一种燃气产生设备的制作方法

本发明涉及混空轻烃设备技术领域，具体涉及一种燃气产生设备。

背景技术：

轻烃燃气俗称“火炬气”，是油气田、天然气田、炼油厂、石化厂伴生副产物，以戊烷为主的烷烃类混合液体，具有热值高、安全、环保、使用方便、价格低廉等优点。从资源供应上来看，轻烃燃气可作为一种极具潜力的后备能源。轻烃燃气相对于人工煤气和天然气来说，具有投资省、建设快、无污染的优点；相对于液化石油气来说，具有安全、经济、燃烧效果不受供气半径及楼层高度影响的优势。轻烃燃气的廉价在经济上与替代能源相比已具有足够的竞争能力。

但是由于制备过程中得到轻烃浓度过低，且其与空气之间的混合造成燃烧效率低，致使燃烧不稳定，无法为用户输送稳定轻烃燃气。

技术实现要素：

因此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术制备过程中得到轻烃浓度过低，且其与空气之间的混合造成燃烧效率低，致使燃烧不稳定，无法为用户输送稳定轻烃燃气的缺陷。

为此，本发明提供一种燃气产生设备，包括：

罐体本体，所述罐体本体分隔为蒸发区和储液区，所述储液区通过进液口向所述蒸发区补充液态介质；

所述蒸发区包括：

介质容纳腔；所述介质容纳腔连通供所述进液口和供混合气体流出的出气口；

进气管，连通至外部供气装置，所述进气管向所述蒸发区内向所述液态介质输入不溶于所述液态介质的气态介质；

以及蒸发盘，沉浸于壳体中的所述液态介质内，使所述液态介质蒸发与所述气态介质混合形成所述混合气体；所述蒸发盘呈曲面，所述蒸发盘上设有若干允许所述混合气体逸出的通孔，所述蒸发盘低于所述出气口设置。

优选地，上述的燃气产生设备，所述罐体本体横向设置，所述罐体本体呈圆柱形；所述蒸发盘的表面呈柱面，优选是半圆柱面。

进一步优选地，上述的燃气产生设备，所述通孔均匀布置于所述蒸发盘上。

进一步优选地，上述的燃气产生设备，所述进气管伸入位于所述蒸发盘下方的所述液态介质中。

进一步优选地，上述的燃气产生设备，所述蒸发盘的竖向投影覆盖所述蒸发区的横截面。

进一步优选地，上述的燃气产生设备，还包括控制单元以及与其电连接的检测单元、供油单元、供气单元和燃气单元；

所述检测单元检测所述介质容纳腔内的介质状态；所述供油单元与所述储液区连通；所述供气单元与所述进气管连通；所述燃气单元通过燃气管道连通所述出气口。

进一步优选地，上述的燃气产生设备，所述燃气管道上还设有出气保护单元，所述出气保护单元包括：

第一阀门，控制所述出气口与所述燃气管道的通断；

第二阀门，控制所述燃气管道与所述燃气单元的通断；

以及设置在所述第一阀门和所述第二阀门之间的调节计量组件，所述调节计量组件调节并检测燃气管道内流通的所述混合气体的出气量。

进一步优选地，上述的燃气产生设备，所述出气保护单元还包括与所述调节计量组件并联设置的分支管路，所述分支管路的两端分别连通所述第一阀门和所述第二阀门，以与所述调节计量组件形成并联回路，所述分支管路上设有控制分支管路通断的第三阀门。

进一步优选地，上述的燃气产生设备，所述检测单元包括检测所述壳体外部环境温度的温度检测单元。

进一步优选地，上述的燃气产生设备，所述检测单元还包括用以检测所述介质容纳腔内气压大小的压力检测单元。

进一步优选地，上述的燃气产生设备，所述检测单元还包括检测所述介质容纳腔内所述液态介质的液位高度的液位检测单元。

本发明提供的技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的燃气产生设备，包括罐体本体，所述罐体本体分隔为蒸发区和储液区，所述储液区通过进液口向所述蒸发区补充液态介质；所述蒸发区包括：介质容纳腔；所述介质容纳腔连通供所述进液口和供混合气体流出的出气口；进气管，连通至外部供气装置，所述进气管向所述蒸发区内向所述液态介质输入不溶于所述液态介质的气态介质；以及蒸发盘，沉浸于壳体中的所述液态介质内，使所述液态介质蒸发与所述气态介质混合形成所述混合气体；所述蒸发盘呈曲面，所述蒸发盘上设有若干允许所述混合气体逸出的通孔，所述蒸发盘低于所述出气口设置。

此结构的燃气产生设备，罐体本体分为蒸发区和储液区，从而便于及时向蒸发区内补充液态介质，减少驱动控制所需时间，大大提高混合气体产生效率。而气态介质在自身浮力作用下，从进气管出口冒出，并通过蒸发盘沿通孔逸出并形成与通孔大小相称的大小均匀多个的小气泡，小气泡的形成大大增加了蒸发的比表面积，进而提高蒸发效率；由于蒸发盘的呈曲面设置，从而增大可布置通孔的面积，从而增加通孔的数量，以便于形成丰富而密集的小气泡。由于液态介质的具有较低的沸点，液态介质包裹在小气泡外侧，液态介质将汽化，并不断通过气态介质产生的小气泡进入到内部进而与小气泡内的气态介质形成混合气体；同时由于蒸发现象仅在小气泡的外侧液态介质与小气泡内的混合气体的之间的交接表面发生，因此随着小气泡产生越多，增大了实际蒸发的比表面积，进而，将大大增加了汽化效果。

2.本发明提供的燃气产生设备，所述罐体本体横向设置，所述罐体本体呈圆柱形；所述蒸发盘的表面呈柱面，优选是半圆柱面。所述通孔均匀布置于所述蒸发盘上。此结构的燃气产生设备，通过通孔均匀设置，从而保证形成的小气泡不会积聚在同一位置，大大增加蒸发汽化过程中产生小气泡的均匀性，有效防止形成的混合气体各处浓度不均的问题。此外，呈柱面设置的蒸发盘，有效保证结构的制造便捷性，减少制造难度，同时，进一步保证蒸发盘的表面积相比其投影面积更大，保证通孔可设置的面积足够且充分。

3.本发明提供的燃气产生设备，所述进气管伸入位于所述蒸发盘下方的所述液态介质中。保证进气管内的气态介质的上升路径为朝向蒸发盘侧运动，并通过穿过蒸发盘，进而形成密集而均匀的小气泡，通过保证进气管的设置位置有效保证燃气产生设备产生混合气体的顺利产生。

4.本发明提供的燃气产生设备，所述蒸发盘的竖向投影覆盖所述蒸发区的横截面。进一步保证由进气管输出的所有气态介质均可经由通孔处形成大小相同且与通孔孔径适应的小气泡，从而避免气态介质未经蒸发盘而直接扩散至介质交界处造成液态介质蒸发不匀的缺陷。

5.本发明提供的燃气产生设备，还包括控制单元以及与其电连接的检测单元、供油单元、供气单元和燃气单元；所述检测单元检测所述介质容纳腔内的介质状态；所述供油单元与所述储液区连通；所述供气单元与所述进气管连通；所述燃气单元通过燃气管道连通所述出气口。

此结构的燃气产生设备，通过检测单元、供气单元、供油单元以及燃气单元之间相互配合，从而供气单元为为介质容纳腔内部提供汽化蒸发过程中气态介质的原料补给，供油单元为储液区的提供补充液态介质。检测单元对汽化过程中的试验过程进行实时监控；此外，通过燃气管道向燃气单元测供给汽化后的混合气体，保证燃气输出的稳定性和流畅性。

6.本发明提供的燃气产生设备，所述燃气管道上还设有出气保护单元，所述出气保护单元包括：第一阀门，控制所述出气口与所述燃气管道的通断；第二阀门，控制所述燃气管道与所述燃气单元的通断；以及设置在所述第一阀门和所述第二阀门之间的调节计量组件，所述调节计量组件调节并检测燃气管道内流通的所述混合气体的出气量。

此结构的燃气产生设备，第一阀门和第二阀门分别为保证在出气口侧和燃气单元测对混合气体的产生进行通断控制，从而操作人员可以依据实际使用需求进行第一阀门和第二阀门的开关孔至，调节计量组件一方面为出气口端输出的混合气体量进行计量，另一方面对出气量进行调节，便于操作人员及时计量和调节使用。

7.本发明提供的燃气产生设备，所述出气保护单元还包括与所述调节计量组件并联设置的分支管路，所述分支管路的两端分别连通所述第一阀门和所述第二阀门，以与所述调节计量组件形成并联回路，所述分支管路上设有控制分支管路通断的第三阀门。此结构的燃气产生设备，通过分置管路上第三阀门的设置，保证当调节计量组件失效时，通过打开控制第三阀门的开启，保证管道正常向燃气单元的用户方向输出混合气体。

8.本发明提供的燃气产生设备，所述检测单元包括检测所述壳体外部环境温度的温度检测单元。所述检测单元还包括用以检测所述介质容纳腔内气压大小的压力检测单元。所述检测单元还包括检测所述介质容纳腔内所述液态介质的液位高度的液位检测单元。

此结构的燃气产生设备，环境温度检测单元、压力检测单元以及液位检测单元分别从燃气产生设备的放置位置环境温度、介质容纳腔内的气压以及液态介质液位高度进行及时获取，操作人员可依据上述获取的信息对燃气产生设备的使用状态进行及时把控，便于使用者使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1中所提供的燃气产生设备的结构示意图；

图2为实施例1中所提供的燃气产生设备沿管体本体的蒸发区纵向截面剖视示意图；

图3为实施例1中所提供的蒸发盘的结构示意图；

图4为实施例1中所提供的出气保护单元与燃气单元联通的结构示意图；

附图标记说明：

11-液态介质；12-气态介质；13-混合气体；

21-储液区；22-蒸发区；221-蒸发盘；2211-通孔；23-罐体本体；

3-进气管；41-进液口；42-出气口；

51-温度检测单元；52-压力检测单元；53-液位检测单元

6-出气保护单元；61-第一阀门；62-第二阀门；631-调节阀；632-计量表；633-计量控制器；64-分支管路；

7-燃气单元；8-供气单元；9-供油单元。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种燃气产生设备，如图1至图4所示，包括：罐体本体23、控制单元以及与控制单元电连接的检测单元、供油单元9、供气单元8和燃气单元7。其中，罐体本体23分隔为蒸发区22和储液区21，储液区21通过进液口41向蒸发区22补充液态介质11；检测单元检测介质容纳腔内的介质状态；供油单元9与储液区21连通；供气单元8与蒸发区22连通；燃气单元7通过燃气管道连通蒸发区22的出气口42。

如图1、图2和图3所示，本实施例中的蒸发区22包括：介质容纳腔、进气管3以及蒸发盘221。其中，介质容纳腔连通供进液口41和供混合气体13流出的出气口42；进气管3连通至供气单元8，进气管3向蒸发区22内向液态介质11输入不溶于液态介质11的气态介质12，进气管3伸入位于蒸发盘221下方的液态介质11中；蒸发盘221沉浸于壳体中的液态介质11内，使液态介质11蒸发与气态介质12混合形成混合气体13，蒸发盘221低于出气口42设置。例如，本实施例中，进气管3从蒸发盘221上的安装孔穿出并与安装孔处相互焊接即可。

本实施例中气态介质12为空气。本实施例中，液态介质11为轻质油。如轻烃油，其以副产品c4-c9为原料，并利用石油化工、乙烯工程的副产品为主要原料，主要成分为戊烷以及少量乙烷。本实施例中的混合气体13为混空轻烃燃气，具体为hg燃气。

表1为本实施例提供的轻质油组分含量表

本实施例中，如图3所示，蒸发盘221呈曲面，蒸发盘221上设有若干允许混合气体13逸出的通孔2211，通孔2211呈圆形通孔2211，均匀分布在蒸发盘221表面，蒸发盘221的表面呈柱面，优选是半圆柱面。蒸发盘221的竖向投影覆盖蒸发区22的横截面。此外，本实施例中，罐体本体23横向设置，罐体本体23呈圆柱形；如图1所示，罐体本体23的底部设有支座，便于实际使用时固定放置在预设位置上。罐体的左右端面均为呈弧形的壳体。

当然在其他实施例中，蒸发盘221上的通孔2211还可以为方形孔或其他异形通孔2211，只要保证空气向上输出时，在通过通孔2211时可以形成密集的小气泡以保证轻烃油的蒸发效率即可。

本实施例中，供油单元9包括：原料罐和供油管，供油管与储液区21直接连通，同时，通过设置在供油管上的截止阀控制轻烃油的补充。供油单元9上还装有电磁流量计，用以对沿供油管上输出的轻烃油流量进行计量。

本实施例中的供气单元8具有依次连接设置的风机和集气器，风机通过变频器进行输出和控制，集气器用以保证风机输出的气态介质1212纯净度。其中风机为罗茨风机。

本实施例中，如图1和图4所示，燃气管道上还设有出气保护单元6，燃气通过出气保护单元6后，入户供用户使用。上述出气保护单元6包括：第一阀门61、第二阀门62以及设置在第一阀门61和第二阀门62之间相互并联设置的调节计量组件以及分支管路。其中，第一阀门61控制出气口42与燃气管道的通断；第二阀门62控制燃气管道与燃气单元7的通断；调节计量组件调节并检测燃气管道内流通的混合气体13的出气量，分支管路的两端分别连通第一阀门61和第二阀门62，分支管路上设有控制分支管路通断的第三阀门64。具体而言，调节计量组件上设有第四阀门、计量表632以及计量控制器633。其中第四阀门为调节阀631，计量表632和计量控制器633相互并联后与第四阀门串联。第一阀门61、第二阀门62和第三阀门64均为与控制单元连接并受控制单元控制的电控截止阀。

本实施例中的燃气产生设备，还包括泄漏检测模块和报警切断模块；泄露检测模块和报警切断模块分别与控制单元电连接；泄露检测模块检测燃气管道的泄露，报警切断模块包括报警装置和设于进气管33和燃气管道上的电磁控制阀，当泄露检测模块检测到燃气泄露时，将结果反馈至控制单元，控制单元控制电磁控制阀关闭进气管3和燃气管道，同时控制模块触发报警装置向用户终端反馈报警信息。泄漏检测模块为燃气泄漏检测仪，燃气泄漏检测仪安装在壳体外侧，用以对燃气产生设备的放置环境进行泄漏检测，如，燃气泄漏检测仪安装在燃气管道外侧以及壳体外侧。上述用户终端可以为用户手机app或电脑终端。通过上述设置，当燃气管道内发生泄漏时，通过切断出气口42以及进液口41侧的阀门，从而介质容纳腔将不会发生液态介质11的汽化，防止介质容纳腔气压过高而造成装置安全不稳定，同时避免管道继续泄漏造成用户生命及生产安全带来的安全威胁。本实施例所有阀门均为电控的电磁阀，且所有阀门均与控制单元电连接，并受控制单元控制，保证控制自动化实现。

本实施例的检测单元包括温度检测单元51、压力检测单元52以及液位检测单元53。温度检测单元51安装在罐体本体23的外侧，压力检测单元52与液位检测单元53安装在罐体本体23的侧部，并与蒸发区22连通设置，其中，温度检测单元51用以检测罐体本体23外部空间环境温度；本实施例中温度检测单元51为红外测温传感器。压力检测单元52用以检测介质容纳腔内气压大小，压力检测单元52为压力传感器。液位检测单元53用以检测介质容纳腔内液态介质11的液位高度，其为液位传感器，当然也可采用雷达液位计检测液面高度。雷达液位计为基于时间行程原理的测量仪表，雷达波以光速运行，运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。探头发出高频脉冲在空间以光速传播，当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表内的接收器接收，并将距离信号转化为物位信号。如本实施例中，依据向轻烃油表面发出高频脉冲，并接收反射回的高频脉冲进而测得液位高度，并与预设液位高度进行对比，控制是否通过储液区21向蒸发区22内增加补充轻烃油。在本实施例中，储液区21处同样设有雷达液位计，用以检测储液区21侧的轻烃油的液位高度，以通过供油单元9向储液区21内补充轻烃油。

此结构的燃气产生设备，环境温度检测单元51、压力检测单元52以及液位检测单元53分别从燃气产生设备的放置位置环境温度、介质容纳腔内的气压以及液态介质11液位高度进行及时获取，操作人员可依据上述获取的信息对燃气产生设备的使用状态进行及时把控，便于使用者使用。

本实施例提供的燃气产生设备，其工作过程如下：当需要制备并向燃气系统提供hg燃气时，首先，通过雷达液位计对介质容纳腔内检测轻烃油的液位高度，判断是否具有足够量的轻烃油，如缺少轻烃油，则打开设置在蒸发区22和储液区21的单向阀通过储液区21向蒸发区22一侧补充轻烃油；此外，若设置在储液区21的雷达液位计检测到储液区21内存储的轻烃油过少，则供油单元9将向介质容纳腔内补充轻烃油；

其后，打开供气单元8，通过进气管3向蒸发区22内输入空气，空气在自身浮力的作用下沿竖直方向向上运动，空气被轻烃油包裹并形成大气泡，大气泡接触到蒸发盘221的通孔2211上时，将形成若干均匀的小气泡；而后，小气泡向上运动，且在小气泡向上输送过程中，靠近小气泡的外侧的轻烃油达到沸点汽化，小气泡内形成混合气体13，即hg燃气；最后，在轻烃油的表面上形成密集的小气泡，当小气泡破裂时，混合气体13积存在介质容纳腔的上方，并随燃气管道输送至燃气单元7为用户输送hg燃气。

在本实施例中，针对表1中的两组样品，参考gb/t8017、gb/t6536、sh/t0689、gb/t5096测试标准，测试本实施例中提供的平均轻烃油产品的蒸汽压、轻烃油常压蒸馏特性、轻烃油的总硫含量、轻烃油铜片腐蚀性，以测试轻烃油产品的体积平均沸点、轻烃油的产品密度、腐蚀性以及硫含量等产品特性，测试结果如表2所示。

表2为本实施例中轻烃油的产品性能

由上可得，本实施例采用的轻质油的体积平均沸点为t≥31℃，密度为621.8kg/m³，蒸气压为113kpa。

此外，针对上述表2中的轻烃油产品在锅炉排气筒处进行排出废气检测，参考hj57-2017、hj693-2014、gb/t16157-1996以及污染源监测原子荧光法《空气和废气检测分析方法》(第四版增补版)国家环境保护总局。测试有组织工业废气：颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、汞及其化合物的含量及其排放速率是否符合标准，其测试结果如表3所示。

表3为本实施例中hg燃气在锅炉排气筒侧的有组织工业废气的检测统计表

由上述表3可知，锅炉排气筒处排出有组织工业废气均符合标准。

此外，针对上述表2中的轻烃油产品在厂界四周进行排出废气检测，参考hj604-2017和hj584-2010，测定无组织工业废气：苯、甲苯、二甲苯、非甲烷总烃的含量值，其测试结果如表4所示。

表4为本实施例中hg燃气在厂界四周的无组织工业废气的检测统计表

由上述表4可知，厂界四周排出无组织工业废气均符合标准。也即采用本燃气产生设备实现的hg燃气输出，可以保证排放量均符合国家标准。

本实施例提供的燃气产生设备，空气在自身浮力作用下，从进气管3出口冒出，并通过蒸发盘221沿通孔2211逸出并形成与通孔2211大小相称的大小均匀多个的小气泡，小气泡的形成大大增加了蒸发的比表面积，进而提高蒸发效率；；由于蒸发盘221的呈圆柱曲面设置，从而增大可布置通孔2211的面积，从而增加通孔2211的数量，以便于形成丰富而密集的小气泡。由于本实施例提供的轻烃油的具有较低的沸点，如本实施例表2中的轻烃油的平均沸点为31℃，轻烃油包裹在小气泡外侧，小气泡内空气的温度高于32摄氏度，则可实现90％的轻烃油蒸发，当空气的温度高于38℃，则轻烃油到达终馏点，从而轻烃油不断通过小气泡进入到内部进而与小气泡内的空气形成hg燃气；同时由于蒸发现象仅在小气泡的外侧轻烃油与小气泡内的混合气体1313的之间的交接表面发生，因此随着小气泡产生越多，增大了实际蒸发的比表面积，进而，将大大增加了汽化效果。同时，由于本实施例中罐体本体23分为蒸发区22和储液区21，从而便于及时向蒸发区22内补充轻烃油，减少驱动控制所需时间，大大提高hg燃气产生效率。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。