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一种用于 天然气燃烧试验的供气系统

阅读：2发布：2021-07-19

专利汇可以提供一种用于天然气燃烧试验的供气系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本申请属于燃烧试验领域，特别涉及一种用于天然气燃烧试验的供气系统。包括第一流量和并联设置的多条第二流路。本申请通过在主路都安装有大流量系数调节阀，支路都安装有小流量系数调节阀，可以对主路上大流量计进行粗调和细调，对支路上小流量计进行细调，流量测量范围广，并且在宽流量范围内对试验状态流量可以精确控制调节，可以满足试验进口参数精度的要求；通过在总进气球阀和进气球阀之间并列有氮气吹扫球阀和氮气系统，在分路电磁阀之前并列有放散球阀、放散阻火器和放散管道，在供气末端分路阻火器之后并列有气体分析球阀和气体分析装置，可以对管道里留存的高压天然气进行卸压和清除，排除安全隐患，安全系数高。，下面是一种用于天然气燃烧试验的供气系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于天然气燃烧试验的供气系统，其特征在于，包括：
第一流路，所述第一流路自上游至下游依次设置有压缩天然气装置、减压装置、总进气球阀(1)、进气球阀(3)、过滤器(4)、紧急切断阀(5)以及总调节阀(6)，所述第一流路的总进气球阀(1)下游与氮气系统连接，所述氮气系统设置有氮气吹扫球阀(2)；
第二流路，所述第二流路并联设置多条，每条所述第二流路均包括第三流路和第四流路，所述第三流路的上游与所述第一流路连接，所述第三流路的下游与所述第四流路连接，其中，
所述第三流路包括并联设置的主路和支路，所述主路自上游至下游依次设置有大流量计前球阀(8)、大流量计(9)、大流量计后球阀(10)以及大流量系数调节阀(15)，所述支路自上游至下游依次设置有小流量计前球阀(11)、小流量计(12)、小流量计后球阀(13)以及小流量系数调节阀(16)，且所述主路的大流量计后球阀(10)下游与所述支路的小流量计后球阀(13)下游通过连通球阀(14)连接；
所述第四流路自上游至下游依次设置有分路电磁阀(18)、单向阀(19)、分路球阀(20)以及分路阻火器(21)，且所述分路电磁阀(18)的上游通过放散球阀(17)与放散阻火器(7)连接。
2.根据权利要求1所述的用于天然气燃烧试验的供气系统，其特征在于，所述压缩天然气装置中的高压气通过减压状将气体压力减压到2.5～5MPa。
3.根据权利要求1所述的用于天然气燃烧试验的供气系统，其特征在于，所述第一流路、所述第三流路的主路和支路、以及所述第四流路上均设置有压力测量仪。
4.根据权利要求1所述的用于天然气燃烧试验的供气系统，其特征在于，所述第二流路包括第二流路A1和第二流路A2，所述第二流路A1和所述第二流路A2并联设置。
5.根据权利要求4所述的用于天然气燃烧试验的供气系统，其特征在于，所述第二流路A1的测量状态流量为100g/s以下所述第二流路A2的测量状态流量为100g/s及以上。
6.根据权利要求1所述的用于天然气燃烧试验的供气系统，其特征在于，所述紧急切断阀(5)具有对所述第一流路的进气远程开启或关闭控制的功能。
7.根据权利要求1所述的用于天然气燃烧试验的供气系统，其特征在于，所述放散球阀(17)与所述放散阻火器(7)之间通过放散管道连接。
8.根据权利要求1所述的用于天然气燃烧试验的供气系统，其特征在于，所述第四流路的下游设置有气体分析装置，所述气体分析装置设置有气体分析球阀(22)。

说明书全文

一种用于天然气燃烧试验的供气系统

技术领域

[0001] 本申请属于燃烧试验领域，特别涉及一种用于天然气燃烧试验的供气系统。

背景技术

[0002] 燃气轮机是继蒸汽轮机和内燃机之后的新一代动力装置，通过燃料在燃烧室内的燃烧，将化学能转化为热能并转变为机械能，推动涡轮做功。燃气轮机具有质量轻、体积小、功率大、启动快、污染小、热效率高、经济性好、可靠性高、寿命长等优势，广泛应用于电力发电、分布式能源、大数据备用电源、天然气管网驱动、舰船动力、坦克动力等军民各领域。随着环境压力的增加和环保意识的增强，世界各国都对燃气轮机提出了越来越严格的污染物
排放要求，针对不同燃机的技术特点，开展喷水降排放和干式低排放燃烧技术的研究，对于实现国产燃气轮机的产业化具有重要意义。

[0003] 现有的天然气等燃料供气系统中，一般都通过一些天然气瓶串联在一起进行供气，燃料流量小，试验持续时间短。同时，由于天然气是一种易燃易爆气体，一些供气系统装置还存在一定的安全隐患。目前随着低排放技术的发展，基础研究试验涉及的范围很广，包括了单管试验、扇形试验和全环试验等，具体包括了点火、熄火、温场和排放等试验项目，故供气系统的流量范围也很广泛，小到1g/s以下，大到每秒几百克甚至上千克，虽然质量流量计的流量范围较广，但也不能将目前试验流量范围全部包括，同时，这也对电动调节阀的调节精度提出很高要求，单一的电动调节阀完全不能对全量程流量进行精确调节。

[0004] 因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。发明内容

[0005] 本申请的目的是提供了一种用于天然气燃烧试验的供气系统，以解决现有技术存在的至少一个问题。

[0006] 本申请的技术方案是：

[0007] 一种用于天然气燃烧试验的供气系统，包括：

[0008] 第一流路，所述第一流路自上游至下游依次设置有压缩天然气装置、减压装置、总进气球阀、进气球阀、过滤器、紧急切断阀以及总调节阀，所述第一流路的总进气球阀下游与氮气系统连接，所述氮气系统设置有氮气吹扫球阀；

[0009] 第二流路，所述第二流路并联设置多条，每条所述第二流路均包括第三流路和第四流路，所述第三流路的上游与所述第一流路连接，所述第三流路的下游与所述第四流路
连接，其中，

[0010] 所述第三流路包括并联设置的主路和支路，所述主路自上游至下游依次设置有大流量计前球阀、大流量计、大流量计后球阀以及大流量系数调节阀，所述支路自上游至下游依次设置有小流量计前球阀、小流量计、小流量计后球阀以及小流量系数调节阀，且所述主路的大流量计后球阀下游与所述支路的小流量计后球阀下游通过连通球阀连接；

[0011] 所述第四流路自上游至下游依次设置有分路电磁阀、单向阀、分路球阀以及分路阻火器，且所述分路电磁阀的上游通过放散球阀与放散阻火器连接。

[0012] 可选地，所述压缩天然气装置中的高压气通过减压状将气体压力减压到2.5～5MPa。

[0013] 可选地，所述第一流路、所述第三流路的主路和支路、以及所述第四流路上均设置有压力测量仪。

[0014] 可选地，所述第二流路包括第二流路A1和第二流路A2，所述第二流路A1和所述第二流路A2并联设置。

[0015] 可选地，所述第二流路A1的测量状态流量为100g/s以下所述第二流路A2的测量状态流量为100g/s及以上。

[0016] 可选地，所述紧急切断阀具有对所述第一流路的进气远程开启或关闭控制的功能。

[0017] 可选地，所述放散球阀与所述放散阻火器之间通过放散管道连接。

[0018] 可选地，所述第四流路的下游设置有气体分析装置，所述气体分析装置设置有气体分析球阀。

[0019] 实用新型至少存在以下有益技术效果：

[0020] 本申请的用于天然气燃烧试验的供气系统，流量测量范围广，并且在宽流量范围内对试验状态流量可以精确控制调节，可以满足试验进口参数精度的要求，同时试验后可
以及时清除掉天然气管道里留存的天然气，排除安全隐患，安全系数高。
附图说明

[0021] 图1是本申请一个实施方式的用于天然气燃烧试验的供气系统示意图。

[0022] 其中：

[0023] 1-总进气球阀、2-氮气吹扫球阀、3-进气球阀、4-过滤器、5-紧急切断阀、6-总调节阀、7-放散阻火器、8-大流量计前球阀、9-大流量计、10-大流量计后球阀、11-小流量计前球阀、12-小流量计、13-小流量计后球阀、14-连通球阀、15-大流量系数调节阀、16-小流量系数调节阀、17-放散球阀、18-分路电磁阀、19-单向阀、20-分路球阀、21-分路阻火器、22-气体分析球阀。

具体实施方式

[0024] 为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请
一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下
面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

[0025] 在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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申请和简化描述，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申请保护
范围的限制。

[0026] 下面结合附图1对本申请做进一步详细说明。

[0027] 本申请提供了一种用于天然气燃烧试验的供气系统，包括：第一流路和第二流路。

[0028] 具体的，如图1所示，第一流路自上游至下游依次设置有压缩天然气装置、减压装置、总进气球阀1、进气球阀3、过滤器4、紧急切断阀5以及总调节阀6，所述第一流路的总进气球阀1下游与氮气系统连接，所述氮气系统设置有氮气吹扫球阀2；第二流路包括并联设
置的多条，每条第二流路均包括第三流路和第四流路，第三流路的上游与第一流路连接，第三流路的下游与第四流路连接，其中，第三流路包括并联设置的主路和支路，主路自上游至下游依次设置有大流量计前球阀8、大流量计9、大流量计后球阀10以及大流量系数调节阀
15，支路自上游至下游依次设置有小流量计前球阀11、小流量计12、小流量计后球阀13以及小流量系数调节阀16，且主路的大流量计后球阀10下游与支路的小流量计后球阀13下游通
过连通球阀14连接；第四流路自上游至下游依次设置有分路电磁阀18、单向阀19、分路球阀
20以及分路阻火器21，且分路电磁阀18的上游通过放散球阀17与放散阻火器7连接。

[0029] 有利的是，在第一流路、第三流路的主路和支路、以及第四流路上均设置有压力测量仪。

[0030] 在本申请的一个实施方式中，在第一流路中，压缩天然气装置的高压气通过减压装置将气体压力减压到2.5～5MPa，具体压力可以根据试验需求调试，减压后的天然气通过管道进入到试验厂房，首先经过总进气球阀1，之后依次流经进气球阀3、过滤器4、紧急切断阀5以及总调节阀6。过滤器4用于过滤掉气体中的杂质，紧急切断阀5具有对第一流路的进
气远程开启或关闭控制的功能，总调节阀6用于对气体做初步的调节。经过总调节阀6之后，管路一分为二，分为两条并联的第二流路，分别是第二流路A1和第二流路A2，每条第二流路均包括第三流路和第四流路，第三流路又分为并联的两路，即A1路分为A1主路和A1支路，A2路分为A2主路和A2支路，A1主路和A2主路自上游至下游依次设置有大流量计前球阀8、大流量计9、大流量计后球阀10以及大流量系数调节阀15，A1支路和A2支路自上游至下游依次设置有小流量计前球阀11、小流量计12、小流量计后球阀13以及小流量系数调节阀16，其中，A1、A2主路的大流量计后球阀10下游与对应A1、A2支路的小流量计后球阀13下游通过连通
球阀14连接。第四流路自上游至下游依次设置有分路电磁阀18、单向阀19、分路球阀20以及分路阻火器21，且电磁阀18的上游通过放散球阀17与放散阻火器7连接，放散球阀17与放散阻火器7之间通过放散管道连接。分路电磁阀18的作用是开启或关闭管道气体的供给，单向阀19的作用是防止气体反向流动，分路球阀20和分路阻火器21的作用是阻止火焰传播，放
散球阀17和放散阻火器7的作用是对管路进行卸压。此外，气体经过分路阻火器21后进入气体分析装置，该气体分析装置设置有气体分析球阀22。

[0031] 本申请的用于天然气燃烧试验的供气系统中，每条第二流路上设置的元件相同，但是流量计的流量范围和调节阀的调节范围可以不同。本实施例中，第二流路包括第二流
路A1和第二流路A2，其中，第二流路A1测量状态流量为100g/s以下，第二流路A2测量状态流量为100g/s及以上，第二流路A2和第二流路A1的原理和功能一样，只是流量大小不一样。进一步，本实施例中，第二流路A2主路测量100g/s及以上的大流量，第二流路A2支路测量
100g/s及以上的小流量，具体数值和试验以及相配置的流量计有关。通过第二流路A1主路
和支路，以及第二流路A2主路和支路上4个流量计处于并列关系，且每个流量计流量范围不同，本申请的用于天然气燃烧试验的供气系统具体流量范围可以小到1g/s以下，也可以大
到每秒几百克甚至上千克，可以满足单管试验、扇形试验和全环试验。

[0032] 根据本申请的用于天然气燃烧试验的供气系统，以第二流路A1为例，能够实现其效果的具体实施方式包括：

[0033] 方案1：大流量测量和粗调节(适用于试验状态跨度比较大的情况，比如一个状态流量为60g/s，下一个状态流量为75g/s，只需要粗调节即可调出试验状态)：关闭第二流路A1的小流量计前球阀11、小流量计后球阀13、连通球阀14以及小流量系数调节阀16，由第一流路传输来的天然气依次经过大流量计前球阀8、大流量计9、大流量计后球阀10、大流量系数调节阀15(阀门的流量系数是指单位时间内，在测试条件中管道保持恒定压力，管道介质流经阀门的体积流量或质量流量，即阀门的最大流通能力)，可以对管道大流量进行粗调
节，气体之后依次经过分路电磁阀18、单向阀19、分路球阀20、分路阻火器21，最后进入到试验件。

[0034] 方案2：大流量测量和细调节(适用于试验状态跨度比较小的情况，比如一个状态流量为60g/s，下一个状态流量为60.6g/s，通过粗调节不能够调出试验状态，需要配合小流量系数的调节阀进行细调节)：关闭第二流路A1的小流量计前球阀11、小流量计后球阀13，由第一流路传输来的天然气依次经过大流量计前球阀8、大流量计9、大流量计后球阀10、大流量系数调节阀15，天然气同时也经过连通球阀14和小流量系数调节阀16，大流量系数调
节阀15和小流量系数调节阀16通过连通球阀14处于并列关系，经大流量系数调节阀15和小
流量系数调节阀16的气体合并后依次经过分路电磁阀18、单向阀19、分路球阀20、分路阻火器21，最后进入到试验件。

[0035] 方案3：小流量测量和细调节(适用于试验状态很小的情况，比如状态流量为2g/s，通过大流量系数调节阀不能够调出试验状态，大流量系数调节阀动一下，状态流量可能直接为10g/s，调不出小流量，故小流量测量只能通过小流量系数的调节阀进行细调节)：关闭第二流路A1的大流量计前球阀8、大流量计后球阀10、连通球阀14以及大流量系数调节阀
15，由第一流路传输来的天然气依次经过小流量计前球阀11、小流量计12、小流量计后球阀
13以及小流量系数调节阀16，对管道小流量进行细调节后，气体经过分路电磁阀18、单向阀
19、分路球阀20、分路阻火器21，最后进入到试验件。

[0036] 有利的是，本申请的用于天然气燃烧试验的供气系统在试验结束后，可以通过放散球阀17、放散阻火器7和放散管道可以对管道里留存的高压天然气进行卸压，氮气吹扫球阀2、氮气系统和气体分析球阀22、气体分析装置可以将管道里留存的天然气清除干净。试验结束后，关闭第一流路的总进气球阀1，压缩天然气装置可以撤离掉，同时第四流路的分路电磁阀18直接关闭，管道里留存的天然气压力仍然很高，大约有2Mpa，首先打开放散球阀
17，管道里留存的天然气通过放散阻火器7放散到室外大气中，将管道里留存的天然气压力卸掉。然后关闭放散球阀17，打开氮气吹扫球阀2，并且打开管道上所有阀门，并同时打开气体分析球阀22，将管道里留存的天然气通过氮气吹扫全部吹除掉，从而消除安全隐患。打开气体分析球阀22的作用是使少量的气体通过气体分析装置进而实时监测分析管道里的气
体成分，当测量的气体成分不包含甲烷，即可关闭氮气吹扫球阀2，气体分析球阀22以及管道上所有的阀门。

[0037] 本申请的用于天然气燃烧试验的供气系统，在试验刚开始准备点火时，也需要打开气体分析球阀22，其作用是使少量的气体通过气体分析装置进而实时监测分析管道里的
气体成分，当测量的气体成分不包含氮气时，即可关闭气体分析球阀22，调节到点火状态进行点火。

[0038] 本申请的用于天然气燃烧试验的供气系统，通过在第三流路主路都安装有大流量系数调节阀15，支路都安装有小流量系数调节阀16，并且大流量系数调节阀15和小流量系
数调节阀16通过连通球阀14处于并列关系，可以对主路上大流量计9进行粗调和细调，对支路上小流量计12进行细调，流量测量范围广，并且在宽流量范围内对试验状态流量可以精
确控制调节，可以满足试验进口参数精度的要求；通过在总进气球阀1和进气球阀3之间并
列有氮气吹扫球阀2和氮气系统，在分路电磁阀18之前并列有放散球阀17、放散阻火器7和
放散管道，在供气末端分路阻火器21之后并列有气体分析球阀22和气体分析装置，可以对
管道里留存的高压天然气进行卸压和清除，排除安全隐患，安全系数高。

[0039] 以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为
准。

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