本实用新型专利技术涉及均匀分配流量的天然气掺氢装置，包括方形管道、分隔结构和均流器；方形管道设有天然气进气口和氢气进气口，天然气进气口沿管轴方向布置，氢气进气口沿管侧径向布置；方形管道内设有方形网格状的分隔结构，分隔结构将方形管道管内空间分为区域一和区域二；区域一分为多个相互独立部分，区域二则为一个相连的整体；区域二分为区域三和区域四，其中分隔结构的方形网格状节点处的方格为区域四，区域四四边处的方格为区域三；氢气通道内设置均流器，均流器包括渐缩渐扩管、收缩弹簧和流体弹子。本实用新型专利技术的有益效果是：本实用新型专利技术设置了管内分隔结构，将两种流体分散为细小支流，将不同气体种类的支流依次排列，实现快速均匀掺混。现快速均匀掺混。现快速均匀掺混。
【技术实现步骤摘要】
均匀分配流量的天然气掺氢装置
[0001]本技术涉及一种天然气掺氢装置，具体涉及一种均匀分配流量的天然气掺氢装置。
技术介绍
[0002]天然气掺氢一直是国内外氢气运输和规模化利用的重要研究方向，对促进我国氢能产业发展具有重要的意义。天然气掺氢混合是掺氢天然气安全输送的重要技术问题。
[0003]现有的天然气掺氢方式分为三种：第一种是直接混合法，即天然气管和氢气管直接交汇为一路天然气掺氢管，利用湍流效应经过较长距离后达到均匀状态，此方案的优势在于无需额外的混合装置，缺点在于达到混合状态前需较长距离，因此在混合点后较长距离内气体组分都处于不均匀状态；第二种是动部件气体混合装置，通过机械结构搅浑实现掺氢混合，可快速实现均匀混合，但需要耗能；第三种是无动部件气体混合装置，其可靠性高于动部件气体混合装置，现有的无动部件气体混合装置包括SV型、SK型、SX型、SL型、SH型等，其原理都是通过设置复杂流道不断改变流体流向增强湍流效益以达到混合效果。
[0004]天然气管与氢气管的混合处，无论是否采用混合器，由于混和初始阶段，两股气体有明显分界，且不同局部的压降损失不等，因此必定造成最初一段流体的组分与达到平衡后的组分存在差异，这一过程中，以较远管处的气体为对象，同一管截面上的气体组分是可以均匀一致的，但在不同时间点上气体组分是波动变化的。如图10所示，i为混和平衡达成后的组分，j为平衡达成所需的时间，在波动段，组分(指某一管截面上气体总的比例，而非均匀度)是在平衡组分值的上下波动的，由于物质守恒，这一段波动曲线的“组分
‑
时间”的积分面积等于i
·
j。同理的，在混合点的天然气管或氢气管的进气流量变化后，建立新的组分平衡，同样需要经历一个波动段。
[0005]上述混合过程中波动段的存在，使得混合点的流量变化，必定造成后端的组分波动，这一波动对于终端用户的燃烧稳定存在不利影响，是需要消除的。
技术实现思路
[0006]本技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种均匀分配流量的天然气掺氢装置。
[0007]这种均匀分配流量的天然气掺氢装置，包括方形管道、分隔结构和均流器；方形管道设有天然气进气口和氢气进气口，天然气进气口沿管轴方向布置，氢气进气口沿管侧径向布置；方形管道内设有方形网格状的分隔结构，分隔结构将方形管道管内空间分为区域一和区域二；区域一分为多个相互独立部分，区域二则为一个相连的整体；区域二分为区域三和区域四，其中分隔结构的方形网格状节点处的方格为区域四，区域四四边处的方格为区域三；区域三为流通空间且区域四为封闭空间，或者区域三为封闭空间且区域四为流通空间；区域一作为天然气通道，分隔结构的区域三或区域四作为氢气通道；氢气通道内设置均流器，均流器包括渐缩渐扩管、收缩弹簧和流体弹子，渐缩渐扩管内部前端设有收缩弹
簧，收缩弹簧连接流体弹子，流体弹子与渐缩渐扩管的最窄段相贴合。
[0008]作为优选：在沿管轴的方向上，区域二的结构是局部的。
[0009]作为优选：区域一作为天然气通道，区域四作为氢气通道，天然气通道与氢气通道之间角与角接触。
[0010]作为优选：区域一作为天然气通道，区域三作为氢气通道，每个氢气通道上下或左右两个方向与天然气通道接触。
[0011]作为优选：天然气通道内设置均流器。
[0012]本技术的有益效果是：
[0013]1、本技术设置了管内分隔结构，将两种流体分散为细小支流，将不同气体种类的支流依次排列，实现快速均匀掺混。
[0014]2、本技术在气体通道各支路中设置相同的均流器，通过平衡各支路的压损，在流量变化时快速实现分支流量均匀化控制。
[0015]3、本技术将分隔结构与均流器相结合，既能实现天然气掺氢混合充分，又能在流量变化时快速建立组分平衡，同时实现均匀和流量控制。
附图说明
[0016]图1为混合器进气方式示意图；
[0017]图2为方形管道的管截面图；
[0018]图3为管内空间划分情况示意图；
[0019]图4为管内分隔结构示意图；
[0020]图5为掺混流体分区示意图；
[0021]图6为相邻射流发展混合过程示意图；
[0022]图7为有无均流器设置时的管路流动示意图；
[0023]图8为均流器结构示意图；
[0024]图9为均流器工作原理图(其中：上图是流量为零时的均流器状态图，中图是流量较小时的均流器状态图，下图是流量较大时的均流器状态图)；
[0025]图10为混和初期组分波动示意图。
[0026]附图标记说明：区域一1、区域二2、区域三3、区域四4、渐缩渐扩管5、收缩弹簧6、流体弹子7。
具体实施方式
[0027]下面结合实施例对本技术做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本技术。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。
[0028]本技术的均匀分配流量的天然气掺氢装置，在天然气掺氢混合充分的基础上，实现流量变化时快速建立组分平衡。
[0029]实施例一
[0030]本申请实施例一提供一种均匀分配流量的天然气掺氢装置，能够实现天然气掺氢
混合充分。
[0031]如图2所示，本实施例采用方形管道代替圆形管道，这样更好理解，圆形管道用同样的原理也可以实现相同的效果。
[0032]如图1所示，本实施例的均匀分配流量的天然气掺氢装置，待混合气体的进气方式是：两股流体分别沿管轴向进气、于管侧径向进气。混合气沿管轴向出气。由于天然气掺氢过程中，天然气占比达80％以上，氢气占比仅20％以下，本实施例中的天然气沿管轴向进气，氢气于管侧径向进气。
[0033]如图3所示为气体进口处的一段管道的管内空间划分情况，利用方形网格状结构将这个方形管道管内空间分为两部分，一部分为区域一1，另一部分为区域二2(可以定义为分隔结构)。区域一分为多个相互独立部分，区域二则为一个相连的整体。进一步的，管轴向的结构如图3的A
‑
A截面所示，在沿管轴的方向上，区域二的结构是局部的，也就是说区域二在局部对管内空间进行了划分，B
‑
B截面则进一步说明区域二是一个整体。本实施例中，天然气的进口无需进一步描述，图3中区域一原本和前端以及后端的管路都是连通的，需要对区域二进行进一步的描述。
[0034]如图4所示，对图3的区域二(分隔结构)进行进一步描述。分隔结构虽为整体，但内部同样利用隔板分为区域三3和区域四4，区域三和区域四互不连通，其中分隔结构的方形网格状节点处的方格为区域四，区域四四边处的方格为区域三。分隔结构有两种设计方式：
①
图4中，区域三为流通空间、区域四为封闭空间；
②
图4中，区本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种均匀分配流量的天然气掺氢装置，其特征在于：包括分隔结构和均流器；方形管道设有天然气进气口和氢气进气口，天然气进气口沿管轴方向布置，氢气进气口沿管侧径向布置；方形管道内设有方形网格状的分隔结构，分隔结构将方形管道管内空间分为区域一(1)和区域二(2)；区域一分为多个相互独立部分，区域二则为一个相连的整体；区域二分为区域三(3)和区域四(4)，其中分隔结构的方形网格状节点处的方格为区域四，区域四四边处的方格为区域三；区域三为流通空间且区域四为封闭空间，或者区域三为封闭空间且区域四...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐爱民，厉劲风，陈强峰，王西明，宋玉彩，吴舒琴，胡卿，李军海，许好好，李想，
申请(专利权)人：浙江浙能富兴燃料有限公司，
类型：新型
国别省市：
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