[發明專利]一種LNG浸沒燃燒式氣化器用煙氣分布器及其設計方法

在審

• 申請號: 201910015730.1
• 申請日: 2019-01-08
• 公開（公告）號: CN109668167A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 韓昌亮;郭衍科;楊宇航;張欣悅;于紅
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: F23K5/00
• 分類號: F23K5/00;F24H7/02;F24H9/18
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 安琪

1.一種LNG浸沒燃燒式氣化器用煙氣分布器，其特征在于，所述煙氣分布器采用管式分布器結構；所述煙氣分布器包括進氣主管(1)、多個分支管(2)、噴氣孔(3)、堵板(4)和盲板(5)；所述分支管(2)一端固定安裝在所述進氣主管(1)的一側管壁上；所述分支管(2)沿進氣主管(1)的軸向方向一字型等距排列安裝，并與所述進氣主管(1)相互連通；所述進氣主管(1)的末端管口處設有堵板(4)；所述分支管(2)的上管壁設有噴氣孔(3)，所述分支管(2)的盲端設有盲板(5)。

2.根據權利要求1所述煙氣分布器，其特征在于，所述進氣主管(1)采用變徑結構，所述進氣主管(1)的前段管體直徑大于所述進氣主管(1)的后段管體直徑；所述進氣主管(1)的前段管體直徑為進氣主管(1)的整體管體長度的0.13—0.18倍；所述進氣主管(1)的后段管體直徑為進氣主管(1)的整體管體長度的0.1—0.15倍。

3.根據權利要求2所述煙氣分布器，其特征在于，所述進氣主管(1)的前段管體直徑為進氣主管(1)的整體管體長度的0.13、0.15或0.17倍；所述進氣主管(1)的后段管體直徑為進氣主管(1)的整體管體長度的0.11、0.13或0.15倍。

4.根據權利要求1所述煙氣分布器，其特征在于，所述分支管(2)采用橢圓管，所述分支管(2)直徑遠小于所述進氣主管(1)的管徑。

5.根據權利要求1所述煙氣分布器，其特征在于，所述分支管(2)的直徑為分支管盲端距離中心長度的0.04—0.06倍；相鄰的兩個分支管(2)之間的中心線距離為分支管直徑的9.5—11.5倍。

6.根據權利要求5所述煙氣分布器，其特征在于，所述分支管(2)的直徑為分支管盲端距離中心長度的0.04、0.05或0.06倍；相鄰的兩個分支管(2)之間的中心線距離為分支管直徑的9.5、10或11.5倍。

7.根據權利要求1所述煙氣分布器，其特征在于，每個所述分支管(2)的上管壁均設有兩排噴氣孔(3)；所述噴氣孔(3)沿所述分支管(2)的軸向方向等距排列；所述噴氣孔(3)包括大噴氣孔和小噴氣孔。

8.根據權利要求7所述煙氣分布器，其特征在于，所述噴氣孔(3)的開孔率為5—10％；所述噴氣孔(2)的開設角為25°～35°；所述開設角指的是圓孔中心線與豎直方向的夾角；所述噴氣孔(2)的直徑為兩個相鄰的噴氣孔(2)之間的孔間距的0.2～0.4倍；其中，所述大噴氣孔的直徑為兩個相鄰的噴氣孔(2)之間的孔間距的0.3～0.4倍；所述小噴氣孔的直徑為兩個相鄰的噴氣孔(2)之間的孔間距的0.15～0.25倍。

9.根據權利要求1所述煙氣分布器，其特征在于，所述噴氣孔(3)的開孔率為5—10％；所述噴氣孔(2)的開設角為25°、30°或30°；所述噴氣孔(2)的直徑為兩個相鄰的噴氣孔(2)之間的孔間距的0.2、0.35或0.4倍；其中，所述大孔噴氣孔的直徑為兩個相鄰的噴氣孔(2)之間的孔間距的0.3、0.35或0.4倍，所述小噴氣孔的直徑為兩個相鄰的噴氣孔(2)之間的孔間距的0.15、0.2或0.25倍。

10.一種權利要求1所述煙氣分布器的設計方法，其特征在于，所述設計方法主要以煙氣分布器壓降和噴氣孔臨界流量為控制指標確定煙氣分布器，所述方法的具體過程包括：

步驟一、在傳統的伯努利方程中引入“動量交換控制模型”對煙氣分布器內的流體形式進行描述，流體形式表述為：

其中，P表示分支管靜壓，單位為Pa；K表示動量恢復系數，通常取值范圍為0.65-0.72；ρ表示氣體密度，單位為kg·m-3；V表示分支管內煙氣的軸向速度，單位為m·s-1；D表示分支管的直徑，單位為mm；λ表示阻力系數，通常取值范圍為0.015-0.03；X表示分支管所在截面軸向距離；

步驟二、假設煙氣沿著分布器的每根分支管流動過程中的軸向速度V符合線性分布規律，則有：

其中，L表示分支管的長度，單位為mm；V_i表示分支管入口處氣體的流動速度，單位為m·s-1；

步驟三、計算每根分支管中的煙氣沿程壓力差ΔP_X，所述煙氣沿程壓力差ΔP_X為：

當X＝L時，即有：

步驟四、計算噴氣孔的臨界氣體流量和壓降的關系，所述算噴氣孔的臨界氣體流量和壓降的關系為：

其中，Q_i為第i個噴氣孔處煙氣的體積流量，單位為m3·s-1；ε為噴氣孔流量系數，P為分支管靜壓，單位為Pa；P_f為相應噴氣孔出口處的靜壓，單位為Pa。