[發(fā)明專利]一種向天然氣中摻混醇基燃料的預(yù)熱混合裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510344314.8
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN104879220B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉志坦;邵衛(wèi)衛(wèi);郝洪亮;張哲巔;王凱;肖云漢;王文飛;李玉剛;熊燕;常連成;張濤;朱鴻飛
• 申請（專利權(quán)）人: 國電科學(xué)技術(shù)研究院;江蘇中國科學(xué)院能源動力研究中心
• 主分類號: F02C7/22
• 分類號: F02C7/22;F02C7/224
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32238
• 代理人: 張立榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能源燃料領(lǐng)域，具體涉及一種向天然氣中摻混醇基燃料的預(yù)熱混合裝置和方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的燃機電廠中一般使用單一燃料進行燃燒，如天然氣或者燃油。與天然氣及油相比，甲醇等醇基燃料在某些方面似乎更是燃?xì)廨啓C理想的燃料：其可以實現(xiàn)更高的效率，更大的功率輸出；在同樣的透平進口溫度下，醇基燃料的燃燒溫度低（由于火焰溫度較低），所以其燃燒具有較低的NO_X 排放。由于醇基燃料中硫含量非常低，因此基本沒有SO₂的排放問題。此外，醇基燃料燃燒干凈，使得透平部件的清洗次數(shù)大大減少，有助于降低維護費用。在天然氣中摻混醇基燃料可改善天然氣的燃燒效果，可以提高燃燒效率，降低廢氣污染排放，降低儀器部件維護成本。

常溫常壓下，天然氣為氣態(tài)，醇基燃料為液態(tài)，如何用一種簡單易行的裝置和方法將兩種物理性質(zhì)差異明顯的燃料均勻混合是首先要解決的問題。目前尚未見相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種向天然氣中摻混醇基燃料的預(yù)熱混合裝置，該裝置可以將醇基燃料氣化后與天然氣均勻混合，且能保證在混合過程中不發(fā)生凝結(jié)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種向天然氣中摻混醇基燃料的預(yù)熱混合方法，該方法能保證天然氣和醇基燃料在摻混前后均為氣體狀態(tài)，摻混后的燃?xì)饨M分連續(xù)、均勻。

上述目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種向天然氣中摻混醇基燃料的預(yù)熱混合裝置，包括燃料管道和加熱單元；燃料管道按天然氣流向依次包括天然氣管道段、收縮段、高速混合段、擴張段、低速混合段和噴嘴，高速混合段近收縮段一端分支設(shè)有醇基燃料管道段；加熱單元包括設(shè)于天然氣管道段的第一加熱器，設(shè)于醇基燃料管道段的第二加熱器和設(shè)于低速混合段的第三加熱器。其中，天然氣管道段進口端連接天然氣供氣系統(tǒng)，醇基燃料管道段進口端連接醇基燃料供氣系統(tǒng)。

進一步地，該裝置還包括控制單元、溫度測定單元和壓力測定單元，溫度測定單元包括設(shè)于天然氣管道段上位于第一加熱器與收縮段之間的第一溫度計，設(shè)于醇基燃料管道段上位于第二加熱器與高速混合段之間的第二溫度計，設(shè)于低速混合段近擴張段一端的第三溫度計和設(shè)于低速混合段末端的第四溫度計；壓力測定單元包括設(shè)于低速混合段近擴張段一端的壓力計，所述加熱單元、溫度測定單元及壓力測定單元分別與控制單元連接。

進一步地，天然氣管道段與高速混合段的內(nèi)徑之比為（3~4）：1。天然氣管道段與高速混合段的內(nèi)徑比例關(guān)系到高速混合段的氣體流速，決定了天然氣與氣態(tài)的醇基燃料在高速混合段的混合效果。這一比例過大（即天然氣管道段內(nèi)徑一定時，高速混合段內(nèi)徑過小）會導(dǎo)致高速混合段氣體流速過高，天然氣與氣態(tài)的醇基燃料不能在此段充分混合就進入擴張段；這一比例過小（即天然氣管道段內(nèi)徑一定時，高速混合段內(nèi)徑過大）又不能明顯提高天然氣進入高速混合段后的流速，不能起到使天然氣和氣態(tài)醇基燃料高速混合的作用。

進一步地，高速混合段的長度與內(nèi)徑之比為（150~180）：1。在高速混合段內(nèi)徑一定的前提下，該參數(shù)關(guān)系到高速混合段的長度，過短會降低高速混合的時間，影響摻混效果；過長會增加氣態(tài)醇基燃料凝結(jié)的風(fēng)險。

進一步地，高速混合段與低速混合段的長度之比為（3~5）：1。在高速混合段長度一定的前提下，該參數(shù)關(guān)系到低速混合段的長度。低速混合段過短會降低低速混合的時間，影響摻混效果；過長浪費管道，還會增加氣態(tài)醇基燃料凝結(jié)的風(fēng)險。

進一步地，第一加熱器和第二加熱器為油浴加熱裝置，經(jīng)過油浴加熱裝置的天然氣管道和醇基燃料管道呈螺旋狀。螺旋狀有助于管道內(nèi)燃料快速均勻的加熱。