本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N摻混裝置及摻混方法，該摻混裝置包括：預(yù)混模塊和摻混模塊，所述預(yù)混模塊，用于對(duì)氫氣和天然氣進(jìn)行預(yù)混，得到氫氣天然氣預(yù)混氣體；所述摻混模塊，用于對(duì)所述氫氣天然氣預(yù)混氣體進(jìn)行摻混，得到氫氣天然氣均勻混合氣。在上述技術(shù)方案中，采用階梯預(yù)混方式能夠在氫氣注入階段進(jìn)行很好的預(yù)摻混，實(shí)現(xiàn)在全橫截面范圍注入氫氣，氫氣與天然氣在預(yù)混階段實(shí)現(xiàn)了很好的預(yù)摻混；采用穿孔型折流板組件在使流體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)、分割、變向和匯合等運(yùn)動(dòng)的同時(shí)增加了射流，將射流與轉(zhuǎn)向相耦合，促使流體混合更加均勻。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利技術(shù)能夠有效提高天然氣與氫氣混合效果，同時(shí)減少流動(dòng)損失。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及到摻混，尤其涉及到一種摻混裝置及摻混方法。
技術(shù)介紹
1、在能源危機(jī)日益加劇的情況下，氫能是一種靈活的能源載體，有助于電力、供暖、運(yùn)輸和工業(yè)部門等各種能源利用部門整合可再生能源，被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗瑢⒃谖磥砟茉垂?yīng)中發(fā)揮重要作用。在實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的背景下，摻氫天然氣的使用具有重要意義。摻氫天然氣技術(shù)既能實(shí)現(xiàn)氫能的大規(guī)模儲(chǔ)存，又能高效低成本地輸送氫氣，實(shí)現(xiàn)“氫進(jìn)萬家”，是降低天然氣利用過程碳排放強(qiáng)度以及保障燃?xì)夤?yīng)安全的有效途徑。通過風(fēng)/光電制氫，將風(fēng)能和光能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定可靠的氫能，并將氫氣按照一定的比例摻入天然氣管道，通過天然氣管網(wǎng)將氫氣輸送至終端用戶，是現(xiàn)階段助力用氫，實(shí)現(xiàn)氫能大規(guī)模使用的有效途徑之一。
2、然而，摻氫天然氣管道輸運(yùn)過程中，摻氫的均勻性至關(guān)重要，摻混不均勻極易導(dǎo)致局部高氫濃度區(qū)域產(chǎn)生氫脆，在鋼內(nèi)部形成細(xì)小的裂紋，發(fā)生泄漏事故。氫氣濃度越高，導(dǎo)致氫脆的概率越大。另外，氫氣火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤欤瑯O易燃燒，摻混不均勻還會(huì)導(dǎo)致下游用戶產(chǎn)生爆燃、回火等現(xiàn)象，可能產(chǎn)生燃爆的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。
3、在氫氣與天然氣摻混過程中，通常采用傳統(tǒng)的smx型等靜態(tài)混合器來實(shí)現(xiàn)氫氣與天然氣均勻混合，存在摻混均勻度不高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度大等問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N摻混裝置及摻混方法，用以在獲得更好摻混性能的同時(shí)減少流動(dòng)損失。
2、第一方面，提供了一種摻混裝置，包括：預(yù)混模塊和摻混模塊，其中，
>3、所述預(yù)混模塊，用于對(duì)氫氣和天然氣進(jìn)行預(yù)混，得到氫氣天然氣預(yù)混氣體；4、所述摻混模塊，用于對(duì)所述氫氣天然氣預(yù)混氣體進(jìn)行摻混，得到氫氣天然氣均勻混合氣。
5、在上述技術(shù)方案中，通過設(shè)置預(yù)混模塊和摻混模塊，所述預(yù)混模塊，用于對(duì)氫氣和天然氣進(jìn)行預(yù)混，得到氫氣天然氣預(yù)混氣體；所述摻混模塊，用于對(duì)所述氫氣天然氣預(yù)混氣體進(jìn)行摻混，得到氫氣天然氣均勻混合氣；采用階梯預(yù)混方式能夠在氫氣注入階段進(jìn)行很好的預(yù)摻混，實(shí)現(xiàn)在全橫截面范圍注入氫氣，氫氣與天然氣在預(yù)混階段實(shí)現(xiàn)了很好的預(yù)摻混；采用穿孔型折流板組件在使流體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)、分割、變向和匯合等運(yùn)動(dòng)的同時(shí)增加了射流，將射流與轉(zhuǎn)向相耦合，促使流體混合更加均勻；摻混單元交錯(cuò)排列方式，促使流體產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在流向和徑向的維度上增加了旋轉(zhuǎn)維度，從三個(gè)維度上促使了流體混合均勻；相比現(xiàn)有smx摻混器，摻混均勻度提高了5.6％；并且減少了管道阻塞，減少流動(dòng)損失，流阻損失降低了8.2％。
6、在一個(gè)具體可實(shí)施方案中，所述預(yù)混模塊包括注入腔室和多個(gè)射流腔，其中，
7、所述射流腔依次設(shè)置于所述注入腔室的內(nèi)側(cè)，且各個(gè)所述射流腔在所述注入腔室的流體流向上呈階梯分布并交錯(cuò)排列布置，用于在全橫截面范圍內(nèi)進(jìn)行氫氣的階梯注入和預(yù)混。
8、在一個(gè)具體可實(shí)施方案中，所述射流腔上設(shè)置有射流孔，用于氫氣的噴射注入。
9、在一個(gè)具體可實(shí)施方案中，所述預(yù)混模塊還包括氫氣入口和天然氣入口，其中，
10、所述天然氣入口設(shè)置在與所述注入腔室的中心軸線平行的方向上；
11、所述氫氣入口設(shè)置在與所述注入腔室的中心軸線垂直的方向上。
12、在一個(gè)具體可實(shí)施方案中，所述氫氣入口與所述注入腔室連通，各個(gè)所述射流腔與所述注入腔室分別連通；
13、所述天然氣入口與各個(gè)所述射流腔連通。
14、在一個(gè)具體可實(shí)施方案中，所述摻混模塊包括第一摻混單元，其中，
15、所述第一摻混單元，用于對(duì)所述氫氣天然氣預(yù)混氣體進(jìn)行流向摻混和徑向摻混，得到氫氣天然氣混合氣。
16、在一個(gè)具體可實(shí)施方案中，所述摻混模塊還包括第二摻混單元，其中，
17、所述第二摻混單元，用于對(duì)所述氫氣天然氣混合氣進(jìn)行進(jìn)一步流向摻混和徑向摻混，同時(shí)進(jìn)行周向摻混，得到所述氫氣天然氣均勻混合氣。
18、在一個(gè)具體可實(shí)施方案中，所述第一摻混單元包括穿孔型折流板組件，其中，
19、所述穿孔型折流板組件，用于對(duì)所述氫氣天然氣預(yù)混氣體進(jìn)行流向摻混和徑向摻混。
20、在一個(gè)具體可實(shí)施方案中所述第二摻混單元與所述第一摻混單元呈角度交錯(cuò)布置，用于對(duì)所述氫氣天然氣混合氣進(jìn)行進(jìn)一步流向摻混和徑向摻混，同時(shí)進(jìn)行周向摻混。
21、第二方面，提供了一種摻混方法，包括以下步驟：
22、利用預(yù)混模塊對(duì)氫氣和天然氣進(jìn)行預(yù)混，得到氫氣天然氣預(yù)混氣體；
23、利用摻混模塊對(duì)所述氫氣天然氣預(yù)混氣體進(jìn)行摻混，得到氫氣天然氣均勻混合氣，其中，
24、包括：
25、利用第一摻混單元，對(duì)所述氫氣天然氣預(yù)混氣體進(jìn)行流向摻混和徑向摻混，得到氫氣天然氣混合氣；
26、利用第二摻混單元，對(duì)所述氫氣天然氣混合氣進(jìn)行進(jìn)一步流向摻混和徑向摻混，同時(shí)進(jìn)行周向摻混，得到所述氫氣天然氣均勻混合氣。
27、在上述技術(shù)方案中，通過設(shè)置預(yù)混模塊和摻混模塊，所述預(yù)混模塊，用于對(duì)氫氣和天然氣進(jìn)行預(yù)混，得到氫氣天然氣預(yù)混氣體；所述摻混模塊，用于對(duì)所述氫氣天然氣預(yù)混氣體進(jìn)行摻混，得到氫氣天然氣均勻混合氣；采用階梯預(yù)混方式能夠在氫氣注入階段進(jìn)行很好的預(yù)摻混，實(shí)現(xiàn)在全橫截面范圍注入氫氣，氫氣與天然氣在預(yù)混階段實(shí)現(xiàn)了很好的預(yù)摻混；采用穿孔型折流板組件在使流體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)、分割、變向和匯合等運(yùn)動(dòng)的同時(shí)增加了射流，將射流與轉(zhuǎn)向相耦合，促使流體混合更加均勻；摻混單元交錯(cuò)排列方式，促使流體產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在流向和徑向的維度上增加了旋轉(zhuǎn)維度，從三個(gè)維度上促使了流體混合均勻；相比現(xiàn)有smx摻混器，摻混均勻度提高了5.6％；并且減少了管道阻塞，減少流動(dòng)損失，流阻損失降低了8.2％。
本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種摻混裝置，其特征在于，包括：預(yù)混模塊和摻混模塊，其中，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻混裝置，其特征在于，所述預(yù)混模塊包括注入腔室和多個(gè)射流腔，其中，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的摻混裝置，其特征在于，所述射流腔上設(shè)置有射流孔，用于氫氣的噴射注入。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的摻混裝置，其特征在于，所述預(yù)混模塊還包括氫氣入口和天然氣入口，其中，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的摻混裝置，其特征在于，所述氫氣入口與所述注入腔室連通，各個(gè)所述射流腔與所述注入腔室分別連通；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的摻混裝置，其特征在于，所述摻混模塊包括第一摻混單元，其中，
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的摻混裝置，其特征在于，所述摻混模塊還包括第二摻混單元，其中，
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的摻混裝置，其特征在于，所述第一摻混單元包括穿孔型折流板組件，其中，
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的摻混裝置，其特征在于，所述第二摻混單元與所述第一摻混單元呈角度交錯(cuò)布置，用于對(duì)所述氫氣天然氣混合氣進(jìn)行進(jìn)一步流向摻混和徑向摻混，同時(shí)進(jìn)行周向摻混。p>
10.一種摻混方法，其特征在于，包括以下步驟：
...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種摻混裝置，其特征在于，包括：預(yù)混模塊和摻混模塊，其中，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻混裝置，其特征在于，所述預(yù)混模塊包括注入腔室和多個(gè)射流腔，其中，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的摻混裝置，其特征在于，所述射流腔上設(shè)置有射流孔，用于氫氣的噴射注入。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的摻混裝置，其特征在于，所述預(yù)混模塊還包括氫氣入口和天然氣入口，其中，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的摻混裝置，其特征在于，所述氫氣入口與所述注入腔室連通，各個(gè)所述射流腔與所述注入腔室分別連通；
6....
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：盧欣，趙俊，趙延芳，趙立前，張克樸，王憲軍，張媛媛，黃曉光，李戰(zhàn)宏，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)石油天然氣股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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