CN214020139U - 一种自吸式富氧空气混合器及富氧燃烧导热油系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于液化天然气技术领域，公开了一种自吸式富氧空气混合器及富氧燃烧导热油系统。系统包括依次连接的空压机、干燥机、制氮机、缓冲罐、自吸式富氧空气混合器和导热油风机；干燥机还连接仪表空气系统，制氮机还连接氮气系统。其中，自吸式富氧空气混合器，包括筒体、高空采风装置、富氧空气入口、富氧空气出口和排污口；筒体内部自下而上依次设置有空气整流器、I级空气分布筛分板和II级空气分布筛分板，富氧空气入口与空气整流器高度一致，高空采风装置与筒体的接口低于空气整流器。本实用新型在充分利用原有导热油风机的基础上采用自吸式富氧空气混合器进行空气与富氧空气的混合。

Description

一种自吸式富氧空气混合器及富氧燃烧导热油系统

技术领域

本实用新型属于液化天然气技术领域，具体涉及一种自吸式富氧空气混合器及富氧燃烧导热油系统。

背景技术

天然气作为清洁能源有很广泛的应用，但其终端分布不均匀造成了很多应用过程中的不便。为解决天然气终端使用问题，目前依靠修建天然气工厂来进行增补，国内建设每天处理100万标方的液化天然气工厂，将气态天然气液化成LNG。

液化天然气工厂通常采用MRC混合冷剂制冷液化工艺：管道天然气经过加压到5.05MPa左右，经过MDEA脱碳装置，脱除天然气中的酸性气体(确保装置出口气体中二氧化碳含量不大于30ppm)，进入脱水工段脱除天然气中的微量水分(确保出装置气体中的水含量不大于1ppm)。之后进入脱汞床，最后进入液化装置，天然气在液化装置中被液化成LNG送往LNG储罐，最后 LNG通过槽车外送至终端用户。其中，原料气离心压缩机和MRC混合冷剂离心压缩机需要氮气作为干气密封气源、LNG装车撬需要氮气进行吹扫、LNG 储罐潜液泵需要氮气进行密封、混合冷剂压缩机需要氮气补充、火炬系统需要氮气吹扫及安全稳压、MDEA再生系统需要氮气稳压等。

液化天然气装置通常会包括空压制氮装置以及导热油系统。空压制氮系统的原理为：空气经过螺杆压缩加压至0.7MPa(g)，为了达到氧氮分离的目的，用于气体分离的空气需经压缩和净化。从空气压缩机出来的压缩空气经粗过滤器过滤后，进入冷冻式干燥机，出去压缩空气中大量的水，油；一部分进入仪表空气缓冲罐，另一部分进入变压吸附制氮机，经过变压制氮机后得到99.9％的氮气进入氮气缓冲罐，而含氧量在80％左右的空气放空。

导热油系统分为高温导热油装置和中温导热油装置，高温导热油装置主要为脱水系统再生提供热量，中温导热油系统主要为MDEA装置热再生和脱乙烷塔等提供热量。导热油系统的原料为天然气或者BOG气体。导热油系统的燃烧时候采用天然气，助燃剂为空气(含氧量21％左右)。

现有的空压制氮装置与导热油系统之间互相分置没有任何联系，导致了系统的能耗较大，紧缺一套能够将空压制氮装置直接排放的富氧空气用于导热油系统的燃烧系统，以降低导热油系统的能耗。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于液化天然气工厂的富氧燃烧导热油系统，用以解决现有技术中的系统能耗较大的问题。

为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案：

一种自吸式富氧空气混合器，其特征在于，包括筒体、高空采风装置、富氧空气入口、富氧空气出口和排污口，所述高空采风装置和富氧空气入口分别设置在筒体下部，所述富氧空气出口设置在筒体顶部，所述排污口设置在筒体底部；

所述筒体内部自下而上依次设置有空气整流器、I级空气分布筛分板和II 级空气分布筛分板，所述富氧空气入口与空气整流器高度一致，所述高空采风装置与筒体的接口低于空气整流器。

进一步的，所述的I级空气分布筛分板为锥面结构，所述I级空气分布筛分板上沿周向均匀分布多个圆孔且I级空气分布筛分板的外边缘为均匀的锯齿形。

进一步的，所述的II级空气分布筛分板为锥面结构，所述II级空气分布筛分板上沿周向均匀分布多个圆孔并与I级空气分布筛分板上的圆孔错位布置，所述II级空气分布筛分板的外边缘为均匀的锯齿形，所述II级空气分布筛分板的锥顶部设置有锥顶通孔。

进一步的，所述I级空气分布筛分板和II级空气分布筛分板上圆孔的尺寸为φ4mm。

进一步的，所述II级空气分布筛分板上锥顶通孔的尺寸为φ10mm。

进一步的，筒体下方设置有裙座。

一种富氧燃烧导热油系统，包括依次连接的空压机、干燥机、制氮机、缓冲罐、任一所述的自吸式富氧空气混合器和导热油风机；所述的干燥机还连接仪表空气系统，所述的制氮机还连接氮气系统。

进一步的，所述缓冲罐与富氧空气入口之间设置有一号阀门，所述富氧空气出口与导热油风机之间设置有二号阀门，所述高空采风装置和排污口上分别设置有三号阀门和四号阀门，所述制氮机和缓冲罐之间设置有五号阀门，所述空压机和干燥机之间设置有六号阀门，所述干燥机和仪表空气系统之间设置有七号阀门，所述干燥机和制氮机之间设置有八号阀门。

本实用新型与现有技术相比具有以下技术特点：

(1)本实用新型解决了PSA制氮装置放空的富氧空气直接排空浪费问题。

(2)本实用新型降低了导热油系统的天然气消耗。

(3)本实用新型降低了导热油系统氮氧化物排放。

(4)本实用新型将PSA制氮装置和导热油系统耦合起来。

(5)本实用新型空气与富氧空气混合不需额外增加动设备，在充分利用原有导热油风机的基础上采用自吸式富氧空气混合器进行空气与富氧空气的混合。

附图说明

图1为本实用新型的系统连接示意图；

图2为自吸式富氧空气混合器；

图3为I级空气分布筛分板示意图；

图4为II级空气分布筛分板示意图；

图5为空气整流器示意图。

图中标号代表：1-筒体、2-高空采风装置、3-富氧空气入口、4-富氧空气出口、5-排污口、6-空气整流器、7-I级空气分布筛分板、8-II级空气分布筛分板、9-裙座、10-空压机、11-干燥机、12-制氮机、13-缓冲罐、14-自吸式富氧空气混合器、15-导热油风机、16-仪表空气系统，17-氮气系统和18-空气采风口。

具体实施方式

以下给出本实用新型的具体实施方式，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。

裙座：裙式支座的简称，裙式支座是立式支座的一种，用来支承高大的直立设备。塔设备通常采用裙式支座支承。主要由基础环、螺栓座和裙座圈组成。裙座圈上开有入孔、工艺管线引出孔和排气孔。

实施例1

在本实施例中公开了一种自吸式富氧空气混合器，包括筒体1、高空采风装置2、富氧空气入口3、富氧空气出口4和排污口5，所述高空采风装置2 和富氧空气入口3分别设置在筒体1下部，所述富氧空气出口4设置在筒体1 顶部，所述排污口5设置在筒体1底部；

所述筒体1内部自下而上依次设置有空气整流器6、I级空气分布筛分板7 和II级空气分布筛分板8，所述富氧空气入口3与空气整流器6高度一致，所述高空采风装置2与筒体1的接口低于空气整流器6。

具体的，所述高空采风装置2的自由端为空气采风口18。

具体的，空气整流器7的作用是保证沿筒体切线方向进入的PSA制氮富氧空气与从装置底部进入的空气进行初步的混合,并保证混合气体的流向沿着罐体轴线方向向上走，为两种气体后续混合创造条件。

具体的，所述的I级空气分布筛分板7为锥面结构，所述I级空气分布筛分板7上沿周向均匀分布多个φ4mm圆孔且I级空气分布筛分板7的外边缘为均匀的锯齿形，气体通过圆孔与罐壁方形孔后气体流向进一步改变和混合。

具体的，所述的II级空气分布筛分板8为锥面结构，所述II级空气分布筛分板8上沿周向均匀分布多个φ4mm圆孔并与I级空气分布筛分板7上的圆孔错位布置，所述II级空气分布筛分板8的外边缘为均匀的锯齿形。通过圆孔与罐壁方形孔处通过，气体流程再次改变与混合。II级空气分布筛分板9 锥顶开通孔，便于整定大股气流的方向，并由大股气流带动周围从圆孔处出来的气流一起从罐顶流出混合装置，完成两种气体的混合。

优选的，所述II级空气分布筛分板8上锥顶通孔的尺寸为φ10mm。

具体的，筒体1下方设置有裙座9，裙座为混合器的支座，通过埋地地脚螺栓将设备与设备基础固定。

具体的，所述排污口5用于排出空气中的凝结水及大颗粒固体。

自吸式富氧空气混合器的工作原理为：

空气通过高空采风管进入混合装置，采风处设调节阀，可通过调节阀控制进入混合装置的空气流量PSA制氮富氧空气通过接管进入混合装置，进入混合装置的空气和富氧空气通过整流器对流体的流向进行疏导并对二者进行初步混合，初步混合后的富氧空气通过I级空气筛分板和II级空气筛分板对空气进行充分的混合，混合后的富氧空气从混合装置的顶部进入导热油风机。混合器底部设置排污管，用于混合装置的排污。

其中，100×10⁴Nm³/d的液化天然气的导热油系统采用PSA制氮系统放空的80％空气与空气混合作为导热油系统天然气燃烧时候的助燃剂，因装置负荷在30～100％之间变化，可实现入导热油燃烧系统的空气中氧含量在23～28％，可降低导热油系统天然气消耗5～10％，氮氧化物排放降低5～10％。

实施例2

本实施例公开了一种用于液化天然气工厂的富氧燃烧导热油系统，包括依次连接的空压机10、干燥机11、制氮机12、缓冲罐13、如实施例1任一所述的自吸式富氧空气混合器14和导热油风机15；所述的干燥机11还连接仪表空气系统16，所述的制氮机12还连接氮气系统17。

具体的，所述缓冲罐13与富氧空气入口3之间设置有一号阀门V-1，所述富氧空气出口4与导热油风机15之间设置有二号阀门V-2，所述高空采风装置2和排污口5上分别设置有三号阀门V-3和四号阀门V-4，所述制氮机12 和缓冲罐13之间设置有五号阀门V-5，所述空压机10和干燥机11之间设置有六号阀门V-6，所述干燥机11和仪表空气系统16之间设置有七号阀门V-7，所述干燥机11和制氮机12之间设置有八号阀门V-8。设置多个阀门可以起到，令空压机、干燥机、制氮机与仪表空气系统等之间隔离的作用，如果各个系统出现问题，检修时起到隔离作用。

具体的，所述仪表空气系统16为液化天然气系统自调阀工作时候所需要的空气，其与本系统的关系为空压机将空气加压到0.7MPag经过脱水干燥后分为两路，一路为PSA制氮系统的气源，一路为液化天然气系统自调阀工作时候所需要的空气。

本实用新型中用于液化天然气工厂的富氧燃烧导热油系统的工作原理为：

在导热油风机正常运行工作时，所有阀门均处于打开状态，四号阀门V-4 处于间断排污，大量空气通过自吸式富氧空气混合器的高空取风口进入混合器，此时，自吸式富氧空气混合器内部形成一定负压。在负压的作用下PSA 制氮装置副产的80％富氧空气常压通过缓冲罐后经过图1的一号阀门V-1进入自吸式富氧空气混合器。空气与富氧空气在自吸式富氧空气混合器内部充分混合后从混合器顶部出，经过二号阀门V-2进入导热油风机，最后进入导热油系统。

Claims (8)

1.一种自吸式富氧空气混合器，其特征在于，包括筒体(1)、高空采风装置(2)、富氧空气入口(3)、富氧空气出口(4)和排污口(5)，所述高空采风装置(2)和富氧空气入口(3)分别设置在筒体(1)下部，所述富氧空气出口(4)设置在筒体(1)顶部，所述排污口(5)设置在筒体(1)底部；

所述筒体(1)内部自下而上依次设置有空气整流器(6)、I级空气分布筛分板(7)和II级空气分布筛分板(8)，所述富氧空气入口(3)与空气整流器(6)高度一致，所述高空采风装置(2)与筒体(1)的接口低于空气整流器(6)。

2.如权利要求1所述的自吸式富氧空气混合器，其特征在于，所述的I级空气分布筛分板(7)为锥面结构，所述I级空气分布筛分板(7)上沿周向均匀分布多个圆孔且I级空气分布筛分板(7)的外边缘为均匀的锯齿形。

3.如权利要求2所述的自吸式富氧空气混合器，其特征在于，所述的II级空气分布筛分板(8)为锥面结构，所述II级空气分布筛分板(8)上沿周向均匀分布多个圆孔并与I级空气分布筛分板(7)上的圆孔错位布置，所述II级空气分布筛分板(8)的外边缘为均匀的锯齿形，所述II级空气分布筛分板(8)的锥顶部设置有锥顶通孔。

4.如权利要求3所述的自吸式富氧空气混合器，其特征在于，所述I级空气分布筛分板(7)和II级空气分布筛分板(8)上圆孔的尺寸为φ4mm。

5.如权利要求3所述的自吸式富氧空气混合器，其特征在于，所述II级空气分布筛分板(8)上锥顶通孔的尺寸为φ10mm。

6.如权利要求1所述的自吸式富氧空气混合器，其特征在于，所述筒体(1)下方设置有裙座(9)。

7.一种富氧燃烧导热油系统，其特征在于，包括依次连接的空压机(10)、干燥机(11)、制氮机(12)、缓冲罐(13)、如权利要求1-6任一所述的自吸式富氧空气混合器(14)和导热油风机(15)；所述的干燥机(11)还连接仪表空气系统(16)，所述的制氮机(12)还连接氮气系统(17)。

8.如权利要求7所述的富氧燃烧导热油系统，其特征在于，所述缓冲罐(13)与富氧空气入口(3)之间设置有一号阀门(V-1)，所述富氧空气出口(4)与导热油风机(15)之间设置有二号阀门(V-2)，所述高空采风装置(2)和排污口(5)上分别设置有三号阀门(V-3)和四号阀门(V-4)，所述制氮机(12)和缓冲罐(13)之间设置有五号阀门(V-5)，所述空压机(10)和干燥机(11)之间设置有六号阀门(V-6)，所述干燥机(11)和仪表空气系统(16)之间设置有七号阀门(V-7)，所述干燥机(11)和制氮机(12)之间设置有八号阀门(V-8)。

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