燃气发生装置范文(精选8篇)
燃气发生装置 第1篇
随着我国液化石油气的大量生产与进口, 西气东输工程的贯通, 液化天然气与压缩天然气技术的应用, 形成了管输天然气、压缩天然气、液化天然气、管道液化石油气、液化石油气混空气、人工煤气及油制气等多气源并存的新局面。同时也出现了一些问题[1-3]。
(1) 多气源混合的安全性
受气源条件的限制, 很多城市燃气的供应趋于多种气源, 除保证燃气混合过程中华白
数与燃烧势满足用户要求外, 如何确保混合过程及最终混合气的安全性已成为很多燃气企业关心的问题[4]。
(2) 燃气供应的连续性
很多燃气用户存在一个连续稳定供气的要求, 但现实的情况是由于新旧管网的驳接、原有管网设施的维护、管网紧急事故的处理等多方面的客观原因, 必须对已通气的部分管网实施停气, 从而造成一些不可预见的供气间断问题。
(3) 市场拓展的经济性
将要使用天然气的城市中, 有些尚无稳定的天然气气源, 这些城市经常面临两难局面, 要么投资修建固定的液化石油气供应站作为过渡气源, 要么就失去用户, 造成一定的经济损失。针对以上出现的多种情况, 选择合适的应急或过渡气源已经成为亟待解决的问题。
2 应急移动气源的选择
(1) LPG混空气
液化石油气混空气的燃烧特性接近天然气, 具有互换性, 可与天然气供气直接接轨, 管网系统、调压设备无需转换即可直接用于天然气供气, 在置换时也不需调整燃烧器、调压器和喷嘴等流通设备的孔径。与气态液化石油气相比, 混合气的露点降低了, 可以减少再液化问题, 因而可以全年供气。目前, 国内有组合式移动混气站, 移动式燃气发生装置按混气比例根据所使用的天然气性质进行设置以作临时供应气源。
(2) CNG
CNG作为天然气应急移动气源时, 可利用移动式天然气减压站, 应急使用时利用高压
铠装软管将CNG高压撬与车载可移动式天然气减压站连接, 将减压站的出口与用气管网连接即可。
(3) LNG
LNG作为天然气应急移动气源, 其原理与常规的LNG气化站类似, 是利用LNG罐式集装箱或槽车代替固定LNG储罐, 利用卸车增压器代替储罐增压器, 同时将空浴式气化器、卸车增压器、电热式增热气、调压计量、加臭等设备撬装车载化[5]。
上述三种应急移动气源中, CNG作为天然气应急移动气源在寒冷地区使用时需考虑减压站的减压预热的热源问题;LNG作为天然气应急移动气源时, 由于LNG工艺复杂, LNG调压撬尚处于实践探索阶段, 技术等方面不够成熟, 在全国应用推广还需较长的时间。而液化气混空气系统可用于在基本气源产生紧急事故时的不间断供气, 还可以作为高峰负荷时的补充气源, 可以减少燃气储罐容量, 减少造价。
从国内外燃气事业的发展趋势看, 2010年前城市燃气以天然气和LPG为主, 2015年前后, 城市燃气将向天然气为主导气源的方向发展, 但液化石油气混空气作为辅助过渡气源、调峰气源、事故气源也会得到大力发展。
3 移动式燃气发生装置
本文以移动式燃气发生装置利用液化气混空气生成代天然气作为应急替代气源为例进行重点介绍。
所谓“移动式燃气发生装置”, 又可称之为“空气吸入式可移动燃气发生装置”, 是指目前一般燃气供应商临时向城市燃气用户提供的供应设备, 用于热值变更、管道施工、发生灾害及其它不可预测紧急情况时。
移动式燃气发生装置是日本伊藤工机公司生产的产品, 有PA-13A, PA-12A系列。
如图1所示为PA-13A30N的装置流程图。其供给压力流程和安全装置如下:
(1) 供给压力流程:
(1) 液化气容器原料燃气压力 (0.15~1.56Mpa) 用中压调压器减压至0.1Mpa
(2) 阀体开闭控制器检测储罐内压力, 控制阀体的开闭。 (储罐内压力5kpa时打开阀体, 15kpa时关闭阀体)
(3) 原料燃气通过文丘理混合器的喷嘴喷出, 周围的空气同时也经由空气阀被吸入, 使空气与液化气以一定的比例参混, 装置型号不同, 喷嘴面积与喷射孔的面积比, 以及从喷嘴喷出的压力也不同, 混合比也不尽相同, 如表2所示。
(4) 在储罐内积储的燃气通过低压减压阀减压至2kpa, 供给用户使用。
(2) 安全装置
当有异常情况发生时提供自动停止供气设计, 以提供稳定的燃烧热量。
(1) 原料燃气喷出压力异常低下时, 自动切断 (UPSO)
(2) 原料燃气喷出压力异常升高时, 自动切断 (OPSO)
(3) 空气吸入部产生异常负压时, 自动切断
(4) 储罐内压力异常上升时, 自动切断
(3) 移动式燃气发生装置的特点
(1) 灵活、方便
(2) 不使用外接能源, 仅使用钢瓶内部的液化气的压力, 就可以制造混合气体。
(3) 不需要繁复操作, PA系列产品出产时会按照客户提供的要求设定好混合比, 达到现场后, 无需再次调节。
(4) PA系列相比其它同类产品, 体积更小, 安装和使用方便, 因其无需外接空气装置, 不使用电力等作为控制能源, 因而可以在通风良好的小空间内使用。
(4) 实际工程中的应用
伊藤公司推出的PA系列移动式燃气发生装置在中国国内推广的时间不长, 使用情况是对天然气尚未到达的地区进行临时供气, 这与日本的实际使用情况有所不同。
广州市交通运输职业学校城市燃气专业实训室利用移动式燃气发生装置PA-13A4N进行炉具改装的实验。具体是在炉具改装前利用LPG进行燃烧, 观察燃烧情况, 再利用该装置生产代天然气, 同时对炉具进行相应的改装, 观察燃烧情况, 将两种燃烧情况作相应的对比, 以便让学生掌握炉具改装方面的知识。
PA系列移动式燃气发生装置在日本主要用于应急抢修和临时供气两个方面, 应急抢修包括灾害发生时的燃气供应和燃气供应管道发生事故时的应急供气;临时供气主要是在管道维修及清理时的临时供气。如图2所示为日本新泻县中越地震后移动式燃气发生装置使用情况, 使用时间为04年10月27日~11月3日。
4 结论
移动式燃气发生装置由于采用储气罐一体的结构, 使用时连接很方便, 另外由于小型轻量, 移动也很方便。随着经济发展对能源需求的进一步扩大和环保要求的提高, 以及国内城镇在较长一段时间内不能完全解决管道燃气发展的不均衡状况, 移动式燃气发生装置将在提供辅助过渡气源、调峰气源、事故气源方面得到更广泛的应用, 同时也会取得更好的社会与经济效益。
参考文献
[1]杨俊杰, 陈志斌.城镇C N G与L N G供气方案的经济分析[J].煤气与热力, 2003, (1) :28—29, 32.
[2]江金华, 金颖, 冯春强.液化天然气在城市燃气的应用[J].煤气与热力, 2003, (1) :53—54, 57.
[3]周新文, 朱万美.小城镇燃气发展途径探讨[J].煤气与热力, 2003, (2) :107-110.
[4]沈仓稳.试论城市燃气管网的突发事故和对策[J].煤气与热力, 1996, (5) :2—29.
燃气调压站安全装置浅 第2篇
摘要:本文详细阐述了燃气调压站安全装置的重要作用,以及配置安全装置的应注意的问题,剖析了燃气调压站在运行中出现的问题。 关键词:燃气调压站 安全装置
1 燃气调压站的作用
在燃气的输送及分配过程中,燃气调压是必不可少的重要环节。众所周知,调压器的基本任务就是将前级较高的进口压力调节至下游所需要的压力,并能抵御波动的进口压力及流量变化的干扰,保持出口压力为某一恒定值。城市燃气在世界上已有百余年的历史。伴随着燃气事业的发展,调压设备也在不断更新。就燃气调压器本身而言,在调节的稳定性、用途的广泛性、制造的工艺性以及设计的多功能性乃至运行的安全可靠性等方面都已今非昔比。为了更加安全、经济、可靠地运行,人们通常将具有压力调节、流量测量以及安全保护等功能的设备组合安装在同一室内,即燃气调压站;或组装成燃气调压箱。 在燃气输送过程中,确保安全总是最主要的因素。说到底,燃气调压站能否安全正常运行与千家万户的生命财产息息相关。一旦发生燃气的泄漏或超压,后果不堪设想。因此,在正常运行的调压站内配备一整套完备的安全装置是十分必要的,其意义在于,任何事故下,能够做到在第一时间自动将燃气气源切断或将超压燃气排放至大气,保护下游管线用户的安全。
2 调压站的主要设备
燃气发生装置 第3篇
关键词:燃气喷嘴,旋流器,流量测试,密封夹具
1 燃气喷嘴与旋流器
燃气轮机中, 燃烧室位于压气机与透平之间, 是控制燃料与压缩空气预混并有效燃烧的重要部件, 其中燃气喷嘴内部的旋流器更是完成气体导向与流量控制的主要零件。燃气喷嘴的主要作用有: (1) 完成燃气与压缩空气的充分预混, 确保燃料-空气比f在合理的范围之内, 从而使燃烧稳定可靠; (2) 燃气喷嘴中的旋流器即“火焰稳定器”, 能够实现“一次空气”的自调特性, 旋流器进气锥的扩压作用能够降低流阻损失, 加之旋流叶片的导流作用, 将会在燃烧室内部产生环流气层, 保证燃料充分燃烧, 保证燃烧的可靠性。因此燃气喷嘴的流量测试, 有利于分析燃烧室燃烧性能及热力场分布状态。对于实际生产及产品结构调整有着极为重要的作用。燃气喷嘴装配图见图1。
2 流量测试
车间生产中, 为了检验生产的喷嘴参数是否满足图纸设计要求, 需要进行燃气喷嘴流量测试, 试验是为了确定和调整流经燃气喷嘴和旋流器的空气流量。要求试验条件为:进气温度288K, 大气压力101325MPa。燃气喷嘴第Ⅰ、Ⅱ气路按空气静压力0.1MPa进行测量, 旋流器按空气静压力5000Pa测量。检测燃气喷嘴气路、旋流器流道流量是否满足产品图纸设计要求。试验中确保试验装置不发生漏气及喷嘴密封处密封良好。单只燃气喷嘴需进行3~5次试验, 记录数据并计算流量平均值。
允许在其他的大气条件下进行燃气喷嘴的流量测试, 为了保证燃气喷嘴测量出的流量为要求的大气条件下的流量。需要进行相应的流量换算。
式中:Gg为折算到要求大气压力下的流量, kg/h;Gc为试验时测得的流量, kg/h;P0为试验时的大气压力, Pa;T0为试验时的大气温度, K。
3 燃气喷嘴流量检测装置设计
根据生产需要, 设计了一套非标流量检测装置, 该装置主要用于燃气喷嘴气路和旋流器的流量检测。结构图见图2。
1.截止阀2.泄压阀3.文氏锥管流量计4.扩口段1 5.扩口段26.集气导筒7.旋流器密封夹具T.热电阻F.差压变送器P1.压力变送器Q.智能数显积算仪P2、P3.压力表
该设计主要由测量调控部分和机械稳流两部分组成。
测量调控部分主要实现对车间气源的调节控制, 通过截止阀1控制气流的通断, 用两个DN10与DN15闸阀来实现对系统的泄压保护与调节;之后连接热电偶T与压力变送器P1到数显仪Q上, 调节控制阀可以调整压力表P3的数值, 此时在数显上显示的便是P3处的温度t及流量G0。保证温度t固定不变, 调节P30的压力值为试验数值, 此时计量的结果便是我们所需的数据。流量测量的检测部件采用精准的文氏锥管流量计件3, 在流量计之后连接辅助测量压力表P2。
机械稳流部分连接在测量调控部分之后, 对已经调节控制过的车间气体进行稳流、稳压, 保证试验气体的状态、压力满足测量要求, 使测试结果更加准确、稳定。稳流部分由扩口段1、扩口段2、集气导筒6及旋流器流量夹具7等部件组成, 其中扩口段1对气体进行初步扩压, 扩压角度为37°, 扩口段2对气体进行二次扩压, 扩压角度为19°, 扩口段2的锥筒角度要小于扩口段1的锥筒角度, 目的是为了降低扩压过程所产生的压降损失, 在扩口段2之后连接一个集气导筒6, 目的是对试验气体进行稳流, 模拟燃烧室工作气室。集气导筒长度考虑到车间布局及气体损失状态, 最后计算了集气导筒长度为900mm。在集气导筒末端距离端口处40mm处安装压力表P3, 测量的压力数值记为P30。
4 喷嘴的流量测试
在流量检测装置的基础上, 用连接管路件4、5连接密封板2与燃气喷嘴进气口, 当对燃气喷嘴气路Ⅰ进行流量测试时, 开通管路件4, 关闭并密封管路5;同理对气路Ⅱ进行流量测试。密封板2与集气导筒1之间密封连接, 密封板2上开有两个通流螺孔, 用于管路接头连接。燃气喷嘴固定在工装台7上用压紧件6压紧 (工作连接图见图3) 。调整流量检测装置的调节阀门, 控制压力表P3的数值为试验压力, 观察流量计读数即为该压力条件下的流量参数。该装置模拟了燃气喷嘴第Ⅰ气路与第Ⅱ气路的进气状态, 在规定压力、温度状态下测量出燃气喷嘴的流量数值。能很好地掌握喷嘴的通流参数, 也可以对工厂生产的喷嘴内部结构、通流孔的加工质量等进行验证。
1.集气导筒2.密封板3.连接螺栓4.连接管路I 5.连接管路II 6.压紧件7.工装台
5 旋流器流量测试
1.密封挡板2.弯头螺栓3.压紧盖4.环套5.杯形件6.喉棒7.压紧法兰8.罩螺母9.密封胶带
旋流器密封夹具见图4, 该夹具与集气导筒连接, 旋流器内置于集气导筒内, 模拟燃气轮机燃烧室压缩空气的进气状态, 封闭燃气进口, 模拟通过旋流器流道1与流道2的通流情况。分别测量流道1与流道2的流量参数。旋流器固定于夹具的密封挡板1上, 用弯头螺栓2把紧固定。当测量流道a流量时, 用密封胶带9密封住流道b的进气孔道, 调整泄压阀, 控制压力表P3的数值为试验值, 测量出流量数值, 当测量流道b的通流参数时, 需要装上压紧法兰7拆去流道b处的密封胶带, 并用密封胶带9密封流道a处的进气孔道, 然后按照流道a流量测量的方法进行测量。
6 结语
燃气喷嘴的流量测试在燃汽轮机燃烧室的生产中十分重要, 通过对喷嘴、旋流器等部件的通流测试, 可以检验燃气喷嘴的流量参数是否满足设计图纸要求。也可作为生产中质量检验的数据依据。其中燃气喷嘴流量检测装置的设计测量准确, 结构简单, 也可在其基础上连接各种检测夹具, 对不同零件进行流量测试, 调控方便, 稳流效果良好, 已经成功应用在生产实际中。
参考文献
[1]焦树建.燃气轮机燃烧室[M].北京:清华大学出版社, 1988.
燃气热泵干燥装置性能理论分析 第4篇
热泵干燥装置具有节能、安全和环保等优点[1]。随着人们对能源节约与环境保护的日益重视,热泵干燥装置开始在种子、木材或药材等物料干燥中得到应用,相关的研究也越来越多。Neslihan Colak等[2,3]对热泵干燥研究进行了概括总结,指出热泵干燥研究主要集中在干燥设备效率改进、过程模拟和干燥物质量等方面,并对热泵干燥装置进行了分类研究。从该文对热泵干燥研究现状的概括分析可知,热泵干燥中干燥空气温度大多在55℃以下。K J Chua等[4]研究了两级热泵干燥系统,该系统采用两级蒸发器,干燥空气温度为50℃。杨昭等[5]研究了白菜种子的变温热泵干燥,干燥空气温度为40℃。这些研究中,由于循环工质、压缩机压缩比、排气温度和排气压力等条件的限制,热泵干燥装置出风(干燥空气)温度一般不高,限制了其在中高温干燥领域中的应用,因此有必要采取措施提高出风温度。V. Minea[6]采用锅炉蒸汽预热冷凝器进风方法获得高出风温度,但这种方法会导致冷凝温度升高,不利于获得高的系统性能系数。Aysegul Gungor等[7]研究了燃气热泵在食品干燥中的应用,利用发动机余热加热蒸发器出口制冷剂,该方法在高出风温度时也会出现冷凝温度过高的情况。在燃气热泵干燥装置中,回收利用发动机的余热来加热冷凝器出口的干燥空气,不仅能有效地提高干燥空气温度,还能获得较高的性能系数,也无需设置辅助加热设备,与现有热泵干燥装置相比,具有独特的优势,对其开展研究是非常必要的。为此,本文将以燃气热泵干燥装置为研究对象,从理论上对其进行性能分析研究。
1 燃气热泵干燥装置原理
燃气热泵是由燃气发动机驱动压缩机完成热泵循环的装置,干燥系统原理图如图1所示。
1.燃气发动机 2.压缩机 3.冷凝器 4.蒸发器5.节流阀 6.干燥室 7.水泵 8.辅助加热换热器9.尾气换热器 10.缸套冷却水换热器 11.旁通阀
该系统由制冷剂循环、余热水循环和干燥空气循环组成。在制冷剂循环中,制冷剂经压缩机(2)压缩后变成高温高压气体,进入冷凝器(3);在冷凝器内将热量传给加热空气后变成液体;液态制冷剂经节流阀(5)节流后进入蒸发器,吸收干燥空气的余热变成气态制冷剂,继续进入压缩机开始下一个循环。在余热水循环中,冷却水在水泵(7)驱动下,先经过缸套冷却水换热器(10)吸收发动机(1)的冷却余热,再进入烟气换热器(9)吸收发动机(1)的尾气余热,出来的热水进入辅助换热器(8)加热干燥空气;热水放热后,经水泵(7)驱动继续循环。在干燥空气循环中,从干燥室出来的空气与室外部分空气混合后进入蒸发器放热除湿,再进入冷凝器等湿加热;从冷凝器出来的空气进入辅助加热器(8)进一步加热,成为温度更高的干燥空气,进入干燥室内对物料进行干燥,吸收物料的水分;干燥空气温度降低,含湿量增加,干燥空气从干燥室出来后,一部分排到大气中,另一部分与室外空气混合进入蒸发器。
2 燃气热泵干燥装置数学模型
通过建模来分析燃气热泵干燥装置的性能,并将之与电动热泵干燥装置比较。建模前,为简化计算做如下假设:干燥空气在干燥室内的变化过程为等焓过程,即干燥空气降温放出的显热与物料中水分蒸发吸收的潜热相等;干燥终了时干燥空气处于饱和状态;忽略温度变化时干燥空气中水蒸气的显热;近似取水的相变潜热和干燥空气定压比热等物性参数为定值。
2.1 空气侧模型
1)在干燥室内。
i6i=i6o (2)
2)冷凝器内空气加热量[1,8]。
Qm3=VaCp(t3o-t3i)+VadCpw(t3o-t3i) (4)
d3i=d3o (5)
3)辅助加热器内空气加热量[1,8]。
Qm8=VaCp(t8o-t8i)+VadCpw(t8o-t8i) (6)
d8i=d8o (7)
式中 Gdc干燥产品产量(kg/s);
xi,xo湿物料的含水量;
i6i,i6o干燥室空气进出口焓值(kJ/kg);
d6i,d6o干燥室空气进出口含湿量(g/kg干);
Va空气循环量(kg/s);
d进口空气的含湿量(g/kg干);
Cp,Cpw空气和水的定压比热(kJ/kgK);
t3i,t3o空气进出冷凝器的温度(℃);
d3i,d3o空气进出冷凝器的含湿量(g/kg干);
t8i,t8o空气进出辅助加热器的温度(℃);
d8i,d8o空气进出辅助加热器的含湿量(g/kg干)。
2.2 热泵模型
冷凝温度tc取冷凝器空气出口温度与平均温差dtcm之和,即
tc=t8o+dtcm (8)
蒸发温度te取蒸发器空气出口温度t4o与平均温差dtem之差,即
te=t4o-dtem (9)
热泵按卡诺循环运行时,其制热系数COP为[9]
实际热泵循环的性能系数是在卡诺循环性能系数基础上乘以修正系数c[1],即
COPr=COPc (11)
压缩机的输入功率W为
燃气机回收余热量Qm8为
在燃气热泵干燥装置中,回收的燃气机余热量作为辅助加热量,加热冷凝器出风。对电动热泵而言,这部分辅助加热量由电加热提供,则电辅助加热量为
总耗电量为
式中 ηe燃气机的有效效率;
qdw天然气的低位热值,qdw=36 000kJ/Nm3;
ηy燃气机余热回收率;
ηh电加热器效率。
2.3 主要指标参数计算
2.3.1 除湿能耗比
除湿能耗比SMER是描述热泵干燥装置干燥性能的综合性能指标,它定义为除去单位质量水分所需的耗电量,即
燃气热泵中压缩机不需要从外部输入电功率,但为了跟电动热泵进行比较,式(16)分母中的耗电量取压缩机的输入功率。
电动热泵干燥装置中的外部输入电功率包括压缩机输入功率和辅助加热电功率,此时其除湿能耗比SMERc为
2.3.2 燃料费用计算
1)对燃气热泵而言,燃气机的天然气消耗量Vn为
2)对应的天然气燃料费用为
Cn=VnPn (19)
3)对电动热泵,消耗总功率对应的耗电费用为
Ce=WtPe (20)
式中 qdw天然气的低位热值,取qdw=36 000kJ/Nm3;
ρn天然气密度(kg/m3);
Pn天然气价格(元/Nm3);
Pe电价(元/kWh)。
2.3.3 CO2排放
1)燃气热泵干燥装置的CO2排放量Ln为
Ln=Vnρnβn (21)
2)电动热泵干燥装置的CO2排放量Le为
Le=Wtβc (22)
式中 βn单位质量天然气燃烧排放的CO2量(kg/kg);
βc单位质量煤燃烧排放的CO2量(kg/kg)。
3 结果与分析
计算中,取Gdc=2.8kg/s,xi=30%,xo=5%,t3i=10℃,ϕ3i=90%,ηe=30%,ηy=80%,ηh=100%,Pn=2.5元/Nm3,Pe=0.5元/kWh,βn=2.23kg/kg,βc=1.124kg/kg,c=0.6。燃气热泵运行过程中,给定干燥室进风温度t8o,回收的发动机余热全部加热干燥空气,冷凝器出口空气温度通过迭代计算。
燃气热泵干燥装置中热泵系统COP随干燥空气温度变化情况如图2所示。由图2可见,随着干燥空气温度的升高,热泵COP逐渐降低。干燥空气温度为60℃时,系统COP可达4.3;而干燥温度升至140℃时,系统COP降低到2.5。这是由于热泵系统的冷凝温度随着空气温度的升高而升高,导致系统COP逐渐降低。
燃气热泵干燥装置和电动热泵干燥装置的除湿能耗比随干燥空气温度的变化情况如图3所示。由图3可见,随着干燥空气温度的升高,SMER逐渐降低,即干燥空气温度越高,单位除湿量耗能越高。两种装置相比,电动热泵干燥装置的SMER只有燃气热泵干燥装置的35%,这是由于燃气热泵干燥装置能充分利用回收的余热来加热干燥空气,不需额外附加电加热,使得其单位除湿量耗能更低,SMER更高,系统更节能。
两种热泵干燥装置的费用随干燥空气温度变化情况如图4所示。
由图4可知,热泵干燥装置除湿所需费用随着干燥空气温度的升高而逐渐增加,说明干燥空气温度越高,除湿费用越高。燃气热泵由于余热的利用,其除湿费用相对较低,只有电动热泵的60%左右。这表明,燃气热泵干燥装置运行经济性更好。
两种热泵干燥装置的CO2排量随干燥空气温度的变化情况如图5所示。由图5可见,随着干燥空气温度的升高,CO2排量逐渐增加,但由于燃气热泵的能量综合利用程度更高,且燃料更清洁,其CO2排放量远低于电动热泵干燥装置,只有后者的17%。由此可见,燃气热泵干燥装置具有更好的环保性能。
需要指出的是,虽然燃气热泵干燥装置的初投资相对较高,但其综合费用(初投资与运行费用之和)与电动热泵干燥装置相比仍有一定的优势[1],而且随着燃气发动机技术的提高和成本的降低,其优势将越来越明显。
4 结论
本文研究了燃气热泵干燥装置的COP,SMER,除湿费用和CO2排放量情况,并将之与电动热泵干燥装 置进行了对比。研究表明,燃气热泵干燥装置能够充 分的利用燃气机余热加热干燥空气,不仅能大幅提高干燥空气温度,而且其经济性能和环保性能也要优于电动热泵干燥装置,其SMER比电动热泵干燥装置高65%,除湿费用和CO2排放量分别只有电动热泵干燥装置的60%和17%,从而表现出很好的经济性能和环保性能。
参考文献
[1]陈东,谢继红.热泵干燥装置[M].北京:化学工业出版社,2006.
[2]Neslihan Colak,Arif Hepbasli.A review of heat pump drying:Part1-systems,models and studies[J].Energy Conversionand Management,2009,50:2180-2186.
[3]Neslihan Colak,Arif Hepbasli.A review of heat pump drying:Part2-applications and performance assessments[J].EnergyConversion and Management,2009,50:2187-2199.
[4]K J Chua,S K Chou.A modular approach to study the per-formance of a two-stage heat pump system for drying[J].Applied Thermal Engineering,2005,25:1363-1379.
[5]杨昭,王娟,李思远.白菜种子变温最佳干燥过程[J].天津大学学报,2008,41(6):673-677.
[6]V Minea.Improvements of high-temperature drying heatpumps[J].International Journal of Refrigeration,2010,33:180-195.
[7]Aysegul Gungor,Zafer Erbay,Arif Hepbasli.Exergetic analy-sis and evaluation of a new application of gas engine heatpumps for food drying processs[J].Applied Energy,2011,88:882-891.
[8]赵荣义.空气调节[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.
新型燃气灶具安全辅助装置初探 第5篇
当今社会,燃气已成为广大城市居民不可缺少的能源产品,燃气灶具、燃气热水器乃至燃气饭锅、燃气烤箱、燃气采暖炉等已走进寻常百姓家庭,大大方便了城市居民的生活,提高了人们的生活质量。然而,燃气安全一直困扰着供应商、燃具生产商及广大用户,他们为此耗费大量精力,采取各种措施来确保燃气的安全使用。比如:燃气供应商采取安全宣传,要求燃气用户使用燃气后做到“两关一开”,安排专业人员进行两年至少一次的安全检查;社会和个人相继发明了各种安全辅助装置,如“管道燃气多功能灶前阀”[1]、“机械式阀门定时开关安全装置”[2]、家用燃气管道灶前阀提示器[3];国家也于2007年出台了《家用燃气灶具》新标准,明确规定:自2008年5月1日起,企业不得再生产没有熄火保护功能的灶具,从2009年2月1日起,市场上不得再销售没有熄火保护功能的灶具。尽管如此,由于种种原因,由燃气泄漏引发的安全事故时有发生,给人民生命财产带来不必要的损失。
二、灶前软管是室内燃气系统的薄弱环节
国内新闻媒体时有报道因燃气泄露而引发燃气爆炸的事故,原因多方面,主要有:(1)家用燃气管网系统因年代久远失修而锈蚀造成漏气;(2)家用燃气具过了使用年限而超期“服役”,致使零部件老化造成漏气;(3)灶前软管因年代久远老化,小动物啃咬,以及用户使用不能做到两关一开等导致燃气泄漏,等等。在众多原因中,家用燃气灶具灶前软管泄漏燃气造成事故居多。用户使用燃气完毕,尽管各燃气公司宣传要“两关一开”,但大多数家庭不能做好这些安全措施。
灶前阀位于燃气支管与软管的结合部位,控制着软管中燃气的流通。目前的灶前阀一般采用旋塞阀,使用前后需用户手动开启和关闭,但用户在使用完后容易忘记关闭。燃气使用后,灶前阀一旦未关闭,家用燃气具及灶前软管中充满了燃气,软管是燃气系统薄弱环节,是燃气泄漏的主要来源。
三、新型燃气灶具安全辅助装置
为了解决因用户忘记关闭灶前阀而且软管破损、老化后燃气泄漏的问题,我们试制开发了新型安全辅助装置。
新型安全辅助装置是对原有灶具及灶前阀的简单改造而成。目前,市场上的燃气灶具中自带一只或两只电磁阀。
(一)对自带一只电磁阀的燃气灶具而言,改造时,需将原有传统的旋塞阀(灶前阀)更换为电磁阀,同时将原有电磁阀与灶前电磁阀并联连接,原有电路也稍加改动。改造后的装置电路原理图见下图。
工作过程:电路中K1、K2连锁,K1闭合,K2开启,点火器工作,点火针工作,电磁阀2(灶前阀)打开、电磁阀1闭合,电容充电,燃气进入灶具,于燃烧器火盖处被点燃,热电偶被加热,产生热电势,电磁阀1开启。断开K1,同时K2闭合,断开瞬间,电容向电磁阀2供电,使之不断电,并保持开启,K1断开后,点火结束,K2闭合后,热电势同时向电磁阀1和电磁阀2供电,使两者同时开启,灶具正常工作;灶具熄火后,两只电磁阀同时失电、闭合,断开气路,完成工作过程。此时灶前软管中因不再有较高的燃气压力,所以即使软管破损也不会造成大量的燃气泄漏,从而减少了因软管损坏造成的燃气泄露等事故的发生。
装置改造时选用电磁阀的种类为:单线圈、常闭型直动式电磁阀。原理:通电时,电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起,阀门打开;断电时,电磁力消失,弹簧把关闭件压在阀座上,阀门关闭。
其特点是在真空、负压、零压时能正常工作,通径一般不超过25mm。
技术参数如下:
(二)对自带两只电磁阀的燃气灶具而言,改动则相对简单,将灶具进气管上的电磁阀前移至软管前,使之成为灶前阀,同时将原有连接导线延长即可。这种灶具改装的可行性更高,它不会增加用户的负担。
四、结语
对原有灶具及管路改造而成的新型燃气灶具安全辅助装置,通过试验,均能够确保灶前软管安全的实现,但因为灶前电磁阀承担了总阀的功能,所以选用的电磁阀要符合燃气规范关于电磁阀的要求。同时,本装置只起辅助作用,不能完全替代各燃气公司的安全宣传、定期安检和软管选用。本装置与目前相关的发明相比,具有简单实用、安全可靠的特点。因为对灶具内部进行改造,改造后灶具需要符合《家用燃气灶具》GB16410-2007标准及燃气燃气公司对安全的要求。
参考文献
[1]管道燃气多功能灶前阀.ZL专利号94293989.9.
[2]机械式阀门定时开关安全装置.专利号ZL200620085014.9.
[3]家用燃气管道灶前阀提示器.专利号ZL200620049670.3.
燃气轮机轮盘铣槽装置的设计 第6篇
燃气轮机轮盘轮槽型线精度要求高, 且存在以下技术难点:轮盘结构复杂, 不易装夹;轮盘机构单薄, 刚性不好, 加工易产生振动变形;轮盘材料为高速合金钢, 加工性不好。轮盘可采用铣削加工, 要求轮盘通过夹具与分度装置连接。由于轮盘材质硬度高, 加工时要承受很大的切削力, 轮盘安装后要求有足够的夹紧力夹紧, 以保证轮盘在加工时不发生振动。由于燃压机组轮盘结构的特殊性, 在定位装夹等问题上存在很大的困难。
综上, 要实现燃气轮机轮盘轮槽的加工, 必须要针对加工设备设计出专业的夹具以保证铣槽工作的完成。
2 采取的技术方案
根据轮盘的结构型式, 设计燃气轮机轮盘铣槽装置, 该装置包括支撑、分度、定位、夹紧四个部分。
首先, 该轮盘铣槽装置要实现在镗床上加工时所需的支撑装置, 将底座固定于机床工作台上, 分度装置为专业厂家生产的转台, 在支撑装置与定位盘之间实现分度功能。通过T型螺栓及定位键将定位盘与分度台连接并紧固, 轮盘通过定位销及中心定位止口落于夹具体上。由于某些机组的轮盘上除了中心有孔, 没有任何可利用的空间来夹紧, 考虑在轮盘上部加压盖的形式, 用紧固螺栓连接组将夹具体和轮盘固定压紧。从而实现了轮盘与机床之间的定位、夹紧。具体结构如图。图1是本实用新型未安装夹具体及轮盘时的俯视图, 图2是图1的A-A剖面图。
1.底座2.螺钉3.支撑架4.定位插销5.夹具体6.压盖7.双头螺栓8.螺母9.轮盘10.螺母11.T型螺栓12.定位销13.定位键14.压板15.紧固螺钉16.分度台17.键
3 具体实施方式
结合图1和图2说明, 本实施方式的燃气轮机铣槽装置的设计包括:底座1、至少四个螺钉2、支撑架3、定位插销4、夹具体5、压盖6、螺杆7、两个螺母8、八个T型螺栓11及螺母10、两个定位销12、四个定位键13、四个压板14、四个螺栓15、分度台16及定位键17。
底座上面设计有两处键槽及四个螺纹孔, 分度台底面有键槽, 两处用键定位连接后, 通过螺栓将分度台和压板固定到底座上。支撑架下面加工成键面, 落于底座上的键槽内, 用螺钉固定。夹具体的上下面均设有圆形止口, 下端面上沿径向设有四个定位盘键槽沿夹具体圆周方向均布设置, 每个定位盘键槽内设有一个与分度台键槽定位连接的键, 夹具体下端面的中心处设有一个用于与分度台定位的止口, 起到定位作用, 保证夹具体与分度台同轴设置, 夹具体上端面的中心处加工有一中心螺纹孔, 沿轴向加工有八个沉孔, 沿夹具体圆周方向均布设置, 沉孔内装有用于与分度台连接的可拆卸螺栓组。夹具体上端面上沿轴向加工有两个定位销安装孔, 装有用于与产品轮盘定位连接的定位销。
系统安装时, 将轮盘沿夹具体上止口平稳落下, 调整轮盘, 保证定位销与轮盘上两处销孔对齐并定位, 将螺杆拧入夹具体的中心螺纹孔内, 然后安装压盖, 将两个螺母拧在螺杆上, 在相应位置插入定位插销, 保证轮盘在铣槽过程中不发生窜动。
本实施方式通过底座和夹具体将轮盘与分度台连接, 保证了分度台与轮盘的中心一致, 实现了轮槽加工的技术要求。
4 结语
刍议如何提高燃气轮机装置的热效率 第7篇
因为此类设备的热循环本身是一种开式的模式, 其主要来自于大气, 因此外在的气温会对它的功率有较高的影响。夏天气温比较高, 不论是生活还是生产活动的用电量都非常大, 因此需要设备高效运作, 不过因为它固有模式的原因, 在气温增加的时候, 它的功率不仅不会增加反倒会下滑, 此时的热耗损变多, 因此无法发挥出其在夏季高效供电的能力了。对于上述问题, 目前相关人员已经展开了细致的分析研究。
燃气轮机装置的工作原理:燃气轮机装置是一种比较新型的动力装置。最简单的燃气轮机装置包括三个主要部件:压气机、燃气轮机和燃烧室, 空气和燃料分别经压气机与泵增压后送入燃烧室, 在其中燃料与空气混合并燃烧, 释放出热能。燃烧所产生的燃气吸热后温度升高, 然后流入燃气轮机边膨胀边作功, 作功后的气体排向大气并向大气放热。重复上述升压、吸热、膨胀与放热过程, 连续不断地将燃料的化学能转换成热能, 进而转换成机械能。
1 几种主要的进气冷却技术
在当前背景下, 要想提升设备的热效率, 最合理高效的方法就是讲设备的进口空气冷却处理。其本质是将进气力的热向外扩散, 它的具体方法是经由热交换设备的冷却装置里的水把上述的热带走。使用这种工艺能够保证设备在夏天气温较高的时候高效的运作。当前常用的冷却工艺有两个大的种类, 分别是制冷式以及蒸发式。
1.1 制冷式冷却技术
这种工艺指的是在设备的进气区域内安上一个热交换设备来开展的。这样能够明显的降低进气时的气温。常用的热交换设备有两个种类, 分别是直接的以及间接的。前者是将冷却塔里的物质竖直的放到气流里面, 经由制冷体系形成的冷水自上到下的处喷射, 它和空气以对流的形式存在, 能够明显的把进气的气温变低。这种方法对设备的进气阻力较低, 而且它的一大优点是所需的资金较少。不过因为它要持续的排放污水, 因此污水的处理量非常大, 有时候还会因为污水的存在而导致细菌出现, 同时处理污水也会耗费一定的资金。对于后者来讲, 它使用的是管翅样式的设备, 此时的冷流体会在设备中运行, 而空气会在管道之外的翅片一旁运行。此类设备和我们常见的设备存在一定的区别, 在工作中要认真的分析凝水分离等现象。目前燃气轮机进气制冷式冷却方式应用比较广泛的主要有吸收式制冷冷却和压缩式制冷冷却两种方式。
1.1.1 压缩式制冷冷却
压缩式制冷冷却方式一般利用压缩式制冷循环, 通过消耗机械功 (电力) 获得冷源。它有很多的优点。比如经过此方式处理之后的制冷气温很低, 在开始的时候需要的费用不多。不过它也有一些缺点, 比如要耗损非常多的电能, 除此之外, 由于制冷能力的下降, 它的效率也会受到干扰。这个缺陷的存在会严重的影响到对设计点的选取。就算是选择的合适了, 也会随着气温的变动而受到影响, 无法确保系统稳定的运作。
1.1.2 吸收式制冷冷却
吸收式制冷装置有氨吸收式制冷和溴化锂吸收制冷两种型式。对于第一种来讲, 优点是它的制冷气温非常低, 不过它也有一些缺点, 比如最为明显的是它的装备太大, 而且占用的土地规模也很大, 所需的费用多, 对于防爆的规定也很严格。所以, 在当前的工作中一般很少使用这种类型, 通常使用后一种。吸收式制冷系统可以利用低位热能进行制冷, 对于余热相对较为丰富的燃气轮机装置而言是一个突出的优点。通常情况下吸收式制冷系统所需热量约占燃机透平余热的5%左右, 并视当地气候条件等因素有所变化。由于吸收式制冷系统能够利用燃机的余热而不以消耗电力作为代价进行制冷, 因此对提高机组运行的经济性极为有利。吸收式制冷的另一特点是在制冷负荷变化较大时 (20%~100%) , 它的效率非常高, 这个优点的存在对于设备的进气冷却来讲也是非常有好处的, 尤其是我国的北方冬夏气温差异较为明显的区域。
这种系统的缺陷是它在开始的时候需要大量的资金投入, 它在运作的时候重要的零件是不用转动的, 所以它在后续的维修养护过程中就不用花费太多的钱了。这样对于前期的高耗费来讲能够起到一定的弥补作用。除此之外, 该系统的环保特点比较显著, 它的工质不会影响到大气, 而且在运作的时候也不会出现明显的噪声等。这种系统不仅仅在我国应用普遍, 在国外的大多数企业也多是使用这种系统。由于制冷系统的形式存在一定的差异, 所以它有很多的类型, 比如蒸汽喷射式制冷冷却、吸收式制冷和压缩式制冷混合式冷却等。
1.2 蒸发式冷却
蒸发式冷却技术的原理是利用液态水经过蒸发汽化时所吸收的汽化潜热来降低空气温度。通常来讲, 当那些处在没有饱和状态的空气碰到液体模式的水的时候, 两者间就会出现一个传热和传质的活动, 水的蒸发会把大气中的闪热生成它要的潜热, 进而将大气的气温降低。目前使用比较频繁的冷却措施有两个类型。接下来分别介绍。第一种方法是将湿膜蒸发冷却器安装在燃气轮机进口空气过滤器下游侧的空气通道中, 通过喷洒水在湿膜蒸发冷却器上面, 使水分蒸发进而冷却进口空气。第二种方法俗称喷雾冷却, 就是直接将水雾化后喷入进气道中, 使其对进气进行冷却。进气喷雾冷却系统主要包括以下设备:喷嘴矩阵、水泵模块与钢架、排水装置及与之配套的电气、仪控、管路等。如果使用第二个方法的话一定要掌控好空气中的水的含量, 通常来讲要将其控制在设备生产单位要求的水量范围之内, 要不然的话就会影响到设备的运作。向燃气轮机进气中喷入的水雾最终将随气流进入燃机压气机, 假如水中有一定的杂志存在的话, 其就会导损坏叶片, 因此对水的纯度有非常严格的规定。该系统的优点也很多, 比如它的工艺不是很繁琐, 而且花费的资金较少, 运作以及后续的维护很是便捷, 所需的能量也不是很多。
2 结束语
通过上文的分析可以得知, 采用进气喷雾冷却技术能够有效提高燃气轮机发电机组的出力, 降低热耗率。通过大量的具体案例我们得知, 冷却的具体情况会根据大气本身的湿度的变化而出现一定的变化, 通常是湿度变大的时候冷却效果变差, 湿度变低的时候冷却效果变好。一般来讲, 我们发现当相对湿度超过75%后, 冷却几乎没有效果, 喷雾降温后出力基本不会增加, 甚至热耗率会上升。相对湿度越低, 蒸发冷却获益越大, 所以蒸发冷却法非常的适合用到那些气温较高的区域。对于那些空气湿度较高 (通常规定湿度大于百分之七十五) 的区域我们通常推荐使用制冷式工艺, 通过进气冷却工艺能够非常显著的提升设备运作时期的热功效, 提升设备的出力, 能够获取非常显著的效益。在实际的工作中, 要结合不同区域的实际情况, 认真分析它们的湿度以及气温状况来合理的选取冷却方法。
摘要:众所周知, 燃气轮机在运作的时候会受到外在的温度的干扰, 当外在的温度变高的时候, 设备的出力就会变低, 此时的效率也受到一定的影响, 尤其是在夏天气温比较高的时候, 这种现象更是显著。文章以此为前提具体的论述了如何提升设备热效率方面的内容。
关键词:燃气轮机,热效率,进气冷却
参考文献
燃气发生装置 第8篇
我国是世界上最大的发展中国家,国民经济快速发展,人民生活水平不断提高,与此同时,干燥技术的应用在市场需求的刺激下也出现了迅猛增长的势头。我国的干燥技术应用经历了引进、消化吸收及自制等阶段,是世界上拥有干燥设备制造厂数量最多的国家,但我国大部分的农产品仍没有条件获得先进干燥技术的处理。据有关统计,由于得不到及时的干燥处理,我国平常年景损失的粮食达50亿Kg。至于干燥技术对粮食产品外形和口味的影响尚无力顾及,今后与进口粮食产品全面竞争的局面迟早要出现,届时,这方面的缺陷将削弱我国产品的竞争力。
干燥能源通常使用煤、电、油、气等,而且随着世界煤炭、石油等能源的枯竭,使用成本愈来愈高,太阳能、微波能、远红外、生物质能等新能源的开发及应用愈发受到重视。本文介绍的是利用天然气燃烧产生的气体作为热介质,利用微波进行辅助加热的一种组合干燥机,具有绿色、无污染,温度易控制,热利用率高的特点,另外微波还具有杀菌的作用。
就北方的玉米干燥而言,降速干燥阶段时间占整个干燥时间的2/3,蒸发掉的水分却不足全部水分的1/3,本发明设想在传统干燥的恒速干燥最后阶段,在进入降速干燥之前,加入微波辅助加热,加快内部水分向外部扩散的速率,这样可以大大缩短降速干燥阶段时间,也使整个干燥时间缩短,从而达到高效节能的目的。
1 总体结构
烘干机由四部分组成:带式干燥机及配风系统、天然气燃烧系统、微波辅助加热系统、控制系统。
带式干燥机由机箱、带传动系统组成,带速可无级调节。配风系统包括进、出风管、循环风机、排潮风机及控风门。
微波辅助加热系统包括微波加热腔、微波源、微波源外罩及进、出料微波抑制器。
控制系统控制传送带开/停及变频调速;循环风机、排潮风机开/停;微波源分组开启/关闭及状态显示;料温显示及报警;风温显示及报警。
2 烘干机主要参数的确定
通过干燥过程的物料衡算和热量衡算,确定主要参数,包括计算水分蒸发量、空气耗量、天然气用量及微波能耗。
在干燥过程中,新鲜空气(其状态为环境温度t0,湿度H0,热焓I0,干空气量L)进入空气加热器,加热后(其状态为t1,H1=H0,I1,L)进入干燥器,在加热器中物料被干燥,由含水率m1降至m2,物料温度由tm1升至tm2后排出干燥器;而干燥空气温度下降、湿度增加后排出干燥器(其状态为t2,H2,I2,L)。
(1)原料玉米的质量流量G1(kg/h):根据要求G1=1000kg/h。
(2)产品玉米的质量流量G2:G2=G1*(1-m1)/(1-m2)
式中:G2为产品玉米的质量流量,kg/h;G1为原料玉米的质量流量,kg/h;m1为原料玉米的湿基水分,28%;m2为产品玉米的湿基水分,14%。带入数值,计算得到:G2=837kg/h。
(3)玉米中去除水分的质量流量mw:每小时去除的水分质量流量mw,由如下公式计算:mw=G1*(m1-m2)/(1-m2)
式中:mw为每小时去除的水分质量流量,kg/h;带入各值,计算得到:mw=163kg/h
(4)干燥介质进入干燥室时的湿含量H1:因H1=H0,当温度为t0=-20℃,相对湿度为35%,查表得H1=0.001
(5)干燥介质离开干燥室时的湿含量H2:温度为t2=35℃,相对湿度为80%,查表得H2=0.029
(6)干燥介质湿比容υ(m3/Kg):
υ=(0.773+1.244*H1)(273+t1)/273=1.002(m3/Kg)式中:t1=70℃
(7)干燥介质流量L(Kg/h):L=mw/(H2-H1)=5821.4(Kg/h)
(8)干燥介质体积流量V(m3/h):V=L*υ=5833(m3/h)
(9)干燥介质离开干燥室时的焓值I2:I2=1.01t2+H2(2501+1.86t2)=35.35+0.029*2566.1=109.8(KJ/Kg)
(10)干燥介质进入加热室时的焓值I0:I0=1.01t0+H1(2501+1.86t0)=-20.2+0.01*(2501-37.2)=4.44(KJ/Kg)式中:t0=-20℃
(11)加热器加入的热量QH(KJ/h):系统输入热量:1)湿物料G1带入的热量:因为G1=G2+mw,所以湿物料G1带入的热量为G2Cmtm1+mwCtm12)空气带入的热量LI03)加热器加入的热量QH
系统输出热量:1)产品G2带走的热量:G2Cmtm22)废气带走的热量:LI23)干燥器散热损失QL取QL=10%QH
综合以上:G2Cmtm1+mwCwtm1+LI0+QH=G2Cmtm2+LI2+10%QH
得:90%QH=G2Cm(tm2-tm1)+L(I2-I0)-mwCwtm1
式中:Cw为水的比热容,4.187KJ/(Kg·℃);tm1为原料玉米的温度,-20℃;tm2为产品玉米的温度,60℃;Cm为产品玉米的比热,2.01KJ/(Kg·℃)
最后QH=846202(KJ/h)=202150 Kcal/h
(12)天然气燃烧热为8000Kcal/m3,则天然气用量为25.3m3/h。
(13)微波功率P(Kw):假设降速干燥开始时,玉米中应去除的水分还剩1/3(54Kg),此时的质量流量(包含水分在内)为Mj,含水率wj=(54+1000×14%)/Mj=21%,设经微波加热后,含水率为20%,粮食温度由T1(60℃)变为T2(70℃),加热效率η1(80%),微波转换效率η2(70%),在标准大气压力下,水的气化热539Kcal/Kg,产品干燥时,所需要的热量为Q,可得:
则微波功率P=0.07Q/η1η2=21(Kw)
3 总结
玉米是我国主要的粮食资源,研制烘干玉米的关键技术和装备,已成为节能减排、建设玉米绿色供应链的关键,且众多生产领域还没有采用先进的干燥技术和装备,更有巨大的市场还有待于开发。
使用可燃气,主要成份为甲烷,燃烧生成二氧化碳和水,属于清洁能源,采用微波干燥,速度快、加热均匀,同时具有杀菌、减少污染的作用,结合热风干燥,能达到节能的目的,目前在粮食烘干领域还未见应用,但经广大科技人员的研究与推广,我国的粮食干燥技术及装备必将取得更多成果。
摘要:利用天然气燃烧产生的气体作为热介质,在恒速干燥最后阶段,加入微波辅助加热,利用微波加热的特点,加快内部水分向外部扩散的速率,这样可以大大缩短降速干燥阶段时间。
关键词:燃气直热,微波辅助,干燥装置
参考文献
[1]金国淼等.干燥设备[M],化学工业出版社,2002.
[2]郝立群,白岩,董梅.玉米干燥中的能耗[J].粮食加工,2005,(2).
[3]于才渊,王宝和,王喜忠编著.干燥装置设计手册[M].化学工业出版社,2005.