载气蒸发戊烷管道输送燃气装置

摘要

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、液位的自动控制电路、空气压缩机、空气调压器、缓冲罐、储油罐、稳压罐、燃气调压箱和防暴器组成。利用控制比热较大的载热液体介质的温度间接控制油温;利用空气调压器和缓冲罐上的压力表双重控制油的蒸发压力;利用稳压罐和燃气调压箱控制燃气压力,从而稳定燃气浓度,安全可靠。防静电装置、防回火装置进一步保证安全。

说明书

本发明涉及一种液体燃料气化管道输送燃气发生装置，特别是涉及一种通过稳定地控制温度和压力以控制燃气浓度的载气蒸发#30石油醚(或称轻质油，其主要成分是戊烷)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气和管道煤气，罐装石油液化气必须经常换瓶加气，给用户带来许多不便；管道煤气发生站的建设技术复杂，耗资巨大，不适于普及，我国只有少数大城市才可能建立。以戊烷为主要成分的石油醚(或称轻质油)的混合燃气具有热值高(较城市煤气高3倍)、无毒性、价格低廉的特点，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中小城镇的居民生活小区提供管道燃气供应。经专利检索，以专利号ZL92209122．6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，加热元件一直工作超温，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，在气化负荷不均时，就难于控制温度。现有技术没有采有控制蒸发压力的有效措施，只是在储油罐上设置压力表，用于了解气体的压力状况，因此戊烷蒸气分压及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，如何分析探头或比例式电动阀失灵时，将会使混合气浓度达爆炸气范围，造成危险事故。

本发明的目的就是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种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储油罐内总压力，以稳定戊烷蒸气分压和燃气浓度，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。

本发明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、空气调压器、缓冲罐、储油罐、稳压罐、燃气调压箱、防暴器经接管依次连接而成。其中，储油罐设置在比热较大的液体介质槽中。伸入储油罐底部的空气喷头呈横直杆型，喷孔向下。还包括控制储油罐液位，控制稳压罐压力，控制燃气调压箱与防暴器的接管的取样口含氧量的自动控制电路。在防暴器和燃气调压箱内设置双重防回火装置。

本发明的技术措施中所述的液体介质槽还可以为水槽。

本发明的技术措施中所述的液体介质槽中还可以设有可将该液体介质加热到4℃～20℃的自动加热装置。

本发明的技术措施中所述的空气喷头的喷孔分布均匀，且喷孔孔径为0．5mm～1．5mm。

由于蒸气是温度的函数，根据蒸汽压方程 $>>lg>>\rho ip>Pv\rho >>=>>>Vc>>(>\rho >->Pv\rho >)>>>>>189>T>>>,>$>只有稳定温度和总力都在一定范围内，戊烷蒸汽的分压才是稳定的，也就是混合气的浓度才是稳定的。

储油罐至少有2／3浸入水槽中，通过控制比热较大的载热介质水的温度来间接控制储油罐内的油温，安全可靠。在介质水中设置电加热器和伯克曼温度计。水温的控制点与自动控制箱的温度控制系统经导线相连，控制水温在4℃～20℃之间，使油温保持在-15℃～50℃之间，温度控制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，利用中间继电器的接点控制电热元件的接触器动作与否，以控制介质水中的电加热器的工作与否，继而控制载热介质水的温度。自动控制箱上设置温度指示灯，当水温过低时，通过温度控制点输出一个电信号，经自动控制箱的自控单元处理后，输出一个开关信号，实现自动加温控制。根据用户需求(即戊烷气提量的大小，所需热量多少)，电加热器可分为多组。稳压罐上设置磁柱式带电接点压力表，压力控制点与自动控制箱的压力控制系统相连。空气调压器采用RTJ系列自动式空气调压器。空气压(即储油罐总压)经空气调压器和稳压罐上压力表双重控制，既保证安全，又可稳压联锁自动运作，对储油罐内的总压实现全自动恒压于0．02MPa～0．1MPa之间的某一特定值，保持不变，并有过压保护，可随时调整储油罐内的压力。控制储油罐内总压目的在于使戊烷蒸汽分压在0．001KPa～0．008MPa间。自动控制箱上设置压力超高指示灯。当罐体内的压力超高时，压力控制点输出一个电信号，经自动控制箱的自控单元处理后，输出一个开关信号，实现限压目的。

储油罐上设置液位计，采用自动控制联锁，储油罐上的液位控制点与自动控制箱的液位控制系统相连。在自动控制箱上设置指示灯和警铃，声光警示，控制储油罐内的油面不低于罐体的1／3高度。当储油罐内的液位低于罐体的1／3位置时，通过液位控制点液位自动控制装置输出一个信号，经自动控制箱的自控单元处理后，输出一个开关信号，通过DLC电铃和指示灯报警，并切断空气压缩机的电源。

储油罐体内的底部设置空气喷头，结构形式可采用横直管或蜈蚣型(视用量大小而定)，喷孔直径较小，在0．5mm～1．5mm范围，方向向下，载气鼓进油，再反向上升，使油搅动较好，同时控制喷孔气流速度在1m／s左右，空气喷头不得露出油面。

将空气喷头、罐体及管道通过导线接地，以防静电，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。

在燃气调压箱上设置压力表，可燃气经稳压箱稳压，再经燃气调压箱调压后，使燃气压力达到1KPa～5KPa间，保证安全。

在燃气调压箱与防暴器连接管的取样口处设置分析仪，测定燃气浓度，保证燃气浓度大于25％。因为建设部规定的混合气的爆炸极限为1．4％～7．6％(体积比)，该装置的燃气浓度高于爆炸上限的两倍，安全可靠，并且当燃气浓度＜25％时，氧分板仪具有自动报警装置。

在防暴器和燃气调压箱内设置双重防回火装置，右防暴器内装入导热率较高的材料(如铜等)，回火时，金属丝会将热量迅速散开，降低温度，以达灭火目的，另外燃气调压箱的结构本身也有防回火装置，即回火时，出口压力会迅速上升，当出口压力超过调定压力的1．25倍时，就关闭气体出口，切断可燃气气源，以此灭火。

本发明具有许多优点：1、以戊烷为组分的混合燃气热值高(较煤气热值高3倍)，无毒性、价格低廉；2、本装置可为难以实现管道煤气的中小城镇提供管道燃气，适用于中小城镇居民生活小区的燃气供应；3、本装置实现全自动控制，一经启动，全天24小时自动供气，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、本装置采用双重压力控制，实现全自动恒压控制，并有过压保护措施，避免事故发生；6、本装置采用自动控制联锁并声光警示，以便管理人员处理；7、本装置符合环保要求，改善中小城镇燃煤或燃柴造成的环境污染和破坏。

附图的图面说明如下：

图1是本发明的工作原理示意图；

图2是温控加热装置示意图；

图3是自动控制箱电路原理图。

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

如图1所示，空气压缩机1与空气入管a相通，通过连接管C₁，经一球阀16与空气调压器15相连；缓冲罐2上设置磁柱式带电接点压力表，通过压力控制点与自动控制箱17经导线相连，缓冲罐2通过连接管C₂、C₃分别与空气调压器15和储油罐4相连，连接管C₃直插入储油罐4之底部，末端水平设置空气喷头5，储油罐4经截止阀14与进油管b相通，储油罐4上设置一安全阀13，并且设置液位计12，通过液位控制点与自动控制箱17经导线相连，水槽7中的介质水18至少浸没2／3的储油罐体，介质水18中设置电加热器6和伯克曼温度计3，通过温度控制点与自动控制箱17经导线相连，如图2所示，电加热器6通过导线与自动控制箱17的KA₃相连，伯克曼温度计3通过导线与自动控制箱17的自控单元ZK的K₄相连。储油罐4经连接管C₄与稳压罐8相连；稳压罐8经连接管C₅与燃气调压箱9相连，燃气调压箱9上设置压力表燃气调压箱9经连接管C₆与防暴器10相连，连接管C₆设置一截止阀11，连通取样口，取样口处设氧分析仪；防暴器10与燃气出管d相连。本装置燃气输送是这样完成的：空气经空气压缩机1达到一定压力后，进入空气调压器15，调压后经缓冲罐2进入储油罐4的空气喷头5中，在喷射过程中产生大量气泡，在气泡由储油罐4下部向上部运动的过程中，使液态戊烷等气化，并由储油罐4的上部直接进入稳压罐8内，稳压后的气体浓度高于爆炸上限的两倍以上，最后至燃气调压箱9调压后送入防暴器10中，经燃气出管d送入各家各户。

自动控制箱17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、含氧量的常规自动控制电路，工作时，先按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触点，接通空气压缩机的电动机的电源，由空气压缩机压力开关KP来实现自动控制。空气压缩机自动打气，当压力在0．2MPa以下时空气压缩机启动，在0．5MPa以上时停止。

当储油罐体内的温度过低时，通过温度控制点输出一个电信号给K₄，然后通过自控单元ZK的处理并由K6输出一个开关信号给KA₃，通过KA₃来实现自动加温控制。L₃为温度指示灯。

当储油罐体内的压力超高时，压力控制点输出一个电信号于自控单元ZK中的K₃，经自控单元ZK处理后，由K₁输出一个开关信号给KA₁，通过KA₁实现切断空压机的电源，达到限压的目的。L₂为压力超高指示灯。

当储油罐体内的油面液位过低时，通过液位控制点输出一个电信号给自控单元ZK的K₅，经自控单元ZK处理后，由K₁输出一个开关信号来实现对KA₂的控制，通过KA₂来实现报警，并切断空气压缩机的电源，防止空气喷头露出油面。DL为液位警铃，L₄为液位指示灯。

电路图中，T为自控单元ZK的电源变压器；M为空气压缩机的电动机；R为容断器；SB₁为停止按钮；KM₁、KA₁、KA₂、KA₃为中间继电器。

实施例：

家属楼为七层，四个单元，每个单元14家，共56户，平均每户每分钟用气量0．006立方，每分钟总最大供气量为0．336立方，故空气压缩机容积取0．4立方米，缓冲罐容积取0．2立方米，每月供耗油500公斤左右，故储油罐容积选为3个立方，装油1．5吨，油位不得低于储油罐体的1／3，加一次油可使用3个月左右，稳压罐容积取0．5立方米，空气喷头的孔径为1mm，设50个喷孔，冬天时介质水温为4～5℃，当低于4℃时，便自动加温，夏天时，介质水温可达20℃，水浸没储油罐体不得少于2／3，储油罐体压力为0．06MPa，燃气浓度控制在25％左右。

自动控制箱完成整个装置温度控制、压力控制和液位控制。工作时，只要按通自动控制箱电源，一切均自动进行。首先，空气压缩机自动打气，空气调压箱在打气的同时对空气进行调压后，再经缓冲罐控制空气压力后，进入空气喷头，喷射后形成气泡，通过控制水温，间接控制油温，对储油罐内的油进行气化，形成不饱合的可燃气，饱合度为80％左右，形成的可燃气再经稳压罐稳压后，再经燃气调压箱调至3KPa，经防暴器，送入各家各户。

设置防静电装置和双重防回火装置，以确保安全。