一種煙氣衝擊旋水式lng加熱氣化爐的煙氣循環系統的製作方法

2023-05-15 14:32:01 3

專利名稱：一種煙氣衝擊旋水式lng加熱氣化爐的煙氣循環系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐的改良裝置，特別是涉及煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐的煙氣循環系統的一種改良裝置。
背景技術：
天然氣是清潔能源，具有熱值高，燃燒產物汙染小，儲運方便等特點。在當今節能減排成為全球共識之時，天然氣成為能源發展方向之一。在運輸方面，天然氣往往採用管道輸送，如我國的西氣東輸管線，或將天然氣冷凝液化成液化天然氣(Liquefied NaturalGas，簡稱LNG)，使其體積大大縮小(常壓下，625M3天然氣能冷凝成I M3LNG),然後用船、車等運載工具運輸，如我國從國外用大型LNG運輸船裝運進口 LNG ;在儲藏方面，天然氣一般採用地下儲氣、管道儲氣或大型球罐儲氣，而LNG更具有優勢，只需較小的儲液容器就能儲 藏大量的天然氣。但在使用時，LNG仍須加熱氣化成工藝所需的壓力、溫度下的天然氣，才能供工程實際使用，因此在LNG供氣系統中，必須有加熱氣化LNG的裝置，它是一種不可或缺的重要設備。本發明人在2010年提出和取得了專利號ZL201010113494. 6的《煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐》專利，是一種新穎的LNG加熱氣化裝置，所述氣化爐利用燃燒產生的煙氣高速衝擊浸沒在水池中的氣流旋水子，濺起並夾帶水滴、水霧、水蒸汽，形成溼度較高的煙氣流，通過盤管加熱氣化在盤管中流動的LNG，從而達到工藝要求的天然氣供氣參數。之所以要實現高溫煙氣衝擊水面形成含溼氣流，一是為了降低進入盤管的煙氣溫度，使直接接觸盤管的煙氣溫度低於LNG的著火溫度，保證LNG加熱氣化爐的安全運行；二是為了將煙氣攜帶的部分熱量傳遞給水池中的水，使水溫提高，以加熱在浸沒在水池中的盤管內流動的天然氣。所述一種煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化裝置的具體結構為在立式密閉圓筒形外殼的頂部安裝燃燒室，燃燒室由內筒和外筒構成，內筒的頂部安裝燃燒器，外筒的下端為錐形的煙氣噴嘴；在外筒的外壁與圓筒形外殼的內壁之間形成換熱面布置空間，在換熱面布置空間的上部開設排煙管道；在燃燒室外筒與內筒之間構成夾套結構的燃燒室，燃燒室的底部與錐形噴口連通，燃燒室的頂部經循環煙道與排煙管道連通；在排煙管道中設置排煙管道調風門，在循環煙道中設置循環煙道調風門；立式密閉圓筒形外殼的下部為積存水的水池，水池的水面部分浸沒呈倒置傘狀的氣流旋水子，氣流旋水子的中心為向上突起的尖頂，由尖頂向下並向四周擴展的是以某種曲線形狀先向下至圓盤邊緣後再略向上彎曲的曲面；在換熱面布置空間中布置了圍繞燃燒室外筒呈螺旋上升排列的盤管；盤管的一端為LNG進口，另一端為天然氣出口。該氣化爐利用燃料燃燒產生的煙氣高速衝擊浸沒在水池中的氣流旋水子，濺起並夾帶水滴、水霧、水蒸汽，形成溼度較高的煙氣流，流經盤管加熱氣化在盤管中流動的LNG，使LNG氣化並達到工藝要求的天然氣供氣參數。之所以要實現高溫煙氣衝擊水面形成含溼氣流，一是為了降低進入盤管的煙氣溫度，使直接接觸盤管的煙氣溫度低於LNG的著火溫度，保證LNG加熱氣化爐的安全運行。二是因為煙氣中的水蒸汽冷凝時的凝結傳熱有利於提高煙氣與盤管間的傳熱效率。三是為了將煙氣攜帶的部分熱量傳遞給水池中的水，以提高水溫加熱流過浸沒在水池中的盤管內的天然氣。因此，使煙氣有效地濺起並夾帶水滴、水霧、水蒸汽是該類加熱氣化爐的關鍵技術。煙氣有效濺起並夾帶水滴、水霧、水蒸汽的主要因素取決於煙氣速度，而煙氣速度取決於煙氣流量及其流通截面，當所需加熱氣化的LNG額定量確定時，所需燃料量及隨之產生的煙氣量也已確定，這樣，當煙氣流通截面積，即噴口面積確定後，採用煙氣循環增加煙氣量是一行之有效的方法，該方法既能保證所需煙氣量，又能保證較高的入爐氣體溫度，利於爐內運行，因此，煙氣循環裝置是一個很重要、敏感的工作部件。
現有技術煙氣循環裝置的結構如前所述，燃燒室的頂部經循環煙道與下部的外殼相通，循環煙道的側部接出排煙管道，經風機向大氣排出，在循環煙道中設置循環煙道調風門，在排煙管道中設置排煙管道調風門。通過實踐證明如此結構並不好，如此安裝風機及配置管路、調風門，無論風機工作與否，無論風機的抽吸力大或小，無論循環煙道調風門或排煙管道調風門如何開閉，對循環煙道中的煙氣作用、影響都不大，整個煙氣循環系統難以調節再循環煙氣量，對加熱氣化裝置的運行效果大受影響，有時甚至無法運行，亟待改善和解決。

發明內容
本發明擬提供一種煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐的煙氣循環系統，以達到改善和提高加熱氣化爐的煙氣循環效率，維持加熱氣化爐正常運行，提高運行效果的目的。本發明的目的是由如下結構來實現的—種煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐的煙氣循環系統,在立式圓筒形外殼的頂部中央安裝燃燒室內筒，燃燒室由內筒和外筒構成，內筒的頂部安裝燃燒器接口，外筒的下端為錐形的煙氣噴嘴，外殼的下部設置氣流旋水子；其特徵在於設置風機，風機的進風口由排煙管道連接至加熱氣化爐外殼的頂部環形蓋板，風機的出風口連接排向大氣的排氣管，在排氣管內設置排氣調風門；所述排煙管道通過至少兩個以上的接口，周向均布配置連接在外殼的頂部環形蓋板；在風機的出風口與排氣調風門之間，設置循環煙道接通至燃燒室的環形頂部，在循環煙道中設置循環煙道調風門；所述循環煙道通過至少兩個以上的接口，周向均布配置連接在燃燒室的環形頂部;所述煙氣噴嘴的錐形錐角為8-20度。採用本技術方案，通過風機及其管道、調風門的設置、配置，通過對風機的轉速調整，通過對排氣調風門和循環煙道調風門的開和關以及開啟度的大小，可以根據煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐的工作負荷大小、燃燒器火力的大小進行控制、調節，達到最合適的匹配，達到較高的工作效率。
比如，關小排氣調風門，開大循環煙道調風門，風機應能向燃燒室提供較強的循環煙氣，適當調節此兩門的開啟度，應能隨加熱氣化LNG的量和溫度情況，根據工藝需要調節循環煙氣流量，達到較合適和經濟的工作狀態，提高氣化爐的工作效率，以節省能源。所述循環煙道通過至少兩個以上的接口周向均布配置連接在燃燒室的環形頂部的技術特徵，改變了現有技術循環煙氣只從一側進入燃燒室導致的流動不均勻、效果不好的缺陷和問題，周向均布配置能使燃燒室內壁得到均勻冷卻，且使錐形噴嘴中煙氣混合更均勻。循環煙道分支接口的數量，根據LNG加熱氣化爐的規格、燃燒室直徑和工藝要求確定，目的是保證循環煙氣在燃燒室環形夾套內流動的均勻性。同理，所述排煙管道通過至少兩個以上的接口周向均布配置連接在外殼的頂部環形蓋板上的技術特徵，改變了現有技術混合煙氣只從一側抽出，導致環形煙道中出現煙氣流動死角、影響上盤管的有效換熱、使整個裝置換熱效率下降的缺陷和問題，周向均布配置能使得整個裝置的換熱效率從又一舉措得到提高。如上所述，排煙管道分支接口的數量也根據LNG加熱氣化爐的規格、外殼直徑和工藝要求確定，目的是保證煙氣的引出在外殼內 流動均勻。在燃燒室外套一件稱為外筒的同心圓筒，外筒與內筒之間形成環形夾套式的燃燒室；外筒的直段長度根據工藝要求略長於燃燒室長度；外筒直徑根據循環煙氣流速確定。外筒的一端與煙氣噴嘴連接，煙氣噴嘴外形為圓錐形狀的收縮噴嘴，噴口直徑根據所需煙氣噴出速度確定，收縮噴嘴的主要作用一是保證噴出煙氣速度，二是促進來自燃燒室的高溫煙氣與來自環形夾套的循環煙氣的混合。本技術方案中煙氣噴嘴的錐形錐角為8-20度的技術特徵，對既保證煙氣噴出速度及煙氣混合效果，又保證整個加熱爐結構不致過大起到了重要作用。經過計算和試驗、測試,錐角過小,煙氣噴嘴過長,導致加熱爐體積過長、過大,使加熱爐設計不合理,不僅耗材，而且影響整體工作效率，反之，錐角過大，超過20度，煙氣噴嘴過短，不僅導致噴嘴中煙氣混合不好，而且燃燒產生的高溫煙氣直接衝擊噴嘴壁面，燒壞噴嘴。因此，本技術方案從多角度出發對現有技術進行了改進、改善，不僅杜絕和解決了原設計不能正常工作運行的缺點，而且，能根據加熱爐工況有效控制循環煙氣流量，使加熱爐效率得到明顯提高。進一步，在所述排煙管道通過三個周向均布，間隔120度的通孔配置連接在外殼的頂部環形板。進一步，在所述循環煙道通過三個周向均布，間隔120度的通孔配置連接在燃燒室的環形頂部。進一步，所述煙氣噴嘴的錐形錐角為16度。本發明專利的特點和優點是I、克服了現有技術專利號ZL201010113494. 6的《煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐》中的煙氣循環系統的不足和缺陷，提供了一種針對性的煙氣循環改良裝置系統，發揮了風機、管路及調風門的作用，使得循環系統可以正常運作，並取得較高的工作效率。2、設計全新的煙氣循環裝置系統，使從錐形噴嘴噴出的煙氣速度能調整、控制達到工藝要求，保證了其衝擊濺起並夾帶水滴、水霧、水蒸汽的效應，確保了煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐的有效運行。
3、低溫循環煙氣在噴嘴中與燃燒產生的高溫煙氣混合時，有效地降低了混合煙氣溫度，確保進入盤管的煙溫達到安全要求。4、低溫循環煙氣流過環形夾套時，有效地冷卻了燃燒室壁溫，保證燃燒室壁溫不超溫。5、通過採用本發明的煙氣循環系統，經測試可比原設計提高加熱爐效率2%，如今我國以及全球在大力推廣LNG液化天然氣，對本發明產生的能源節約量，其經濟價值和社會效益是極其可觀。本發明確保了煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐的正常運行，提高了該爐的運行效率。


圖I為現有技術，煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐及其煙氣循環裝置的配置結構圖；圖2為本發明煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐的煙氣循環系統一種實施方式,配置在加熱氣化爐上的總結構布置圖；圖3為圖2中煙氣循環部分部件的結構配置圖。圖中I是環形管圈，2是水泵，3是進水管，4是水箱，5是芳路管，6是調節閥，7是燃燒室，8是外殼，9是LNG盤管，10是氣流旋水子，11是煙氣噴嘴，12是連通管，13是內筒，14是燃燒器接口，15是排煙管道，16是風機，17是循環煙道，18是排氣調風門，19是排氣管，20是循環煙道調風門。
具體實施例方式以下結合附圖進一步詳細說明本發明的結構。一種煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐的煙氣循環系統，在立式圓筒形外殼8的頂部中央安裝燃燒室的內筒13，燃燒室由內筒13和外筒構成，內筒13的頂部安裝燃燒器接口 14，外筒的下端為錐形的煙氣噴嘴11，外殼8的下部設置氣流旋水子10 ；設置風機16，風機16的進風口由排煙管道15連接至加熱氣化爐外殼8的頂部環形蓋板，風機16的出風口連接排向大氣的排氣管19，在排氣管19內設置排氣調風門18 ；所述排煙管道15通過至少兩個以上的接口，周向均布配置連接在外殼8的頂部環形蓋板；本技術特徵可以採用「三通」之類的管道接頭，由一根排煙管道15分叉為兩個或多個接口，分別周向均布連接至外殼8的頂部環形蓋板上，煙氣可以實現同時從外殼8的頂部多處一起抽出。在風機16的出風口與排氣調風門18之間，設置循環煙道17接通至燃燒室7的環形頂部，在循環煙道17中設置循環煙道調風門20 ；所述循環煙道17通過至少兩個以上的接口，周向均布配置接通在燃燒室7的環形頂部；同樣結構，本技術特徵可以採用「三通」之類的管道接頭，由一根循環煙道17分叉為兩個或多個接口，分別周向均布接通至燃燒室7的環形頂部，循環煙氣可實現同時向燃燒室7多處一起均勻送入。
所述煙氣噴嘴11的錐形錐角為8-20度。所述排煙管道15通過三個周向均布，間隔120度的通孔配置連接在外殼8的頂部環形蓋板。一般場合採用三個為宜，既結構簡單，又能達到較好效果。在所述循環煙道17通過三個周向均布，間隔120度的通孔配置接通在燃燒室7的環形頂部。同樣，一般場合採用三個為宜，既結構簡單，又能達到較好效果。所述煙氣噴嘴11的錐形錐角為16度，一般錐角以16度效果為佳。經過對一總高度為2. 5m,外殼8直徑為I. 3m規格的煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐進行對比試驗和測試，其中煙氣噴嘴11的錐形錐角為16度，在同樣條件下，採用本技 術方案的煙氣循環系統與採用原技術煙氣循環裝置的加熱氣化爐對比，氣化爐效率提高了2%。採用本發明確保了煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐的正常運行，提高了該爐的運行效率，可大大節省燃料能源，經濟價值和社會效益極其可觀，有極大的推廣應用前景。在現有技術和本發明的兩對比試驗方案中均採用了申請號為201210153604. 0的《一種維持煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐水位的裝置》技術方案，其結構特徵為在立式的由內外筒組成的燃燒室7的頂部，水平配置一個環形管圈1，環形管圈I的周壁開設多個補水孔；環形管圈I經進水管3連接至水箱4，在進水管3路上配置供水動力水泵2，因此，對兩者的積極作用是一樣的，不影響兩者的對比準確度。
權利要求
1.一種煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐的煙氣循環系統,在立式圓筒形外殼(8)的頂部中央安裝燃燒室內筒(13)，燃燒室(7)由內筒(13)和外筒構成，內筒(13)的頂部安裝燃燒器接口(14)，外筒的下端為錐形的煙氣噴嘴(11)，外殼(8)的下部設置氣流旋水子(10);其特徵在於 設置風機(16)，風機(16)的進風口由排煙管道(15)連接至加熱氣化爐外殼(8)的頂部環形蓋板，風機(16)的出風口連接排向大氣的排氣管(19)，在排氣管(19)內設置排氣調風門(18)； 所述排煙管道(15)通過至少兩個以上的接口，周向均布配置連接在外殼(8)的頂部環形蓋板； 在風機(16)的出風口與排氣調風門(18)之間，設置循環煙道(17)接通至燃燒室(7)的環形頂部，在循環煙道(17)中設置循環煙道調風門(20)； 所述循環煙道(17)通過至少兩個以上的接口，周向均布配置連接在燃燒室(7)的環形頂部； 所述煙氣噴嘴(11)的錐形錐角為8-20度。
2.根據權利要求I所述煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐的煙氣循環系統，其特徵在於在所述排煙管道(15)通過三個周向均布，間隔120度的通孔配置連接在外殼(8)的頂部環形蓋板。
3.根據權利要求I所述煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐的煙氣循環系統，其特徵在於在所述循環煙道(17)通過三個周向均布，間隔120度的通孔配置連接在燃燒室(7)的環形頂部。
4.根據權利要求I所述煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐的煙氣循環系統，其特徵在於所述煙氣噴嘴(11)的錐形錐角為16度。
全文摘要
本發明涉及煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐的改良裝置，一種煙氣衝擊旋水式LNG加熱氣化爐的煙氣循環系統。設置風機(16)，在立式外筒頂部環形蓋板上開設排煙管道(15)，排煙管道(15)與風機(16)進風口連接，風機(16)出風口連接排向大氣的排氣管(19)，在排氣管(19)中設置排氣調風門(18)；在風機(16)出風口與排氣調風門(18)之間，設置循環煙道(17)接通至燃燒室(7)的環形頂部，在循環煙道(17)中設置循環煙道調風門(20)；所述排煙管道(15)和循環煙道(17)分別通過至少兩個以上的接口，周向均布配置分別連接到外殼(8)的頂部環形蓋板和燃燒室(7)的環形頂部。採用本發明利用調節循環煙氣流量，確保LNG加熱氣化爐正常運行，提高運行效率約2%，其經濟價值和社會效益是極可觀的。
文檔編號F17C7/04GK102705704SQ20121017251
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月30日 優先權日2012年5月30日
發明者嚴平, 何法江, 曹偉武, 錢尚源 申請人:上海工程技術大學