CN2313160Y - 载气蒸发戊烷管道输送燃气装置 - Google Patents

Abstract

一种载气蒸发戊烷管道输送燃气发生装置,由控制温度、压力、液位、汽液接触面积的自动控制电路,空气压缩机、空气缓冲罐、电磁阀、空气调压器、分气罐、储油罐(用气负荷大的增设换热器、循环增湿塔)、稳压罐,阻火器和燃气调压器组成。利用控制比热较大的载热液体介质的温度间接控制油温。利用空气调压器和空气罐上的磁助带电接触点压力表双重控制油的蒸发总压力,利用空气喷头和填料增湿塔来实现气油接触良好,有较好的传质效果,从而稳定燃气浓度;利用稳压罐燃气调压箱控制燃气压力,安全可靠,防静电、防回火装置进一步保证安全。本装置既适用于中小城镇居民生活小区的管道燃气供应,也可为数千户联片建站供应燃气。

Description

载气蒸发戊烷管道输送燃气装置

本实用新型涉及一种掖体燃料汽化管道输送装置，特别是涉及一种通过稳定地控制温度和压力及稳定地饱和度，从而稳定地控制燃气浓度以及蒸发量的载气蒸发30#石油醚(其主要成份是戊烷)的管道输送燃气发生装置。

现在我国城市民用燃料除煤以外，还采用罐装石油液化汽和管道煤气，罐装石油液化汽须经常换瓶加气，给用户带来许多不便；管道煤气发生站的建设耗资巨大，技术复杂，不适于普及，在我国只有部分大城市才能建立。以戊烷为主要成份的石油醚的燃气具有热值高(较城市煤气高3倍)，无毒性价格低的特点，将成为新的民用燃料，且便于管道输送，可为难以实现管道煤气的广大城镇居民提供管道燃气。既可小区供应也可在数千户的区域实行联网供气。从而提高我国城镇居民民用燃料的气化率。

经专利检索，以专利号2L92209122.6为例，现有技术以戊烷为主的混合燃气发生装置中，温控装置的加热元件设置在蒸发罐的内部(或外部)，对轻质油(以戊烷为主)直接加热。加热器由温控元件控制，其弊端在于：若温控元件失灵，加热一直工作超温容易发生事故；由于轻质油(以戊烷为主)的比热小，汽化潜热大，在汽化负荷不均时，就难于控制温度。尤其是冬天和夏天更难控制相同的汽化温度。现有技术没有采用控制总压力的有效措施，只是在蒸发罐上装压力表，用以了解气体的压力状况，因此戊烷蒸汽分压所占分率即混合气的浓度就不能得到稳定控制。现有技术采用可燃气浓度分析探头测定可燃气浓度，比例式电动阀调节二次直接加入空气的量来控制混合气的浓度。如果分析探头或比例式电动阀失灵时，将会使混合气浓度达到爆炸范围，酿成危险事故。轻质油(以戊烷为主)的汽化是靠载气实现的。载气与油的接触好坏影响油向气相的传质。尤其在用气负荷变化较大时，难以维持相同的油气饱和度，也就导致可燃气浓度因饱和度的变化而变化。现有技术仅以伸入油罐的喷头鼓泡实现液气传质，难以满足负荷大的变化，尤其供应较多用户(即气体负荷大)无法保证稳定的饱和度。

本实用新型的目的就是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种中小型载气蒸发戊烷的管道输送燃气发生装置，无需直接对储油罐体或其内的石油醚加热，通过控制比热较大的载热介质温度和控制蒸发系统总压力，并根据用气负荷设置换热器和增湿喷淋塔以得到较稳定的传质传热(即较稳定饱和度)从而稳定戊烷蒸汽分压的分率即燃气浓度。实现全自动控制。一经启动则全天24小时自动供气，无需人工手动操作。

本实用新型的目的可以通过以下的技术措施来实现：一种载气蒸发戊烷管道输送燃气装置：其特征是由空气压缩机、空气罐、空气调压器、分气罐、储油罐、换热器、循环泵、增湿塔、稳压罐、阻火器、燃气调压箱，经接管依次联接而成。其中，储油罐和换热器设置在比热较大的液体介质中，伸入储油罐底部的空气喷头呈横直杆形，喷孔向下。对于用气量大的用户加装换热器、换热器放在载热介质液体内，载热介质在换热器管外，轻质油走管内，以加热轻质油(以戊烷为主)满足戊烷汽化所需的热量。轻质油经换热后经泵打入增湿塔，(塔内装有填料)自上而下喷淋，与自下而上的载气逆流接触达到传质的目的。本系统还包括控制储油罐的液位，控制稳压罐压力，控制循环泵的开启与否控制燃气浓度，在阻火器及调压箱设置双重防回火装置。

本实用新型的技术措施中所述的液体介质槽为水槽。本实用新型的技术措施中的载热液体介质层中还可以设置可将液体介质加热到10～25℃的自动加热装置。

本实用新型的技术措施中的空气喷孔分布均匀，且喷孔直径为0.5mm～1.5mm。

由于蒸汽压是温度和总压的函数，根据蒸汽压方程， $\lg \frac{P_{\mathrm{VD}}}{P_{\mathrm{VD}}}=\frac{V_L(P-P_{\mathrm{VD}})}{189T},$ 只有稳定温度和总压力都在一定范围内，戊烷蒸汽在混合汽中的含量才是稳定的( $\frac{P_i}{P}=y_i,$ 道尔顿分压定律)

储油罐至少有1/2浸入水槽中(有换热器的也沉入水槽中)通过控制热容较大的载热介质水的温度来间接控制油的温度，安全可靠。在介质水中设置电加热器和伯克曼温度计。水温的控制点T与自动控制箱的温度控制系统经导线相连接，控制水温在10～25℃温控系统通过灵敏的测温元件伯克曼温度计给出开关信号，以控制中间继电器的线圈得电与否，控制电加热器工作与否，继而控制水温。根据用户需求(即戊烷蒸发量的大小，所需热量多少)电加热器可分多组。

稳压罐上设置磁助式带电接点压力表，压力控制点P与自动控制箱的压力控制系统相连。空气调压器采用RTJ系列自动式调压器。储油罐总压受调压器和磁助压力表(带电接点)双重控制，既保证安全又稳压联锁自动运作，对储油罐内的总压实现全自动恒压于0.02～0.1MPa之间的某一定值，保持不变，并有过压保护，可随时调整系统的压力。当压力超高时。压力控制点P给一个信号输送至控制箱的压力控制系统，自动控制箱声光警示，并切断空压机电源，关闭电磁阀切断空气罐出口。储油罐设置浮球液位计，采用自动控制联锁，液位控制点H与自动控制箱的液位控制系统相连。在自动控制箱上设指示灯和警铃，当储油罐油位低于下限时，液位控制点H给出一个信号给控制箱液位自动控制系统发出声、光报警，并切断空压机电源。

储油罐体内底部设置空气喷头，结构形式可采用蜈蚣型或横直管(视用量大小而定)喷孔直径较小，在0.5mm～1.5mm之间方向向下，载气鼓进油，气泡再反向上升，使油搅动较好，达到传质的目的。同时控制喷孔气速在1m/s左右，空气喷头不得露出油面。储气罐上设有分析探头A，检测燃气浓度。当总压力和温度一定时，而燃气浓度未达到要求浓度说明是由于载气与油的接触面积小而影响传质，(分析控制点A与自动控制箱的分析控制系统相连)分析控制点A给出一个信号经自动控制箱分析单元处理后控制循环增湿泵的启动使液气接触更加良好，从而得到所需要的油气浓度。循环泵停止是由时间继电器控制的。

将空气喷头、罐体及管道通过导线牢固的接地可将载气蒸发时产生的静电随时消除，保证万无一失，安全可靠。

设置阻火器和调压箱双重防回火装置，在阻火器内装入导热率较高的材料(如铜丝等)，若回火时铜丝会迅速将热量散开，降低温度，达到灭火的目的；另外燃气调压箱也有防回火功能，若回火时，调压器出口压力会迅速升高，当出口压力超过调定压力的1.25倍时，就关闭切断可燃气气源，以此灭火。

本实用新型具有许多优点：1．以戊烷为主要组分的混合燃气热值高(较城市煤气高3倍)无毒性，价格低；2．本装置既可为难以实现管道煤气的中、小城市提供管道燃气，也可以数千户联片建站供气；3．本装置实现全自动控制，一经启动，全天24小时全自动供气、无需人工手动操作；4．本装置通过控制载热介质的温度，间接控制油温安全可靠；5．本装置根据用户用气量负荷之大小而采用独特的气体分布器鼓泡加喷淋的逆流接触，具有良好的传质效果；6．本装置采用双重压力控制实现全自动恒压，且有过压保护措施，避免事故发生；7．本装置采用控制总压、温度及良好的气液接触传质使燃气浓度稳定。8．本装置采用自动联锁控制并声光警示以便管理人员处理；9．本装置符合环保要求，是安全、环保、节能的好项目。

附图的图面说明如下：

图1是本实用新型的工作原理图

图2是本实用新型的换热增湿部分放大示意图

图3是本实用新型温控加热装置示意图

图4是自动控制箱电路原理图

下面结合附图对本实用型作进一步说明：

如图1所示，空压机(1)通过接管L₁经截止阀与空气罐(2)接通。空气罐(2)与分气罐(3)由电磁阀(8)、空气调压器(9)、止回阀(11)经接管L₂相连。分气罐(3)上装有磁助式压力表，通过导线与控制箱压力控制单元相连。分气罐(3)经接管L₃与储油罐(4)联接，L₃直接通入储油罐(4)底部，末端装有水平的喷头(12)，储油罐(4)装有安全阀；进油管、浮球液位计H、压力表P，浮球液位计H通过导线与控制箱(18)液位控制单元相连。储油罐混合气出口经接管L₄与增湿喷淋塔(15)底部侧边接通，自下而上经过塔顶部出来经接管L₅与缓冲缸(5)相连。储油罐底部经接管L₉与换热器(13)下部接通，油走换热器管内从上部出来经接管L₁₀进循环油泵(14)，然后经止回阀和接管L₁₁进增湿喷淋塔(15)上侧部，油经喷头分布洒向填料与载气接触，油从增湿喷淋塔(15)底部经接管(L₈)流回储油罐(4)的底部，从油泵(14)出来另一支分管经电磁阀M与另一油罐(4′)(图略)上部连接，供油泵起动时排气用。当油泵抽起油时电磁阀M即关闭，电磁阀M的开启与油泵同步，关闭则由油泵出口的磁助式压力表控制。缓冲罐(5)上有浓度分析探头A．当温度和压力都在控制范围内而浓度到不到要求值时，浓度分析探头会给出信号开启油泵(14)，循环油泵(14)的关闭由给定的时间继电器控制。伯克曼温度计(16)的信号与控制箱的湿度控制单元相连，经温控单元处理后给出信号控制水槽(10)中的电加热器(17)工作与否，水槽(10)中的液位应保持在1/2-2/3之间。分气罐(3)上装的表(19)与控制箱(18)的压力控制单元相连，当压力超限时，控制箱压力控制单元控制切断空压机(1)的电源和关闭电磁阀(8)。图1中的虚线方框部分的(即图2中的油循环增湿部分)设备换热器(13)，循环油泵(14)，增湿喷淋塔(15)是在供气量大时才起用，如果供气量较小，那么接管L₄与L₅接通即可。

本实用新型的燃气发生及输送是这样实现的：先将石油醚通过加油阀加入储油罐(4)，关闭加油阀(当然在系统置换合格的情况下)控制箱(18)送上电，启动控制箱，空压机(1)工作，空气进入空气罐进入调压器达分气罐，再进入储油罐经空气喷头，鼓泡气提戊烷，混合气经增湿喷淋塔进入混合气缓冲罐，出来再经阻火器，形成具有一定浓度的混合燃气再经各楼栋燃气调压器调压后送各用户。此时温度控制系统、压力控制系统既自动调温调压。使浓度达30％左右。用量大的情况下，所配备的换热器，增湿喷淋塔及循环泵就会依据自控箱中浓度控制单元指令投入运行。循环油从增湿喷淋塔出来进入储油罐下部。自动控制箱(18)实现本装置的全自动控制。如图3所示，自控单元ZK为控制液位、气压、温度、浓度分析的常规自动控制、工作时先接通自动控制箱电源开关K，L₁为电源指示灯然后按下启动按钮SB₂，使KM线圈带电，吸合主电路上的KM触头接通空气压缩机的电动机M的电源，由压力控制器KP开关实现压力控制。当压力小于0.2MPa空压机起动，在0.6MP_a停止。

当储油罐内的温度较低，既液体介质水温下降到一定值，如10℃时，电热系统通过KA₃实现自动加温控制。

当储油罐内的压力超高时，压力控制点P输出一个信号于自控单元ZK中的K₃，经自控单元处理后，由K₁输出一个开关信号给KA₁，通过KA₁实现切断空压机电源，同时接通电磁阀(电闭式)电源，使空气不能再进入储油罐。

浮球液位计(H)是指示和控制液位的、喷头不得露出液面，当液位达低限时，液位信号经控制单元输出信号切断空压机电源，同时关闭电磁阀，DL警铃和L₄指示灯同时工作，声光报警。

配有换热器(13)和增湿喷淋塔(15)及循环油泵(14)是这样工作的，当总压和温度都在一定范围内，而燃气浓度达不到一定值，可燃气浓度分析探头给出一个信号经自控分析控制单元处理后启动循环油泵，使石油醚经循环油泵(14)送入增湿喷淋塔(15)，自上而下与从储油罐(4)来的不饱和混合气(自下而上)逆流接触，加强传质提高饱和度从而使混合气中的油气浓度达到一定值。电路中T为自控单元2k的电源变压器，M为空压机的电动机，R为熔断器，SB₁为停止接钮，KM₁.KA₁.KA₂.KA₃为中间继电器。

实施例。

家属楼，大小一共五栋，计120户，考虑尚有30户将后期施工，站房按150房设计，每分钟用气量0.875m³，空压机选0.9m³/mvn每月耗油1500kg左右，油罐设计5.84M³。稳压罐0.5m³，空气喷孔1.4mm，计658孔，不设置增湿喷淋塔和油循环泵，压力控制在0 04～0.08MP_a，冬天水温低于10℃时，加热装置自动投入，超过15℃自动切除，同时控制系统总压力，常年将燃气浓度控制在25-30％。

自动控制箱完成整个装置压力控制，液位控制。和温度控制，一经启动均自动运行，合格的燃气经阻火器和管道至各楼栋燃气调压器，压力控制在3KP_a经管道送入各用户。

Claims (4)

1．一种载气蒸发戊烷管道输送燃气装置，其特征是：空气调压阀(9)和磁助压力表(19)分别连在进气管道L2和空气稳压罐(3)上；伯克曼温度计(16)与加热器(17)连锁，位于液体介质槽(10)中；空气喷头(12)位于贮油罐(4)底部，贮油罐(4)、换热器(13)、循环泵(14)、填料增湿塔(15)、贮油罐(4)依次相连以获得稳定的燃气浓度；贮油罐中装有自动液位计(H)，与控制柜(18)相连。

2．根据权利要求1所述的载气蒸发戊烷管道输送燃气装置，其特征是：载热介质槽(10)可以为水槽。

3．根据权利要求1所述的载气蒸发戊烷管道输送燃气装置，其特征是：当用气负荷大时所增设换热器(13)可以为列管式沉浸换热器。

4．根据权利要求1所述的载气蒸发戊烷管道输送燃气装置，其特征是：空气喷头(12)浓度分析仪为横管蜈蚣型，分布均匀，眼孔直径0.5-1.5mm；燃气A经控制柜(18)与循环泵(14)相连，从而控制循环泵(14)的开启与否，使燃气浓度稳定。

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