CN216868191U - 一种静态天然气掺氢混合机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的是提供一种静态天然气掺氢混合机构，其特征在于：由基座、静态混合器、主动气输入管、主动气输入阀、主动气流量计、随动气输入管、随动气输入阀、随动气流量计、混合气输出管、甲烷分析仪、混合气流量计、过滤装置、止回阀、热值仪、混合气输出阀、排污阀和控制柜组成；整体采用变比例、变流量的混气思路设计，使得氢气和天然气两种气体按一定比例进入混合器，通过混气出口的甲烷分析仪以及流量计来对氢气流量调节阀阀口的开度进行自动调节，输出符合要求的混合燃气，配合智能控制机制实现对流量、压力参数进行监视，对甲烷浓度和混合气热值进行自动控制，提升混气的把控性，监管精度高、反应灵敏、运行更加安全稳定。

Description

一种静态天然气掺氢混合机构

技术领域

本实用新型涉及能源环保领域，尤其涉及一种静态天然气掺氢混合机构。

背景技术

随着化石燃料的日益减少，可再生能源以其清洁环保和可持续利用等特性成为研究热点。太阳能、风能以及水电等可再生能源生产具有不稳定性，在资源丰富而终端消耗低谷时，因无法消纳不得不弃用；其中，天然气的使用也势必朝着能源利用的可持续稳定性方向发展，天然气掺氢是有效输送和利用氢气的重要方式，将是近几年能源领域的一个重要发展方向，天然气掺氢燃料是将氢气与天然气按一定比例混合而得到的代用气体燃料，属于“浅氢燃料”的一种，从燃料特性来讲，掺氢天然气也是一种环保的燃料；虽然现有的一些天然气掺氢设备能够按照特定的比例完成天然气与氢气的掺混，但是在功能性方面较为单一，在流量调配方面也缺乏自动化的保证，使得天然气与氢气掺混的比例存在不确定性，失去对天然气掺氢的比例把控，也缺乏气体压力参数的监控，使得天然气掺氢的稳定性以及安全性得不到保障；综上所述，需要研发一套完整的天然气掺氢机构和方法，来解决上述实际工作中遇到的问题和弊端，从而降低运行风险，让天然气与氢气的掺混实现自动化管控。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供了一种采用变比例、变流量的混气思路设计，使得氢气和天然气两种气体按一定比例进入混合器，通过混气出口的甲烷分析仪以及流量计来对氢气流量调节阀阀口的开度进行自动调节，调整两种气体的混合比例，输出符合要求的混合燃气，并且配合智能控制机制能够实现对流量、压力参数进行监视，对甲烷浓度和混合气热值进行自动控制，整体结构更加紧凑、安装方便、便于维护，提升了天然气与氢气混合的把控性，监管精度高、反应灵敏、运行更加安全稳定的静态天然气掺氢混合机构。

本实用新型的技术方案为：一种静态天然气掺氢混合机构，其特征在于：由基座、静态混合器、主动气输入管、主动气输入阀、主动气流量计、随动气输入管、随动气输入阀、随动气流量计、混合气输出管、甲烷分析仪、混合气流量计、过滤装置、止回阀、热值仪、混合气输出阀、排污阀和控制柜组成，所述静态混合器位于基座的上部，所述静态混合器与基座为固定连接，所述主动气输入管位于静态混合器的一侧，所述主动气输入管与静态混合器为固定连接，所述主动气输入阀、主动气流量计全部位于主动气输入管的中部，并且所述主动气输入阀位于靠近主动气输入管与静态混合器连接端的位置处，所述主动气输入阀、主动气流量计均与主动气输入管为固定连接，所述随动气输入管位于主动气输入管的一侧，所述随动气输入管与静态混合器为固定连接，所述随动气输入阀、随动气流量计全部位于随动气输入管的中部，并且所述随动气输入阀位于靠近随动气输入管与静态混合器连接端的位置处，所述随动气输入阀、随动气流量计均与随动气输入管为固定连接，所述混合气输出管位于静态混合器的另一侧，所述混合气输出管与静态混合器为固定连接，所述甲烷分析仪、混合气流量计、过滤装置、止回阀、热值仪、混合气输出阀全部位于混合气输出管的中部，并且所述甲烷分析仪位于靠近混合气输出管与静态混合器连接端的位置处，所述甲烷分析仪与混合气输出管为固定连接，并且所述甲烷分析仪利用线路并与随动气输入阀、控制柜连接，所述混合气流量计位于甲烷分析仪的一侧，所述混合气流量计与甲烷分析仪为固定连接，所述过滤装置位于甲烷分析仪的下一级，所述过滤装置与混合气输出管为固定连接，所述止回阀位于过滤装置的下一级，所述止回阀与混合气输出管为固定连接，所述热值仪位于止回阀的下一级，所述热值仪与混合气输出管为固定连接，所述混合气输出阀位于热值仪的下一级，所述混合气输出阀与混合气输出管为固定连接，并且所述混合气输出阀利用线路并与控制柜连接，所述排污阀位于静态混合器的下部，所述排污阀与静态混合器为固定连接，所述控制柜位于基座的上部，所述控制柜与基座为固定连接，所述控制柜上还设有智能控制仪，所述智能控制仪位于控制柜的一侧，所述智能控制仪与控制柜为固定连接。

进一步，所述基座为撬装式结构。

进一步，所述静态混合器为带有方管网的折流板式气体混合器。

进一步，所述主动气输入阀、混合气输出阀、排污阀均为旋拧式手动球阀。

进一步，所述随动气输入阀为手自一体式电控气流阀。

进一步，所述过滤装置为Y型过滤器。

本实用新型的有益效果在于：该静态天然气掺氢混合机构采用变比例、变流量的混气思路设计，使得氢气和天然气两种气体按一定比例进入混合器，通过混气出口的甲烷分析仪以及流量计来对氢气流量调节阀阀口的开度进行自动调节，调整两种气体的混合比例，输出符合要求的混合燃气，并且配合智能控制机制能够实现对流量、压力参数进行监视，对甲烷浓度和混合气热值进行自动控制，整体结构更加紧凑、安装方便、便于维护，提升了天然气与氢气混合的把控性，监管精度高、反应灵敏、运行更加安全稳定，适用于液化石油气、天然气、发生炉煤气等各种燃气的混配。

附图说明

图1为本实用新型的主视图。

图2为本实用新型的介质传导流程走向图。

其中：1、基座 2、静态混合器 3、主动气输入管

4、主动气输入阀 5、主动气流量计 6、随动气输入管

7、随动气输入阀 8、随动气流量计 9、混合气输出管

10、甲烷分析仪 11、混合气流量计 12、过滤装置

13、止回阀 14、热值仪 15、混合气输出阀

16、排污阀 17、控制柜 18、智能控制仪

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做出简要说明。

如图1、图2所示一种静态天然气掺氢混合机构，其特征在于：由基座1、静态混合器2、主动气输入管3、主动气输入阀4、主动气流量计5、随动气输入管6、随动气输入阀7、随动气流量计8、混合气输出管9、甲烷分析仪10、混合气流量计11、过滤装置12、止回阀13、热值仪14、混合气输出阀15、排污阀16和控制柜17组成，所述静态混合器2位于基座1的上部，所述静态混合器2与基座1为固定连接，所述主动气输入管3位于静态混合器2的一侧，所述主动气输入管3与静态混合器2为固定连接，所述主动气输入阀4、主动气流量计5全部位于主动气输入管3的中部，并且所述主动气输入阀4位于靠近主动气输入管3与静态混合器2连接端的位置处，所述主动气输入阀4、主动气流量计5均与主动气输入管3为固定连接，所述随动气输入管6位于主动气输入管3的一侧，所述随动气输入管6与静态混合器2为固定连接，所述随动气输入阀7、随动气流量计8全部位于随动气输入管6的中部，并且所述随动气输入阀7位于靠近随动气输入管6与静态混合器2连接端的位置处，所述随动气输入阀7、随动气流量计8均与随动气输入管6为固定连接，所述混合气输出管9位于静态混合器2的另一侧，所述混合气输出管9与静态混合器2为固定连接，所述甲烷分析仪10、混合气流量计11、过滤装置12、止回阀13、热值仪14、混合气输出阀15全部位于混合气输出管9的中部，并且所述甲烷分析仪10位于靠近混合气输出管9与静态混合器2连接端的位置处，所述甲烷分析仪10与混合气输出管9为固定连接，并且所述甲烷分析仪10利用线路并与随动气输入阀7、控制柜17连接，所述混合气流量计11位于甲烷分析仪10的一侧，所述混合气流量计11与甲烷分析仪10为固定连接，所述过滤装置12位于甲烷分析仪10的下一级，所述过滤装置12与混合气输出管9为固定连接，所述止回阀13位于过滤装置12的下一级，所述止回阀13与混合气输出管9为固定连接，所述热值仪14位于止回阀13的下一级，所述热值仪14与混合气输出管9为固定连接，所述混合气输出阀15位于热值仪14的下一级，所述混合气输出阀15与混合气输出管9为固定连接，并且所述混合气输出阀15利用线路并与控制柜17连接，所述排污阀16位于静态混合器2的下部，所述排污阀16与静态混合器2为固定连接，所述控制柜17位于基座1的上部，所述控制柜17与基座1为固定连接，所述控制柜17上还设有智能控制仪18，所述智能控制仪18位于控制柜17的一侧，所述智能控制仪18与控制柜17为固定连接。所述基座1为撬装式结构。所述静态混合器2为带有方管网的折流板式气体混合器。所述主动气输入阀4、混合气输出阀15、排污阀16均为旋拧式手动球阀。所述随动气输入阀7为手自一体式电控气流阀。所述过滤装置12为Y型过滤器。

工作方式：该静态天然气掺氢混合机构用于一定比例的氢气向天然气中进行掺混，进而输出符合要求的混合燃气，整套设备主要是由基座1、静态混合器2、主动气输入管3、主动气输入阀4、主动气流量计5、随动气输入管6、随动气输入阀7、随动气流量计8、混合气输出管9、甲烷分析仪10、混合气流量计11、过滤装置12、止回阀13、热值仪14、混合气输出阀15、排污阀16和控制柜17组成，其中，基座1采用撬装式结构，用于承载整套设备的部件，使之成为一个整体，便于安装、拆卸、维护和搬运，在使用的时候，分为如下步骤完成氢气与天然气的掺混：

步骤一、运行准备：首先，检查主动气输入管3的入口压力，以及随动气输入管6的入口压力，也是为了保证其压力满足混气的需要，当主动气输入管3的压力以及随动气输入管6的压力无法达到混气要求时，则整套混气系统设备不具备启动条件，在主动气输入管3靠近管道输入口的位置处装有一个主动气流量计5，用于监测主动气输入管3的入口压力，同理，在随动气输入管6靠近管道输入口的位置处装有一个随动气流量计8，则是用于监测随动气输入管6的入口压力，方便工作人员读取监测数据，用以判断是否启动整套设备；接着，确认控制柜17上的混气撬联锁开关处于“切除”位置；然后，确认主动气输入阀4、随动气输入阀7、混合气输出阀15以及排污阀16处于“关”的位置，用于保证天然气在掺混氢气前的管路封闭性，以便后续使用中，工作人员能够更加精确地捕捉监控数据，提高操作的安全性，而其他阀门皆处于“开”的位置；此外，在初次启动前，必须用氮气对管网进行置换。

步骤二、充气注入：工作人员首先合上上级开关柜主电源开关，将电供至控制柜17；接着，确认控制柜17上各仪表显示正常；再接着，缓慢打开主管线上的入口阀门，让天然气从主动气输入管3中进入，并且让氢气从随动气输入管6中进入，工作人员观察主动气输入管3上的主动气流量计5的压力值，以及随动气输入管6上的随动气流量计8的压力值，使天然气、氢气的压力值分别达到混气要求；然后，打开主动气输入阀4，使天然气进入静态混合器2的同时，在控制柜17系统手动运行状态下缓慢开启随动气输入阀7，让氢气也进入静态混合器2，开始混气，此时，主动气流量计5和随动气流量计8这两路流量计分别指示天然气流量和氢气流量；该主动气输入阀4采用旋拧式手动球阀，便于天然气输送操作的开启和闭合，而随动气输入阀7则是采用手自一体式电控气流阀，在经过操作人员利用控制柜17系统中手动开启随动气输入阀7后，便会根据设定的压力值自行进行流量的把控。

步骤三、混合反应：天然气和氢气进入到静态混合器2中进行混合，该静态混合器2采用带有方管网的折流板式气体混合器，具备抗腐蚀能力强的特性，并且折流板式的结构也易于更换和清洗，静态混合器2内部的折流板混合单元体均匀后流入后方管网，能够将天然气和氢气进行彻底混合，并且在混合运行的过程中，还能够保证两种气体混合的流量压力，让混合进程更加稳定；在静态混合器2的下部配有一个排污阀16，用于混合气体进程中所生成的凝结水的排放，该排污阀16也是采用旋拧式手动球阀，能够方便工作人员的开启和关闭。

步骤四、混合气输出：经过静态混合器2混合后的天然气与氢气的混合气体，沿着混合气输出管9输送出去，最先经过甲烷分析仪10，用于甲烷系数的监测，来判断是否达到设定值，并且在甲烷分析仪10的一侧还装有一个混合气流量计11，该甲烷分析仪10和混合气流量计11相互配合使用，用来对随动气输入管6上的随动气输入阀7进行开度调节，由于随动气输入阀7采用手自一体式电控气流阀，它受到控制柜17给甲烷分析仪10中设定值的管控，从而调整两种气体的混合比例，让输出的混合气体达到设定的理想状态；接着，混合气体经过过滤装置12继续输出，该过滤装置12采用Y型过滤器，能够过滤掉混合气体中的杂质，起到提纯净化的作用；再接着，经过过滤净化的混合气体通过止回阀13进入到热值仪14中，止回阀13能够保证气流的单向输送性，避免回流造成的影响，而热值仪14用于对混合气体在输出前的发热量进行监测，如有异常情况，工作人员会第一时间关闭混合气输出阀15，该混合气输出阀15同样采用旋拧式手动球阀，能够方便工作人员控制混合气体输出的开启和关闭；此外，控制柜17上配有一个智能控制仪18，该智能控制仪18能对流量、压力参数进行监视，对甲烷浓度和混合气热值进行自动控制，精度高、反应灵敏、运行稳定，当工作人员观察到智能控制仪18上的混气出口燃气参数达到用户要求时，工作人员可以通过智能控制仪18来调整整套混气系统设备投入自动状态运行，同时把控制柜17上的混气撬联锁开关由“切除”切换到“投入”，让设备进入正常混气状态；控制柜17具有参数自锁功能，以防止他人随意更改设定工况。

步骤五、关闭停用：首先，通过控制柜17将整套系统设备由自动运行状态切换到手动运行状态；接着，先关闭主动气输入管3上的主动气输入阀4，切断天然气的注入，随后，马上关闭随动气输入管6上的随动气输入阀7，切断氢气的注入；再接着，关闭混合气输出阀15，切断控制柜17上相应的选择开关；然后，关闭整套系统设备上的所有阀门；停用时间较长时，应排净静态混合器2内以及各个管路中的残留燃气。

整套设备的参数设定为：最大流量为100Nm3/h、设计压力为20KPa、压力损失为ΔP≤1Kpa、空隙率小于98.5％、不均匀度：小于5％、均匀点长度：小于3～5DN。

整套设备采用变比例、变流量的混气思路设计，使得氢气和天然气两种气体按一定比例进入混合器，通过混气出口的甲烷分析仪以及流量计来对氢气流量调节阀阀口的开度进行自动调节，调整两种气体的混合比例，输出符合要求的混合燃气，并且配合智能控制机制能够实现对流量、压力参数进行监视，对甲烷浓度和混合气热值进行自动控制，整体结构更加紧凑、安装方便、便于维护，提升了天然气与氢气混合的把控性，监管精度高、反应灵敏、运行更加安全稳定，适用于液化石油气、天然气、发生炉煤气等各种燃气的混配。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶部”、“底部”、“端部”等指示的方位或位置关系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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种静态天然气掺氢混合机构，其特征在于：由基座、静态混合器、主动气输入管、主动气输入阀、主动气流量计、随动气输入管、随动气输入阀、随动气流量计、混合气输出管、甲烷分析仪、混合气流量计、过滤装置、止回阀、热值仪、混合气输出阀、排污阀和控制柜组成，所述静态混合器位于基座的上部，所述静态混合器与基座为固定连接，所述主动气输入管位于静态混合器的一侧，所述主动气输入管与静态混合器为固定连接，所述主动气输入阀、主动气流量计全部位于主动气输入管的中部，并且所述主动气输入阀位于靠近主动气输入管与静态混合器连接端的位置处，所述主动气输入阀、主动气流量计均与主动气输入管为固定连接，所述随动气输入管位于主动气输入管的一侧，所述随动气输入管与静态混合器为固定连接，所述随动气输入阀、随动气流量计全部位于随动气输入管的中部，并且所述随动气输入阀位于靠近随动气输入管与静态混合器连接端的位置处，所述随动气输入阀、随动气流量计均与随动气输入管为固定连接，所述混合气输出管位于静态混合器的另一侧，所述混合气输出管与静态混合器为固定连接，所述甲烷分析仪、混合气流量计、过滤装置、止回阀、热值仪、混合气输出阀全部位于混合气输出管的中部，并且所述甲烷分析仪位于靠近混合气输出管与静态混合器连接端的位置处，所述甲烷分析仪与混合气输出管为固定连接，并且所述甲烷分析仪利用线路并与随动气输入阀、控制柜连接，所述混合气流量计位于甲烷分析仪的一侧，所述混合气流量计与甲烷分析仪为固定连接，所述过滤装置位于甲烷分析仪的下一级，所述过滤装置与混合气输出管为固定连接，所述止回阀位于过滤装置的下一级，所述止回阀与混合气输出管为固定连接，所述热值仪位于止回阀的下一级，所述热值仪与混合气输出管为固定连接，所述混合气输出阀位于热值仪的下一级，所述混合气输出阀与混合气输出管为固定连接，并且所述混合气输出阀利用线路并与控制柜连接，所述排污阀位于静态混合器的下部，所述排污阀与静态混合器为固定连接，所述控制柜位于基座的上部，所述控制柜与基座为固定连接，所述控制柜上还设有智能控制仪，所述智能控制仪位于控制柜的一侧，所述智能控制仪与控制柜为固定连接。

2.根据权利要求1所述一种静态天然气掺氢混合机构，其特征在于：所述基座为撬装式结构。

3.根据权利要求1所述一种静态天然气掺氢混合机构，其特征在于：所述静态混合器为带有方管网的折流板式气体混合器。

4.根据权利要求1所述一种静态天然气掺氢混合机构，其特征在于：所述主动气输入阀、混合气输出阀、排污阀均为旋拧式手动球阀。

5.根据权利要求1所述一种静态天然气掺氢混合机构，其特征在于：所述随动气输入阀为手自一体式电控气流阀。

6.根据权利要求1所述一种静态天然气掺氢混合机构，其特征在于：所述过滤装置为Y型过滤器。

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