一種橇裝混氣機(jī)的設(shè)計(jì)探討

曾樹英

摘 要：近年來(lái)，由于政策支持，天然氣行業(yè)發(fā)展前景優(yōu)越，混氣機(jī)作為天然氣行業(yè)的重要組成部分，其發(fā)展和應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。本文通過(guò)介紹一種橇裝混氣機(jī)的設(shè)計(jì)，探討其實(shí)際應(yīng)用和設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：橇裝；混氣機(jī)；設(shè)計(jì)

1.橇裝混氣機(jī)的介紹

1.1 橇裝結(jié)構(gòu)的介紹

橇裝式是指將功能組件集成于一個(gè)整體底座上，可以整體安裝、移動(dòng)的一種集成方式。橇裝結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn)：便于安裝，便于遷移；設(shè)計(jì)緊湊，占地面積小。

1.2 橇裝混氣機(jī)的介紹

橇裝混氣機(jī)簡(jiǎn)稱混氣橇，本混氣橇包括天然氣路、空氣路、混氣路及數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)。主要設(shè)備采用原裝進(jìn)口及國(guó)內(nèi)知名品牌，所有功能組件集成于一個(gè)橇座上，占地面積少，現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量少，只有進(jìn)出口管道及外部電氣的連接，操作、維護(hù)方便，使用安全可靠。

2.混氣橇的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)際工程需要，系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)如下：

2.2 混氣橇系統(tǒng)的原理

熱值為8100-9500Kcal/Nm3，壓力為0.3-0.5MPa的天然氣進(jìn)入燃?xì)夤艿?，?jīng)過(guò)過(guò)濾器，然后經(jīng)調(diào)壓器把壓力降至0.27MPa，最后進(jìn)入混氣機(jī)，流量最大約為1700Nm3/h。0.5MPa的壓縮空氣進(jìn)入空氣管路，先經(jīng)Y型過(guò)濾器，再經(jīng)調(diào)壓器將壓力降至0.29MPa，流量約為300Nm3/h?？諝夤苈愤M(jìn)入混氣機(jī)前，設(shè)置氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)空氣流量，最后進(jìn)入混氣機(jī)，與天然氣混合，準(zhǔn)確達(dá)到混氣出口7500-8500Kcal/Nm3熱值的要求。為保護(hù)整個(gè)混氣系統(tǒng)，在空氣進(jìn)口處設(shè)置緊急切斷蝶閥，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)熱值、報(bào)警器等敏感數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)關(guān)閉空氣路，確保系統(tǒng)運(yùn)行安全?；鞖馇辽显O(shè)有安全閥，可實(shí)時(shí)排放過(guò)壓氣體，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行。

熱值儀及氧分析儀用于檢測(cè)混氣情況，將參數(shù)傳輸?shù)娇刂乒?，若發(fā)現(xiàn)氧分析儀值偏移要求值時(shí)，可通PLC來(lái)調(diào)節(jié)薄膜調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，增大或減少空氣量，使混氣達(dá)到客戶熱值要求。

3.混氣橇的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 整體結(jié)構(gòu)布局方案

混氣橇在空間和尺寸方面要求設(shè)計(jì)緊湊合理，方便安裝和操作，工程現(xiàn)場(chǎng)允許的最大放置面積為3500*2500（mm）。

先考慮長(zhǎng)度方向的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：整個(gè)工藝流程跨度較長(zhǎng)；主要管路的管徑在DN50～DN150之間，相對(duì)較大；混合器長(zhǎng)度為1200mm，且混合器后需要預(yù)留較長(zhǎng)直管段，因此氣體混合工藝將會(huì)占用較大的空間。結(jié)合以上特點(diǎn)，確定從混合器開(kāi)始，氣流方向180°回轉(zhuǎn)，氣體進(jìn)口和混氣出口設(shè)計(jì)在橇體的同一側(cè)。

再考慮寬度方向的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：主要管路的管徑在DN50～DN150之間，總共有4種氣體管路并排安裝；有兩處并聯(lián)管路，分別為DN100的LNG管路和DN50的空氣管路。結(jié)合以上特點(diǎn)，4種氣體管路宜平行布置于一面，兩處并聯(lián)管路宜設(shè)計(jì)為雙層結(jié)構(gòu)，減少寬度空間。最后，寬度宜設(shè)計(jì)為不大于2300mm，減少運(yùn)輸成本。

3.2 管道部分的設(shè)計(jì)

管道設(shè)計(jì)一般遵循以下原則：各標(biāo)準(zhǔn)零部件按國(guó)標(biāo)要求設(shè)計(jì)；管路設(shè)計(jì)按管道的設(shè)計(jì)和驗(yàn)收相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；各零部件和執(zhí)行器件等之間互不干涉；預(yù)留安裝位置及方便操作；各進(jìn)出口的位置尺寸設(shè)計(jì)合理及滿足用戶要求。

本混氣橇按照以上原則，以及依據(jù)本混氣系統(tǒng)的工藝流程原理和整體布局方案，合理設(shè)計(jì)出管路部分的結(jié)構(gòu)，如圖一所示：

下面就本混氣橇分析主要技術(shù)要點(diǎn)：

（1）設(shè)計(jì)需要考慮現(xiàn)場(chǎng)原有設(shè)備的影響。如圖一所示，LNG入口和混氣出口處均加一段彎管，用于避開(kāi)中間和旁邊的干涉物，以最短的路徑接上了原有設(shè)備。而這兩段彎管在制作時(shí)，僅用點(diǎn)焊的方式把彎管和兩端法蘭固定，現(xiàn)場(chǎng)安裝再作準(zhǔn)確的焊接。

（2）混合器前設(shè)計(jì)一個(gè)氣體匯合器，由于LNG管路和空氣管路進(jìn)入的氣體有流量和壓力的差異，LNG氣體的流量相對(duì)較大，為使氣體混合效果良好，匯合器內(nèi)部設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)構(gòu)使空氣較為優(yōu)先進(jìn)入，如圖二所示。

（3）LNG管路經(jīng)調(diào)壓器調(diào)壓后，如需變徑，最佳結(jié)構(gòu)為不加直管段直接變徑。由經(jīng)驗(yàn)所得：如果LNG氣體經(jīng)調(diào)壓器調(diào)壓后，先經(jīng)直管段再變徑，下游LNG氣體將供氣不足或不穩(wěn)定，導(dǎo)致混合氣體熱值偏差較大。

3.3 底座部分的設(shè)計(jì)

橇裝結(jié)構(gòu)的底座最常用的設(shè)計(jì)為槽鋼結(jié)構(gòu)，而槽鋼結(jié)構(gòu)的底座又細(xì)分為邊框C型口向內(nèi)和向外兩種形式。這兩種形式各有優(yōu)缺點(diǎn)：

（1）C型口向內(nèi)：最大的優(yōu)點(diǎn)是外觀好看，吊耳焊接位置牢靠；而缺點(diǎn)有：鋼材下料和焊接不方便，增加鋼材的下料用量，地腳螺栓孔向內(nèi)，安裝不方便。

（2）C型口向外：優(yōu)點(diǎn)是鋼材下料和焊接方便，同時(shí)節(jié)省材料，生產(chǎn)效率更高，地腳螺栓孔向外，安裝方便；而缺點(diǎn)有：外觀沒(méi)那么好看，吊耳焊接位置強(qiáng)度相對(duì)較弱，大橇體需要在吊耳位置的C型口處增加加強(qiáng)板。

對(duì)比兩種形式，選擇C型口向外作為常用設(shè)計(jì)形式。根據(jù)管道結(jié)構(gòu)尺寸，結(jié)合強(qiáng)度要求，底座選用[16槽鋼，材料為Q235-B。底座尺寸為3500*2100（mm）。在設(shè)計(jì)地腳螺栓孔和吊耳時(shí)，需要把兩者錯(cuò)位設(shè)計(jì)，避免重合。

4.總結(jié)

隨著天然氣行業(yè)的發(fā)展，混氣橇的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用將會(huì)更加多樣化，技術(shù)人員應(yīng)進(jìn)一步了解混氣橇的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，適應(yīng)天然氣行業(yè)的發(fā)展潮流。通過(guò)探討本混氣橇的設(shè)計(jì)，希望對(duì)混氣橇的后續(xù)設(shè)計(jì)有一定的導(dǎo)向作用。