专利名称：一种气体减压加热设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种气体减压加热设备。
背景技术：
由于气体属于可压流体，压缩气体如压缩天然气从高压到低压，根据气体状态方程和热力学第一、第二定律，天然气本身的温度一定会下降。所以进行减压后流入下游的低压天然气的温度比降压前的高压天然气温度要低，温度降低程度与焦耳-汤姆逊节流效应是ー样的。在天然气调压吋，压カ每降O. IMPa，温度就会降低约0.6°C，目前压缩天然气(也叫CNG)调压，一般是从20MPa减压到O. 1-2. 5MPa，减压后温度降低剧烈，对下游管道和阀门会产生可怕的影响。管道天然气一般是从4-12MPa减压到O. 3-2. 5MPa，这个减压过程也会造成下游管道和阀门温度过低。天然气在输送过程中，都会有多次的加压、减压，在减压过 程中，会造成气流温度骤降，可能会造成下游低压气体输出管道阀门冻堵或者冻裂而出现安全事故。现有的解决技术主要有两种ー种是在调压站建热水锅炉，对减压的燃气用热水加热，一种是用电加热。无论哪种加热方式都会耗损巨大的额外的能源。中国专利CN201547495U公开了ー种利用涡流管进行减压加热的压缩天然气供气装置，压缩天然气经过涡流管减压并分离成两股气流ー股为涡流冷流，ー股为涡流热流，涡流热流通过换热器预热减压前的压缩天然气，涡流冷流直接排到下游管道。这种方案虽然利用压缩天然气自身产生的涡流热流对压缩天然气加热，解决了压缩天然气减压前预热的问题，但是没有解决下游低压气体输出管道和阀门冻堵或者冻裂的问题。如图I所述，涡流管10的工作原理如下高压气体由进气嘴110流入环形气室120，通过喷嘴130喷入涡流器旋转腔140并在其中做高速旋转运动，通过内外气体能量交换，外部热气流经热流输出管50从热流出ロ流出，内部冷气流经涡流器旋转腔140从冷流出ロ流出。通过旋转调节热流阀510可以调节冷热气流比例和温度。根据能量守恒定律，虽然通过涡流管产生了热能，但同时也产生了冷能，这个过程中进入涡流管的天然气可以看成一个系统，冷流和热流都是这个系统内部能量转化的产物，这个系统并没有从外界获得能量，只是系统内部的能量转化，因此最终输出的低压气体温度低于减压前气体，上述方案里然加热了高压气体，但是气体减压后的温度也会骤降，也会造成下游低压气体输出管道和阀门的冻堵或冻裂。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种气体减压后的温度不低于减压前的温度、不耗费任何额外的能量、节能减排、安全性高的气体减压加热设备。为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种气体减压加热设备，包括涡流管、将高压气体引入到所述涡流管的高压管道、以及低压管道，经过所述涡流管后高压气体降压变成低压气体排入所述低压管道，所述涡流管连接有冷流输出管、以及热流输出管，所述涡流管上设有与所述高压管道连通泄压喷嘴，所述气体减压加热设备还包括取冷设备、以及将所述涡流管产生的涡流热流部分热能传导至所述泄压喷嘴的传热件；所述取冷设备设置在所述冷流输出管上，所述冷流输出管的一端与所述涡流管连接，另一端与所述热流输出管连通；所述冷流输出管与所述热流输出管的连通处与所述低压管道连通。其中，所述高压管道沿气流方向依次设置有高压球阀和控制高压气体气流量的控制组件，所述低压管道上设有检测低压管道内压カ并将压カ信号传递给所述控制组件的压カ传感器。其中，所述控制组件为切断阀、或者为切断阀与调节阀的组合。其中，所述取冷设备为散热器或换热器。其中，所述热流输出管上设有控制热流流量的调节阀。其中，所述低压管道上设有低压球阀和安全阀。其中，所述热流输出管外设有保温层。其中，所述传热件为热管、或者为传输热气的管道。本实用新型提供的气体减压加热设备，通过传热件来对泄压喷嘴进行加热，避免泄压喷嘴发生冻堵的现象；涡流冷流通过通过冷流输出管进入取冷设备，冷量得到充分利用后，温度上升，再与涡流热气混合，排入下游低压管道，最終使排出的低压气体的温度不低于减压前的气体，比热水锅炉和电加热大幅度节能，提高了安全性，而且大幅度节省原材料与投资，节能的同时又用润流冷能生产出有价高经济价值的产品，更进ー步达到节能循环经济的要求。
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，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I是涡流管的结构示意图；图2是本实用新型实施方式提供的气体减压加热设备的示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。请參阅图2，本实用新型实施方式提供的一种气体减压加热设备，包括涡流管I、将高压气体引入到涡流管的高压管道2、以及低压管道3，经过涡流管I后高压气体降压变成的低压气体排入低压管道3。涡流管连接有冷流输出管4、以及热流输出管5，涡流管I上设有与高压管道2连通的泄压喷嘴10。气体减压加热设备还包括设置在冷流输出管4上的取冷设备7以及将所述涡流管I产生的涡流热流部分热能传导至泄压喷嘴10的传热件6，其中，取冷设备7设置在冷流输出管4上，冷流输出管4的一端与涡流管I连接，另一端与热流输出管5连通；冷流输出管4与热流输出管5的连通处与低压管道3连通。如图2所示，高压气体进入涡流管I，通过泄压喷嘴10加速到当地声速左右的气流速度，然后在涡流管I内部产生高速旋转气流，得到两股气流涡流冷流和涡流热流，井分别通过冷流输出管4和热流输出管5输出。涡流热流的热能分成两部分，一小部分通过传热件6加热泄压喷嘴10，另一部分通过热流输出管5排入下游低压管道3，为了保持涡流热气的热量，在热气流流过热流输出管5外设有保温层(图中未示出)。在本实施例中，优选地传热件6为热管，通过热管将涡流热流的部分热能引导至泄压喷嘴10处来加热泄压喷嘴10。此处作为另外的实施例，传热件6也可以为传输热气的管道，直接把部分涡流热流的热气引导泄压喷嘴处10处，对其进行加热。具体实施过程中，传热件6可以直接连接在涡流管I的涡流热流输出ロ处，也可以连接在热流输出管5上。由于高压气体在泄压喷嘴10处达到很高的流速，所以气体会降温，通过传热件6来对泄压喷嘴10进行加热，避免泄压喷嘴10发生冻堵的现象。涡流冷流通过通过冷流输出管4经过取冷设备7，冷量得到充分利用后，涡流冷流温度上升，再与涡流热气混合，排入下游的低压管道3。涡流冷流通过取冷设备7，取冷设备7为散热器或换热器等设备，冷量可以得到充分的利用，冷量可以利用取冷设备7供给周边的空调、冷库、啤酒厂等冷能用户，还可以利用冷能生产产品，比如冰、干冰等；冷能也可以通过取冷设备7直接散到大气中，无论什么 方式当冷能取走后，涡流冷流的温度会上升，与涡流热流混合后都会不低于减压前的温度达到不耗费任何额外能源就能加热减压后的气体的目的，同时冷能得到利用达到节能减排的效果。在本实施例中，为了便于控制减压加热过程，高压管道2沿气流方向依次设置有高压球阀21和控制高压气体气流量的控制组件，低压管道3上设有检测低压管道3内压カ并将压力信号传递给控制组件的压カ传感器32，在本实施例中，控制组件为切断阀22，同吋，控制组件也可为切断阀22与调节阀的组合，或者其他形式的控制组件。低压管道3上还设有低压球阀31和安全阀33，以提高整个设备的安全性能。热流输出管5上设有控制热流流量的调节阀51，以便于调节冷热气流比例和温度。本实用新型的气体减压加热设备中涡流冷流利用取冷设备7升温，再使涡流冷流与涡流热流汇合，最終使排出的低压气体的温度不低于减压前的气体，比热水锅炉和电加热大幅度节能，提高了安全性，而且大幅度节省原材料与投资，节能的同时又用涡流冷流生产出有价高经济价值的产品，更进ー步达到节能循环经济的要求。下面是ー个利用本实用新型的气体减压加热设备对高压气体进行处理的具体算例高压天然气入口压カ为6. 8MPa，温度为7 °C，通过涡流管I减压到O. 4MPa，同时产生涡流冷流和涡流热流，涡流冷流和涡流热流的流量比例为6 4，涡流冷流温度为_52°C，热流温度为20°C，通过取冷设备7对涡流冷流进行取冷，使涡流冷流的温度升高到5. 6°C，取冷后的冷流与热流混合排入下游的低压管道3，混合后的温度为11°C。另ー个具体算例高压天然气入口压カ为2.4MPa，温度为7 °C，通过涡流管I减压到O. 4MPa，同时产生涡流冷流和涡流热流，涡流冷流和涡流热流的流量比例为6 : 4，冷流温度为-31. 7°C，热流温度为40. 6°C，通过取冷设备7对涡流冷流进行取冷，使涡流冷流的温度升高到5. 6°C，取冷后的冷流与热流混合排入下游的低压管道3，混合后的温度为19. 6で。相应地，本实用新型还提供了 ー种气体减压加热方法，采用上述气体减压加热设备，通过高压管道2、泄压喷嘴10将高压气体引入涡流管1，利用涡流管I将高压气体减压产生涡流热流和涡流冷流，其中，涡流冷流经冷流输出管4通过取冷设备7升温，在取冷设备7处冷量得到充分利用后，涡流冷流温度上升，再与涡流热气混合，混合后的低压气体温度会不低于减压前的温度，达到不耗费任何额外能源就能加热减压后的气体的目的，比热水锅炉和电加热大幅度节能，提高了安全性，而且大幅度节省原材料与投资；取冷设备7使冷能得到利用，生产出有价高经济价值的产品，更进ー步达到节能循环经济的要求。通过传热件6将涡流热流的一部分热能传导到涡流管I的泄压喷嘴10处，以对泄压喷嘴10进行加热，避免该部位发生冻堵的现象；另一部分热能伴随涡流热流通过热流输出管5与升温后的涡流冷流汇合后，由低压管道3输出低压气体。同时，对涡流管排出的涡流热流进行保温处理，例如在热气流流过热流输出管5外设置保温层，以保持涡流热气的热量。通过设置在低压管道3上的压カ传感器32检测低压气体的压カ，并将压力信号传递给控制高压气体气流量的控制组件，控制组件设在输入高压气体的高压管道2上，以便于控制减压加热过程，提高整个设备的安全性能。在本实施例中，控制组件为切断阀22，同 吋，控制组件也可为切断阀22与调节阀的组合，或者其他形式的控制组件。以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种气体减压加热设备，包括涡流管、将高压气体引入到所述涡流管的高压管道、以及低压管道，经过所述涡流管后高压气体降压变成低压气体排入所述低压管道，所述涡流管连接有冷流输出管、以及热流输出管，其特征在于，所述涡流管上设有与所述高压管道连通的泄压喷嘴，所述气体减压加热设备还包括取冷设备、以及将所述涡流管产生的涡流热流部分热能传导至所述泄压喷嘴的传热件；所述取冷设备设置在所述冷流输出管上，所述冷流输出管的一端与所述涡流管连接，另一端与所述热流输出管连通；所述冷流输出管与所述热流输出管的连通处与所述低压管道连通。
2.根据权利要求I所述的气体减压加热设备，其特征在于，所述高压管道沿气流方向依次设置有高压球阀和控制高压气体气流量的控制组件，所述低压管道上设有检测低压管道内压カ并将压カ信号传递给所述控制组件的压カ传感器。
3.根据权利要求2所述的气体减压加热设备，其特征在于，所述控制组件为切断阀、或者为切断阀与调节阀的组合。
4.根据权利要求I所述的气体减压加热设备，其特征在于，所述取冷设备为散热器或换热器。
5.根据权利要求I所述的气体减压加热设备，其特征在于，所述热流输出管上设有控制热流流量的调节阀。
6.根据权利要求I所述的气体减压加热设备，其特征在于，所述低压管道上设有低压球阀和安全阀。
7.根据权利要求I所述的气体减压加热设备，其特征在于，所述热流输出管外设有保温层。
8.根据权利要求I所述的气体减压加热设备，其特征在于，所述传热件为热管、或者为传输热气的管道。
专利摘要本实用新型公开了一种气体减压加热设备，包括涡流管、高压管道、以及低压管道，涡流管连接有冷流输出管以及热流输出管，涡流管上设有泄压喷嘴，该设备还包括设置在所述冷流输出管上的取冷设备、以及传热件，冷流输出管的一端与涡流管连接，另一端与热流输出管连通并与低压管道连通。通过传热件对泄压喷嘴进行加热，避免发生冻堵；涡流冷流通过取冷设备升温，再与涡流热气混合，使排出的低压气体温度上升，无需额外能源；同时利用取冷设备生产出其他产品，实现节能循环经济。
文档编号F17D3/01GK202484597SQ20122006329
公开日2012年10月10日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者方思睿, 杜岳, 邢小月 申请人:深圳市力科气动科技有限公司