入1〇%、20%、30%、50%热负荷的1#醇基燃料(来源见说明书最后)，考察掺烧 特性，其实验工况如下表所示。
[0023]
[0024] 如工况4,掺烧比例50%，即表示掺入的醇基燃料热值是混合燃料总热值的50%。两 种燃料到达低速混合段前，均被加热到气态。在上述方法和装置基础上，通过保证空气流量 不变以及热负荷不变，调整天然气和醇基燃料的比例来分析掺烧不同比例醇基燃料的天然 气的燃烧特性。〇H*_ICCD方法对上述工况火焰的监测结果表明，本实用新型提供的装置和 方法能够保证均匀地向天然气中掺混不同比例的醇基燃料，火焰连续、稳定。
[0025] 实施例2:天然气管道段与高速混合段内径比例对混合燃气均匀性的影响
[0026] 0H*(0H自发化学荧光)分布可反映火焰的热释放强度。掺混不同比例醇基燃料的 天然气在燃烧时热释放强度不一样，因此，0H*分布也不一样。0H*分布的测试用ICXD(增 强型CCD)相机结合BP308/10窄带滤波片获得。掺混有不同比例醇基燃料的天然气燃烧出 的火焰中0H*分布不一样，体现出来的区别就是ICCD获得的照片上颜色分布不一样，也就 代表着不同区域的火焰热释放强度不同。因此，如果天然气与醇基燃料掺混均匀的话，一段 时间内获得的多张照片的颜色分布应一致；掺混不均匀的话，不同时间点获得的ICCD照片 上的颜色分布差别就较大。用这个方法可以判断醇基燃料与天然气是否掺混均匀。
[0027] 实施例1中天然气管道段内径为9. 5mm，高速混合段内径为3mm，二者内径之比约 为3. 2。为了研究天然气管道段与高速混合段内径比例对混合燃气均匀性的影响，还设计了 另外4中不同内径比例的装置，其中，天然气管道段内径均为9. 5mm，高速混合段内径分别 为4.8謹（内径之比约为2:1)、3. 2謹（内径之比约为3:1)、2. 4mm (内径之比约为4:1)和 1.9mm (内径之比为5:1)，其余管道尺寸同实施例1。分别用这5种装置按照实施例1的掺 混方法向天然气中掺混醇基燃料(掺混比例为50%，即工况4 )，用0H*-IC⑶方法观察燃烧火 焰，5秒拍摄一张照片，共拍摄30张，比较30张照片上火焰的荧光强度。结果显示：天然气 管道段内径都为9. 5mm，高速混合段内径为3. 2mm、3mm和2. 4mm的装置能将天然气与醇基燃 料掺混均勾，30张照片显不的0H*分布连续稳定；高速混合段内径为4. 8mm和1. 9mm的装置 在测定的燃烧时间内不能获得连续稳定的0H*分布，说明醇基燃料与天然气掺混不均匀。
[0028] 实施例3:高速混合段的长度与内径比例对混合燃气均匀性的影响
[0029] 实施例1中，高速混合段的内径为3mm，长度为500mm，长度约为内径的167倍。为 了研究高速混合段的长度与内径比例对混合燃气均匀性的影响，还设计了另外4中不同比 例的装置。高速混合段的内径均为3mm，长度分别为：420mm (长度与内径之比为140:1)、 450mm (长度与内径之比为150 :l)、540mm (长度与内径之比为180 :1)和570mm (长度与内 径之比为190 :1)，其余管道尺寸同实施例1。分别用这5种装置按照实施例1的掺混方法 向天然气中掺混醇基燃料(掺混比例为50%，即工况4 )，用0H*-I(XD方法观察燃烧火焰，5秒 拍摄一张照片，共拍摄30张，比较30张照片上火焰的荧光强度。结果显示：高速混合段长 度为450mm、500mm和540mm的装置能将天然气与醇基燃料掺混均勾，30张照片显示的0H* 分布连续稳定；高速混合段长度为420_和570_的装置在测定的燃烧时间内不能获得连 续稳定的0H*分布，说明醇基燃料与天然气掺混不均勾。
[0030] 实施例4:高速混合段与低速混合段长度比例对混合燃气均匀性的影响
[0031] 实施例1中，高速混合段的长度为500mm，低速混合段长度为2000mm，低速混合段 长度为高速混合段长度的4倍。为了研究二者长度比例对混合燃气均匀性的影响，还设 计了另外4中不同比例的装置。高速混合段的内径均为500mm，低速混合段长度分别为： 1000mm (长度之比为2 :1)、1500mm (长度之比为3 :1)、2500mm (长度之比为5 :1)和3000mm (长度之比为6 :1)，其余管道尺寸同实施例1。分别用这5种装置按照实施例1的掺混方法 向天然气中掺混醇基燃料(掺混比例为50%，即工况4 )，用0H*-I(XD方法观察燃烧火焰，5秒 拍摄一张照片，共拍摄30张，比较30张照片上火焰的荧光强度。结果显示：低速混合段长 度为1500mm、2000mm和2500mm的装置能将天然气与醇基燃料掺混均匀，30张照片显示的 0H*分布连续稳定；高速混合段长度为1000mm和3000mm的装置在测定的燃烧时间内不能 获得连续稳定的0H*分布，说明醇基燃料与天然气掺混不均匀。
[0032] 本实用新型所采用用于研究向天然气中掺混醇基燃料的预热混合装置的醇基燃 料为上海源圭能源有限公司提供的1#醇基燃料，主要组成为质量分数为92. 3%的甲醇。本 领域技术人员应当知道，本实用新型研究出的预热混合装置对不同醇基燃料具有普适性， 并不局限于某种醇基燃料。
【主权项】
1. 一种向天然气中掺混醇基燃料的预热混合装置，其特征在于：包括燃料管道和加热 单元；燃料管道按天然气流向依次包括天然气管道段、收缩段、高速混合段、扩张段、低速混 合段和喷嘴，高速混合段近收缩段一端分支设有醇基燃料管道段；加热单元包括设于天然 气管道段的第一加热器，设于醇基燃料管道段的第二加热器和设于低速混合段的第三加热 器。2. 根据权利要求1所述的向天然气中掺混醇基燃料的预热混合装置，其特征在于：该 装置还包括控制单元、温度测定单元和压力测定单元，温度测定单元包括设于天然气管道 段上位于第一加热器与收缩段之间的第一温度计，设于醇基燃料管道段上位于第二加热器 与高速混合段之间的第二温度计，设于低速混合段近扩张段一端的第三温度计和设于低速 混合段末端的第四温度计；压力测定单元包括设于低速混合段近扩张段一端的压力计，所 述加热单元、温度测定单元及压力测定单元分别与控制单元连接。3. 根据权利要求2所述的向天然气中掺混醇基燃料的预热混合装置，其特征在于：天 然气管道段与高速混合段的内径之比为（3~4) :1。4. 根据权利要求3所述的向天然气中掺混醇基燃料的预热混合装置，其特征在于：高 速混合段的长度与内径之比为（150~180) :1。5. 根据权利要求4所述的向天然气中掺混醇基燃料的预热混合装置，其特征在于：高 速混合段与低速混合段的长度之比为（3~5) :1。6. 根据权利要求5所述的向天然气中掺混醇基燃料的预热混合装置，其特征在于：第 一加热器和第二加热器为油浴加热装置，经过油浴加热装置的天然气管道和醇基燃料管道 呈螺旋状。
【专利摘要】本实用新型公开了一种向天然气中掺混醇基燃料的预热混合装置。装置包括燃料管道和加热单元；燃料管道按天然气流向依次包括天然气管道段、收缩段、高速混合段、扩张段、低速混合段和喷嘴，高速混合段近收缩段一端分支设有醇基燃料管道段；加热单元包括设于天然气管道段的第一加热器，设于醇基燃料管道段的第二加热器和设于低速混合段的第三加热器。应用该装置可以将醇基燃料气化后与天然气均匀混合，且能保证在混合过程中不发生凝结，对研究掺混不同比例醇基燃料的混合燃料的燃烧性质具有重要意义。
【IPC分类】F02C7/224, F02C7/22
【公开号】CN204783277
【申请号】CN201520428484
【发明人】邵卫卫, 刘志坦, 张哲巅, 郝洪亮, 肖云汉, 王凯, 王文飞, 李玉刚, 熊燕, 常连成, 张涛, 朱鸿飞
【申请人】国电科学技术研究院, 江苏中国科学院能源动力研究中心
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年6月19日