一种天然气与氢气的混合装置的制作方法

1.本实用新型涉及天然气掺氢技术领域，具体而言，涉及一种天然气与氢气的混合装置。


背景技术：

2.在氢能利用过程中，氢气是主要的能源载体形式。在未来能源的发展中，能源互联网是发展趋势，油气管网是能源互联网中的重要参与者，因此，将氢气混入天然气管网输送是国外氢气输送的通用做法。天然气掺氢技术是将一定比例的氢气掺入天然气中，并直接通过在役天然气管道进行输送的一项技术，将此技术广泛推行可有效解决我国的弃风、弃光及弃电等问题。将氢气掺入天然气中不但能改善燃烧特性，还能减少燃烧产生的污染物，但氢气的主要物性参数与甲烷相差很大，将氢气掺入天然气的方法需突破重重困难。
3.天然气掺氢方法的关键是混合是否均匀的问题。若天然气与氢气的混合不充分，不但会影响混合气体的燃烧效率，影响混合气体燃烧产生的污染物排放量，还会造成一些很严重的安全问题，如管道断裂、造成燃烧、爆炸等等。
4.当前的天然气掺氢方法主要有三种：直接掺混、利用动部件掺混及利用流道的设计进行掺混。直接掺混的效果通常都不太好，利用流道的设计进行掺混不依赖于其他部件，但通常结构较为复杂，而利用动部件进行掺混能有效改善掺混的效果。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服上述现有掺氢技术的缺点，提供一种天然气与氢气的混合装置，此装置能将天然气与氢气均匀混合，在提高混合效果的同时减少安全问题。
6.为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种天然气与氢气的混合装置，包括天然气流道、氢气进气管道、旋转马达、环形氢气流道，氢气进气管道的入口端连通氢气气源，氢气进气管道的出口端设置旋转马达，环形氢气流道与氢气进气管道密封连接；旋转马达的输出部与环形氢气流道连接，且旋转马达密封，环形氢气流道包括相互连通的内环流道与外环流道，内环流道与外环流道上均开设若干圆形通孔连通天然气流道；环形氢气流道的内环外径与氢气进气管道的外径相等。
7.所述氢气进气管道为圆形截面的流道。
8.旋转马达为圆柱体，旋转马达固定于氢气进气管道中，旋转马达的导线经氢气进气管道连接外部电源。
9.环形氢气流道的内环流道沿天然气流动方向，入口端与氢气进气管道直接连通，圆形通孔开设在出口端面上，环形氢气流道的内环流道的侧面间隔均匀地设置的若干通道与外环流道连接，圆形通孔开设在外环流道的出口端面上。
10.环形氢气流道上的圆形通孔沿周向均匀开设，且越靠近外环的圆形通孔的半径越大。
11.环形氢气流道与天然气流道同轴设置。
12.氢气进气管道与天然气流道固定连接。
13.环形氢气流道出口的通流面积不超过氢气进气管道的通流面积。
14.氢气进气管道内壁通过肋板固定旋转马达的壳体，旋转马达的壳体与输出轴为截面半径不同的圆柱体，所述内环流道管壁内圈紧密固定于马达的输出轴上。
15.本实用新型具有如下有益的技术效果：
16.本实用新型提供的天然气与氢气的混合装置将流道的设计与可动部件的利用紧密结合，在氢气流道上设置若干圆形通孔增加氢气进入天然气管道中的路径数，增大了氢气与天然气的接触面积；同时利用动部件使得氢气进入天然气管道时带有沿管道周向的分速度，能使氢气旋流与天然气激烈碰撞，更进一步提高了掺混效果，因此本实用新型能大幅提高氢气与天然气的掺混效果，不仅有利于提高混合气体的燃烧效率，还能降低污染物的排放、减少掺氢输送的安全问题。
附图说明
17.为了更加直观、清楚地表达本说明书实施例，下面将对本说明书实施例，作简单的附图介绍。显然，以下附图仅仅是本说明书的部分实施例，对于本领域普通技术人员，在没有付出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.图1是天然气与氢气的混合装置的结构示意图；
19.图2是所述天然气与氢气混合装置实施例的结构示意图；
20.图3是图1的主视图。
21.图4是沿图1的天然气管道中轴面的剖视图。
22.附图中，1、天然气流道；2、氢气进气管道；3、旋转马达；4、环形氢气流道；5、圆形通孔，6、肋板。
具体实施方式
23.下面将结合本说明书实施例附图，具体分析本说明书实施例中具体的技术方案，进行更加详细和全面地描述。显而易见，以下描述仅仅是本实施例中的一部分，并不是所有实施例的描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.在此说明，除非另有定义，本说明书实施例和附图说明中，使用的所有技术和科学术语与属于本实用新型专利的相关技术领域内人员通常理解的含义相同。同时本说明书实施例和附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，表明的是覆盖不排他的包含关系。
25.如图1和2所示，一种天然气与氢气的混合装置，包括氢气进气管道2、旋转马达3、空心的环形氢气流道4，其中氢气进气管道2贯穿天然气流道1的管壁，贯穿处作密封处理，其余装置置于天然气流道1中，且旋转马达截面圆心处于天然气流道的中心轴线上；氢气进气管道2一端连接氢气气源，另一端连通环形氢气流道4的同时还连接旋转马达3。旋转马达3为圆柱体，通过氢气的进气流道连接外部电源供电，环形氢气流道4紧密固定在旋转马达3的输出轴上，且将旋转马达3密封使其无法直接接触气体。
26.可选的，环形氢气流道4出口的通流面积可以不超过氢气进气管道2的通流面积，
在进行混合时至少不会在氢气出口出产生明显压降，确保出气口有一定的速度。
27.参考图4，氢气进气管道2内壁通过肋板6固定旋转马达3的壳体，旋转马达3的壳体与输出轴为截面半径不同的圆柱体，所述内环流道管壁内圈紧密固定于马达的输出轴上。环形氢气流道4与氢气进气管道2连接处可以采用一种自密封旋转接头连接。
28.参考图3，氢气的环形氢气流道4包括相互连通的内环流道和外环流道，内环流道和外环流道的圆心均处在天然气流道的中心轴线上，内环流道直接连通氢气进气管道2且固定在旋转马达3上，内环流道的出口端面上沿周向均匀设置圆形通孔使氢气能直接进入天然气流道中。内环流道的环状表面上沿周向均匀设置矩形通道或圆形通道使内部氢气与外环流道连通，外环流道上沿天然气流动方向的端面上也沿周向均匀设置圆形通孔使氢气能直接进入天然气流道中，外环流道上的圆形通孔沿径向设置了两圈，越靠近外侧的圆形通孔5半径越大。
29.在环形氢气流道4上设置的多个圆形通孔使氢气进入天然气管道中的路径数大大增加，能有效提高氢气与天然气的接触面积。旋转马达3运行时带动氢气的环形氢气流道旋转，能够使进入天然气管道的氢气带有沿管道周向的分速度，能有效促进天然气与氢气的掺混。
30.氢气进气管道2的一周通过径向连接杆与天然气流道1内壁固定连接；或氢气进气管道2弯折进入天然气流道1中，天然气流道1的管壁开孔，氢气进气管道2在所述开孔处与管壁焊接固定。
31.本实施例工作原理：
32.通过连通外部电源使旋转马达3运行，马达开始带动环形氢气流道4旋转，之后氢气通过氢气进气管道2进入环形氢气流道4内，一部分氢气直接从内环端面上的圆形通孔5进入天然气流道1内，另一部分氢气通过矩形通道或圆形通道到达外环流道，并通过外环流道出口端面上的圆形通孔5进入天然气流道1内，两部分氢气与天然气共同混合。
33.本实用新型将流道的设计与动部件的利用巧妙结合不但能简化流道结构，也能充分发挥动部件的作用，能大幅提高掺混效果。