本發(fā)明涉及一種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)燃料氣的熱值和華白指數(shù)調(diào)節(jié)裝置及方法。
背景技術(shù)：
：燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)通常采用管輸天然氣、氣化后的液化天然氣、氣化后的液化石油氣、高爐氣、焦?fàn)t煤氣等燃料氣中的一種或多種混合作為其動(dòng)力能源。然而就選定的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)而言，由于其燃料噴嘴面積、噴嘴前后燃燒的壓比和燃燒狀況的設(shè)計(jì)是針對(duì)某一具體壓力和熱值的燃料來設(shè)計(jì)的，因而一旦設(shè)計(jì)和制造完成，其允許燃料熱值變化的范圍是有限的。燃料熱值過大的變化，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率、排放煙氣、熱部件壽命和燃燒的穩(wěn)定都會(huì)造成影響，有時(shí)就不得不通過更換燃燒控制系統(tǒng)的硬件來滿足要求。對(duì)于一個(gè)給定的燃料燃燒系統(tǒng)，通常采用華白指數(shù)wi(wobbeindex)來衡量燃料熱值的可變化范圍。發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)是有一定壓力的，為了確保燃料以一定流量和速度噴入燃燒室，燃料噴嘴的入口處必須具有一定的壓力，過高或過低都會(huì)使燃燒室內(nèi)的火焰偏離設(shè)計(jì)區(qū)域，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，甚至對(duì)熱部件造成損失。另外在不同的運(yùn)行工況下，燃燒室內(nèi)的壓力是不同的，這就要求進(jìn)入燃燒室燃料的壓力也相應(yīng)變化，因此發(fā)動(dòng)機(jī)自帶的燃料模塊在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的控制下，一直對(duì)進(jìn)入燃燒室的燃料壓力進(jìn)行著調(diào)節(jié)。為確保發(fā)動(dòng)機(jī)自帶的燃料模塊在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的控制下能正常工作，同時(shí)考慮到管道、過濾器、加熱器等設(shè)備造成的壓降，因此對(duì)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃料模塊前的燃料氣壓力有著穩(wěn)定的要求。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種多功能處理、能夠調(diào)節(jié)和控制熱值以及華白指數(shù)、安全可靠、操作便利的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)燃料氣的熱值和華白指數(shù)調(diào)節(jié)裝置及方法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)燃料氣的熱值和華白指數(shù)調(diào)節(jié)裝置，它包括高熱值燃?xì)馓幚硐到y(tǒng)、低熱值燃?xì)馓幚硐到y(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)馓幚硐到y(tǒng)，所述的高熱值燃?xì)馓幚硐到y(tǒng)包括加熱前分流系統(tǒng)a、加熱器a6和加熱后分流系統(tǒng)a，加熱前分流系統(tǒng)a內(nèi)分為前支路通路a1和前支路通路a2，前支路通路a1和前支路通路a2的結(jié)構(gòu)組成相似且為并聯(lián)關(guān)系，前支路通路a1包括切斷閥a1a、過濾器a2a、流量計(jì)a3a、流量控制閥a4a和熱值儀a35a，切斷閥a1a、過濾器a2a、流量計(jì)a3a、流量控制閥a4a依次首尾連接，熱值儀a35a的進(jìn)口管路t1連通于過濾器a2a與流量計(jì)a3a之間的管路中，熱值儀a35a在切斷閥a1a與流量控制閥a4a之間的管路上連接有多個(gè)測(cè)點(diǎn)；所述的加熱器a6的進(jìn)口與流量控制閥a4a的出口連接；所述的加熱后分流系統(tǒng)a包括后支路通路a1和后支路通路a2，后支路通路a1和后支路通路a2的結(jié)構(gòu)和組成相似且為并聯(lián)關(guān)系，所述的后支路通路a1包括切斷閥a9a、聯(lián)鎖切斷閥a10a、調(diào)壓器a11a、調(diào)節(jié)閥a12a、測(cè)壓儀a55a和切斷閥a16a，切斷閥a9a、聯(lián)鎖切斷閥a10a、調(diào)壓器a11a、調(diào)節(jié)閥a12a和切斷閥a16a依次首尾連接，測(cè)壓儀a55a在調(diào)節(jié)閥a12a和切斷閥a16a之間的管路上連接有多個(gè)測(cè)點(diǎn)，切斷閥a9a的進(jìn)口與加熱器a6的出口連接，切斷閥a16a的出口與止回閥a18的進(jìn)口連接；所述的發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)馓幚硐到y(tǒng)包括混合器19和熱值儀20，混合器19的進(jìn)口與止回閥a18的出口連接，混合器19的出口與發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)夤艿肋B接，熱值儀20在發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)夤艿郎线B接有多個(gè)測(cè)點(diǎn)；所述的高熱值燃?xì)馓幚硐到y(tǒng)和低熱值燃?xì)馓幚硐到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成相似且為并聯(lián)關(guān)系，高熱值燃?xì)馓幚硐到y(tǒng)和低熱值燃?xì)馓幚硐到y(tǒng)對(duì)應(yīng)部件的標(biāo)號(hào)分別以首字母a和b區(qū)分。進(jìn)一步地，所述的前支路通路a1和前支路通路a2、后支路通路a1和后支路通路a2均根據(jù)實(shí)際需要單獨(dú)設(shè)置或共同組合設(shè)置。進(jìn)一步地，所述的切斷閥a16a與止回閥a18之間的管路上連接安裝有熱值反饋閥a17，熱值反饋閥a17與加熱器a6連接。進(jìn)一步地，所述的過濾器a2a為管道式過濾器或容器式過濾器，能夠過濾99％以上的直徑不大于1μm的固體顆粒。進(jìn)一步地，所述的流量計(jì)a3a為質(zhì)量流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)或皮托流量計(jì)，能夠測(cè)量密度和流量。進(jìn)一步地，所述的加熱器a6為管殼式熱交換器、板片式熱交換器或繞管式熱交換器；加熱器a6上設(shè)有溫度控制閥a8。進(jìn)一步地，所述的止回閥a18為升降式止回閥、旋啟式止回閥或蝶式止回閥。一種使用本發(fā)明所述的裝置進(jìn)行燃料氣的熱值和華白指數(shù)調(diào)節(jié)的方法，它包括以下實(shí)施步驟：s1、高熱值燃?xì)獾臒嶂嫡{(diào)整：高熱值燃?xì)馔ㄈ敫邿嶂等細(xì)馓幚硐到y(tǒng)中，經(jīng)過加熱前分流系統(tǒng)a、加熱器a6和加熱后分流系統(tǒng)a形成壓力穩(wěn)定、溫度穩(wěn)定的燃?xì)?，匯合至止回閥a18并通入到混合器19中；s2、低熱值燃?xì)獾臒嶂嫡{(diào)整：低熱值燃?xì)馔ㄈ敫邿嶂等細(xì)馓幚硐到y(tǒng)中，經(jīng)過加熱前分流系統(tǒng)b、加熱器b6和加熱后分流系統(tǒng)b形成壓力穩(wěn)定、溫度穩(wěn)定的燃?xì)猓瑓R合至止回閥b18并通入到混合器19中；s3、華白指數(shù)的計(jì)算：利用流量計(jì)a3a/a3b、流量計(jì)b3a/b3b分別測(cè)量出高熱值燃?xì)?、低熱值燃?xì)獾牧髁亢兔芏龋跓嶂祪xa35a/a35b、熱值儀b35a/b35b中分別測(cè)量出高熱值燃?xì)狻⒌蜔嶂等細(xì)獾臒嶂?，通過通過plc或dcs的編程運(yùn)算，分別計(jì)算出高、低熱值燃?xì)獾娜A白指數(shù)a1、b1，在熱值儀20中測(cè)量出混合后的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)燃料氣的熱值，計(jì)算出其華白指數(shù)w1；s4、華白指數(shù)的調(diào)整和修正：將華白指數(shù)w1與規(guī)定值進(jìn)行對(duì)比，分別調(diào)整高、低熱值燃?xì)獾牧髁浚沟没旌虾蟮娜細(xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)燃料氣的華白指數(shù)在規(guī)定值的范圍之內(nèi)，對(duì)一個(gè)給定的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，在高、低熱值燃?xì)饨o定的條件下，采用修正華白指數(shù)mwi來衡量氣體燃料熱值的可變化范圍，修正華白指數(shù)mwi的計(jì)算式為：式中：lhv為燃料氣的低位熱值，單位：btu/scf(1mj/nm3＝26.83919btu/scf)；mwgas為燃料氣的相對(duì)分子質(zhì)量；28.96為空氣的相對(duì)分子質(zhì)量；tgas為燃料氣溫度，單位：蘭氏度°r，°r＝°f+459.67，°f為華氏度，°f＝32+℃×1.8；sg為燃料氣密度與空氣密度之比；調(diào)整高、低熱值燃?xì)獾幕旌吓浔?、壓力以及混合燃料氣的溫度、壓力均可?shí)現(xiàn)對(duì)華白指數(shù)的調(diào)整和修正。進(jìn)一步地，對(duì)于步驟s1和s2，高熱值燃?xì)?、低熱值燃?xì)饩鶠橐还苫旌匣蚨喙苫旌?。進(jìn)一步地，對(duì)于步驟s4，還包括發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)混合燃料氣的溫度的反饋調(diào)節(jié)步驟：利用發(fā)動(dòng)機(jī)的煙氣余熱對(duì)混合燃料氣的溫度進(jìn)一步調(diào)整。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明所述的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)燃料氣的熱值和華白指數(shù)調(diào)節(jié)裝置及方法具有多功能處理、能夠調(diào)節(jié)和控制熱值以及華白指數(shù)、安全可靠的特點(diǎn)，本發(fā)明主要針對(duì)兩股及兩股以上高、低熱值燃?xì)膺M(jìn)行混合時(shí)，對(duì)各股燃?xì)膺M(jìn)行機(jī)械雜質(zhì)過濾、流量調(diào)節(jié)和計(jì)量、熱值和華白指數(shù)檢測(cè)計(jì)量、加熱、壓力調(diào)節(jié)和切斷等，并控制各股燃?xì)饣旌虾蟮幕旌先細(xì)獾膲毫?、控制和調(diào)節(jié)其熱值和華白指數(shù)，保證進(jìn)入燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)饽K的燃料氣符合發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)饧夹g(shù)要求，功能處理多，控制和調(diào)節(jié)有效方便，裝置設(shè)備整體安全可靠。2、本發(fā)明所述的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)燃料氣的熱值和華白指數(shù)調(diào)節(jié)裝置及方法還公開了一種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)燃料氣的熱值和華白指數(shù)調(diào)節(jié)方法，可由一個(gè)人獨(dú)立完成調(diào)節(jié)工作，不需要多名人員的共同參與，因而可以節(jié)省人工；另外，本方法僅存在系統(tǒng)誤差和讀數(shù)測(cè)量?jī)x的誤差，消除了傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方法中的人為誤差，測(cè)量精度得到大幅度提高，同時(shí)，操作便利。附圖說明圖1為本發(fā)明所述的裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所述的前支路通路a1和前支路通路a2單獨(dú)設(shè)置時(shí)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明所述的方法的實(shí)施步驟流程示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。如圖1所示，一種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)燃料氣的熱值和華白指數(shù)調(diào)節(jié)裝置，它包括高熱值燃?xì)馓幚硐到y(tǒng)、低熱值燃?xì)馓幚硐到y(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)馓幚硐到y(tǒng)，所述的高熱值燃?xì)馓幚硐到y(tǒng)包括加熱前分流系統(tǒng)a、加熱器a6和加熱后分流系統(tǒng)a，加熱前分流系統(tǒng)a內(nèi)分為前支路通路a1和前支路通路a2，前支路通路a1和前支路通路a2的結(jié)構(gòu)組成相似且為并聯(lián)關(guān)系，前支路通路a1包括切斷閥a1a、過濾器a2a、流量計(jì)a3a、流量控制閥a4a和熱值儀a35a，切斷閥a1a、過濾器a2a、流量計(jì)a3a、流量控制閥a4a依次首尾連接，熱值儀a35a的進(jìn)口管路t1連通于過濾器a2a與流量計(jì)a3a之間的管路中，熱值儀a35a在切斷閥a1a與流量控制閥a4a之間的管路上連接有多個(gè)測(cè)點(diǎn)；所述的加熱器a6的進(jìn)口與流量控制閥a4a的出口連接；所述的加熱后分流系統(tǒng)a包括后支路通路a1和后支路通路a2，后支路通路a1和后支路通路a2的結(jié)構(gòu)和組成相似且為并聯(lián)關(guān)系，所述的后支路通路a1包括切斷閥a9a、聯(lián)鎖切斷閥a10a、調(diào)壓器a11a、調(diào)節(jié)閥a12a、測(cè)壓儀a55a和切斷閥a16a，切斷閥a9a、聯(lián)鎖切斷閥a10a、調(diào)壓器a11a、調(diào)節(jié)閥a12a和切斷閥a16a依次首尾連接，測(cè)壓儀a55a在調(diào)節(jié)閥a12a和切斷閥a16a之間的管路上連接有多個(gè)測(cè)點(diǎn)，切斷閥a9a的進(jìn)口與加熱器a6的出口連接，切斷閥a16a的出口與止回閥a18的進(jìn)口連接；所述的發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)馓幚硐到y(tǒng)包括混合器19和熱值儀20，混合器19的進(jìn)口與止回閥a18的出口連接，混合器19的出口與發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)夤艿肋B接，熱值儀20在發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)夤艿郎线B接有多個(gè)測(cè)點(diǎn)；所述的高熱值燃?xì)馓幚硐到y(tǒng)和低熱值燃?xì)馓幚硐到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成相似且為并聯(lián)關(guān)系，高熱值燃?xì)馓幚硐到y(tǒng)和低熱值燃?xì)馓幚硐到y(tǒng)對(duì)應(yīng)部件的標(biāo)號(hào)分別以首字母a和b區(qū)分。進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述的前支路通路a1和前支路通路a2、后支路通路a1和后支路通路a2均根據(jù)實(shí)際需要單獨(dú)設(shè)置或共同組合設(shè)置；所述的切斷閥a16a與止回閥a18之間的管路上連接安裝有熱值反饋閥a17，熱值反饋閥a17與加熱器a6連接；所述的過濾器a2a為管道式過濾器或容器式過濾器，能夠過濾99％以上的直徑不大于1μm的固體顆粒；所述的流量計(jì)a3a為質(zhì)量流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)或皮托流量計(jì)，能夠測(cè)量密度和流量；所述的加熱器a6為管殼式熱交換器、板片式熱交換器或繞管式熱交換器；加熱器a6上設(shè)有溫度控制閥a8；所述的止回閥a18為升降式止回閥、旋啟式止回閥或蝶式止回閥。如圖2所示，一種使用本發(fā)明所述的裝置進(jìn)行燃料氣的熱值和華白指數(shù)調(diào)節(jié)的方法，它包括以下實(shí)施步驟：s1、高熱值燃?xì)獾臒嶂嫡{(diào)整：高熱值燃?xì)馔ㄈ敫邿嶂等細(xì)馓幚硐到y(tǒng)中，經(jīng)過加熱前分流系統(tǒng)a、加熱器a6和加熱后分流系統(tǒng)a形成壓力穩(wěn)定、溫度穩(wěn)定的燃?xì)?，匯合至止回閥a18并通入到混合器19中；s2、低熱值燃?xì)獾臒嶂嫡{(diào)整：低熱值燃?xì)馔ㄈ敫邿嶂等細(xì)馓幚硐到y(tǒng)中，經(jīng)過加熱前分流系統(tǒng)b、加熱器b6和加熱后分流系統(tǒng)b形成壓力穩(wěn)定、溫度穩(wěn)定的燃?xì)?，匯合至止回閥b18并通入到混合器19中；s3、華白指數(shù)的計(jì)算：利用流量計(jì)a3a/a3b、流量計(jì)b3a/b3b分別測(cè)量出高熱值燃?xì)?、低熱值燃?xì)獾牧髁亢兔芏龋跓嶂祪xa35a/a35b、熱值儀b35a/b35b中分別測(cè)量出高熱值燃?xì)狻⒌蜔嶂等細(xì)獾臒嶂?，通過通過plc或dcs的編程運(yùn)算，分別計(jì)算出高、低熱值燃?xì)獾娜A白指數(shù)a1、b1，在熱值儀20中測(cè)量出混合后的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)燃料氣的熱值，計(jì)算出其華白指數(shù)w1；s4、華白指數(shù)的調(diào)整和修正：將華白指數(shù)w1與規(guī)定值進(jìn)行對(duì)比，分別調(diào)整高、低熱值燃?xì)獾牧髁?，使得混合后的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)燃料氣的華白指數(shù)在規(guī)定值的范圍之內(nèi)，對(duì)一個(gè)給定的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，在高、低熱值燃?xì)饨o定的條件下，采用修正華白指數(shù)mwi來衡量氣體燃料熱值的可變化范圍，修正華白指數(shù)mwi的計(jì)算式為：式中：lhv為燃料氣的低位熱值，單位：btu/scf(1mj/nm3＝26.83919btu/scf)；mwgas為燃料氣的相對(duì)分子質(zhì)量；28.96為空氣的相對(duì)分子質(zhì)量；tgas為燃料氣溫度，單位：蘭氏度°r，°r＝°f+459.67，°f為華氏度，°f＝32+℃×1.8；sg為燃料氣密度與空氣密度之比；調(diào)整高、低熱值燃?xì)獾幕旌吓浔?、壓力以及混合燃料氣的溫度、壓力均可?shí)現(xiàn)對(duì)華白指數(shù)的調(diào)整和修正。更進(jìn)一步地，作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)于步驟s1和s2，高熱值燃?xì)?、低熱值燃?xì)饩鶠橐还苫旌匣蚨喙苫旌希粚?duì)于步驟s4，還包括發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)混合燃料氣的溫度的反饋調(diào)節(jié)步驟：利用發(fā)動(dòng)機(jī)的煙氣余熱對(duì)混合燃料氣的溫度進(jìn)一步調(diào)整。下面，本發(fā)明以燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料氣為例，進(jìn)行本發(fā)明的具體實(shí)施例的詳細(xì)說明：進(jìn)入本裝置的高、低熱值燃?xì)獾膲毫?、溫度和組分見表1：表1高、低熱值燃?xì)獾膲毫?、溫度和組分對(duì)于一個(gè)給定的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，一般采用修正華白指數(shù)(mwi)來衡量氣體燃料熱值的可變化范圍。對(duì)于低氮氧化合物的燃燒系統(tǒng)來說，一般要求燃料氣的mwi值在40～54之間的范圍內(nèi)。表1中的高、低熱值燃?xì)馔ㄟ^一系列處理系統(tǒng)后，由混合器19充分混合后供給燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒系統(tǒng)。進(jìn)入燃燒系統(tǒng)的混合燃料氣的參數(shù)見表2：表2混合燃料氣的參數(shù)項(xiàng)目數(shù)值壓力、mpa4.0溫度、℃45(572.67°r)總流量、nm3/h50000在表2參數(shù)下，對(duì)于表1中的高、低熱值燃?xì)獾幕旌媳壤煌瑫r(shí)混合燃料氣的修正華白指數(shù)(mwi)，見表3：表3混合燃料氣的修正華白指數(shù)(mwi)從表3可以看出，對(duì)于定溫、定壓時(shí)，各配比下的修正華白指數(shù)(mwi)是變化的，因此通過加熱器a6/b6分別加熱高、低熱值燃?xì)馐沟没旌虾蟮娜剂蠚鉁囟瓤梢愿淖?，進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)燃燒系統(tǒng)前還可以用發(fā)動(dòng)機(jī)煙氣余熱使得溫度進(jìn)一步調(diào)整升高，溫度的改變將可以直接控制修正華白指數(shù)(mwi)的改變和穩(wěn)定，改變參數(shù)見表4：表4混合燃料氣溫度改變后的修正華白指數(shù)(mwi)由此可見，利用本發(fā)明能夠有效地對(duì)燃料氣的參數(shù)進(jìn)行控制，使其滿足使用要求。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁12