；
所述的储存罐11外部的冷却液夹套21构成冷却层，保持罐体过冷状态；
所述的主管道6有一个，主管道上装有第一阀门8-1；
所述的喷气喷头4有8个，分别由气管5供气，气管5由1个第二阀门8-2控制。
所述的核子器是造雪用的（公知技术），其造雪原理是，把水抽到一个水池中，由于水的水温偏高，需要用高压水泵进行扬起降温，然后再用水泵将水抽到水管中，通过高压水供给造雪机，造雪机再用喷射系统中的很多喷嘴把雪通过风机喷射出去。高速旋转的水流和压缩气体在锥形水、气混合腔混合后共同喷出，水流喷出后与空气摩擦雾化成细水雾，同时，压缩空气喷出后因膨胀而迅速降温成为冷空气，水雾与冷空气混合，变成小冰晶，即种子雪核。
核子器是造雪的关键，雪的产生是空压机把空气和一定比例的水，通过核子器产生雪核，雪核作为种子雪和大量的水滴进行传播，然后喷向空中，在这个过程中形成雪花，如果没有核子器，造出来的就是水滴，核子器在本实用新型中就是利用核子器产生晶体冰核，从而生成水合物的原理，与其他组件相结合，从而达到快速生成水合物，并由喷嘴喷出存储在储存罐内，方便使用。
由上述结构可以看出，本实用新型公开了一种快速生成水合物装置，该装置主要共由两大部分构成：气体水合物储存罐和水合物生成装置。储存罐用来进一步合成水合物并对其储存；生成装置包括核子器、喷气喷头、雾化器、核子圈、供气管、供水管以及调节水合物生成量大小的辅助管道和控制整个进水系统的阀门。核子圈由内圈环形管和外圈环形管组成，供水主管通过核子圈分别向连接在核子圈的核子器和雾化器供水，所有的核子器、喷嘴喷头通过气管连接在一起集中通入气体。本实用新型通过高压水气混合经核子器喷出，遇冷快速冷凝成晶体冰核，同时将气体和雾化液体喷射到储存罐内，极大提高气体水合物的形成速率。
使用时，核子器与外圈环形管连通，雾化器部分雾化喷头与供水辅助管道7连通，辅助管道可以调节雾化程度，当需要雾化程度高的时候打开控制辅助管道的阀门，提高喷雾量，部分雾化喷头与外圈环形管10连通。打开主管道阀门，由主管道6向内圈环形管9上的核子器2和外圈环形管10上的雾化器3供水；同时打开控制气管5的阀门，由储气罐向核子器2和喷气喷头4供气，在低温环境下高压水和高压气在核子器内混合快速喷出小晶核；雾化器经由雾化喷头向罐内喷出雾化小液滴，由核子器喷出的小晶核在雾化器3的作用下生成水合物晶核，打开控制供水管道的阀门，通入含有活性剂的液体，同时可以增大雾化程度；进入罐体后从通气口14鼓入一定流量的气体，在气体带动下螺旋下降，避免水雾凝聚成小液滴；同时通气口14上设有流量阀15和压力阀16，控制气体进入储罐的流量与压力。储存罐11安装温度传感器12和压力传感器13，随时监控罐内的温度与压力；当罐体内的压力较大时需要由排气阀17泄压，保持罐体的压力正常。需要说明的是利用核子器快速生成水合物装置可根据具体需要增加或减少核子器、雾化器、喷气喷头的数量或者是选用其他类型的喷嘴，提高雾化程度。有效解决了现有水合物设备诱导时间长，生成速率低，水合物纯度差的问题，经实验和测试，开机瞬间（几秒钟内）即可生成纯度高的水合物，生成效率提高5倍以上，纯度达到99%以上，而且生成的水合物可有效存储在密封的储存罐11内，储存和使用非常方便，使水合物技术的应用得到了有效快速发展，满足市场对水合物的需要，经济和社会效益巨大。
最后要说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种快速生成气体水合物的装置，包括核子圈、核子器、雾化器、气管和储存罐，其特征在于，所述的核子圈（1）是由内圈环形管（9）和外圈环形管（10）构成，核子器（2）与外圈环形管（10）相连通，并锲在外圈环形管（10）上，雾化器（3）的雾化喷头交替分别与辅助管道（7）、内圈环形管（9）相连通，主管道（6）分别与核子圈（1）的内圈环形管（9）和外圈环形管（10）相连通，为核子圈供水，气管（5）将所有核子器（2）与喷气喷头（4）连接在一起，构成快速生成水合物结构；水合物结构与密封盖（22）相间开装在储存罐（11）上口部下方，气管（5）、主管道（6）、辅助管道（7）与装在储存罐（11）外部的阀门组（18）相连，阀门组（18）分别由装在气管（5）、主管道（6）、辅助管道（7）上的第二阀门（8-2）、第一阀门（8-1）、第三阀门（8-3）构成，储存罐（11）外部设有冷却液夹套（21），储存罐（11）的下部侧壁上设有排气阀（17），冷却液夹套（21）上部一侧有冷却液进口（19），下部另一侧有冷却液出口（20），构成维持储存罐低温的降温结构。
2.根据权利要求1所述的快速生成气体水合物的装置，其特征在于，所述的快速生成水合物结构内面处分别装有置于密封盖（22）上部外面的温度传感器（12）、压力传感器（13），随时监控罐内的温度与压力。
3.根据权利要求1所述的快速生成气体水合物的装置，其特征在于，所述的储存罐（11）侧壁的上部设有通气口管（14），通气口管（14）上分别装有流量阀（15）、压力阀（16），经通气口管（14）鼓入一定流量的气体，在气体带动下螺旋下降，避免水雾凝聚成小液滴；同时通气口管（14）上设有流量阀（15）和压力阀（16），控制气体进入储罐的流量与压力。
4.根据权利要求1所述的快速生成气体水合物的装置，其特征在于，所述的核子器（2）和雾化器（3）个数相同，为8个，呈间隔对称分布。
5.根据权利要求1所述的快速生成气体水合物的装置，其特征在于，所述的雾化器的雾化喷头有两种雾化程度不同的雾化喷头，一种雾化喷头与辅助管道（7）连通，另一种雾化喷头与内圈环形管（9）连通。
6.根据权利要求1所述的快速生成气体水合物的装置，其特征在于，所述的喷气喷头（4）有4-8个。
7.根据权利要求1所述的快速生成气体水合物的装置，其特征在于，所述的辅助管道（7）有8个，分别与均布在核子圈上的8个雾化器（3）的部分雾化喷头相连通，均由第三阀门（8-3）控制，辅助管道（7）内通入有含有流态水合物促进剂的水。
8.根据权利要求1所述的快速生成气体水合物的装置，其特征在于，所述的储存罐（11）外部的冷却液夹套（21）构成冷却层，保持罐体过冷状态。
9.根据权利要求1所述的快速生成气体水合物的装置，其特征在于，所述的主管道（6）有一个，主管道上装有第一阀门（8-1）。
10.根据权利要求1所述的快速生成气体水合物的装置，其特征在于，所述的喷气喷头（4）有8个，分别由气管（5）供气，气管（5）由1个第二阀门（8-2）控制。
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