一種橇裝混氣機的設計探討

曾樹英

摘 要：近年來，由于政策支持，天然氣行業發展前景優越，混氣機作為天然氣行業的重要組成部分，其發展和應用將越來越廣泛。本文通過介紹一種橇裝混氣機的設計，探討其實際應用和設計要點。

關鍵詞：橇裝；混氣機；設計

1.橇裝混氣機的介紹

1.1 橇裝結構的介紹

橇裝式是指將功能組件集成于一個整體底座上，可以整體安裝、移動的一種集成方式。橇裝結構有以下特點：便于安裝，便于遷移；設計緊湊，占地面積小。

1.2 橇裝混氣機的介紹

橇裝混氣機簡稱混氣橇，本混氣橇包括天然氣路、空氣路、混氣路及數據采集監控系統。主要設備采用原裝進口及國內知名品牌，所有功能組件集成于一個橇座上，占地面積少，現場安裝工作量少，只有進出口管道及外部電氣的連接，操作、維護方便，使用安全可靠。

2.混氣橇的系統參數設計

2.1 系統參數設計

根據實際工程需要，系統參數設計如下：

2.2 混氣橇系統的原理

熱值為8100-9500Kcal/Nm3，壓力為0.3-0.5MPa的天然氣進入燃氣管道，經過過濾器，然后經調壓器把壓力降至0.27MPa，最后進入混氣機，流量最大約為1700Nm3/h。0.5MPa的壓縮空氣進入空氣管路，先經Y型過濾器，再經調壓器將壓力降至0.29MPa，流量約為300Nm3/h。空氣管路進入混氣機前，設置氣動薄膜調節閥，調節空氣流量，最后進入混氣機，與天然氣混合，準確達到混氣出口7500-8500Kcal/Nm3熱值的要求。為保護整個混氣系統，在空氣進口處設置緊急切斷蝶閥，可根據現場熱值、報警器等敏感數據實時關閉空氣路，確保系統運行安全。混氣橇上設有安全閥，可實時排放過壓氣體，確保系統安全運行。

熱值儀及氧分析儀用于檢測混氣情況，將參數傳輸到控制柜，若發現氧分析儀值偏移要求值時，可通PLC來調節薄膜調節閥的開度，增大或減少空氣量，使混氣達到客戶熱值要求。

3.混氣橇的結構設計

3.1 整體結構布局方案

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

先考慮長度方向的結構特點：整個工藝流程跨度較長；主要管路的管徑在DN50～DN150之間，相對較大；混合器長度為1200mm，且混合器后需要預留較長直管段，因此氣體混合工藝將會占用較大的空間。結合以上特點，確定從混合器開始，氣流方向180°回轉，氣體進口和混氣出口設計在橇體的同一側。

再考慮寬度方向的結構特點：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；有兩處并聯管路，分別為DN100的LNG管路和DN50的空氣管路。結合以上特點，4種氣體管路宜平行布置于一面，兩處并聯管路宜設計為雙層結構，減少寬度空間。最后，寬度宜設計為不大于2300mm，減少運輸成本。

3.2 管道部分的設計

管道設計一般遵循以下原則：各標準零部件按國標要求設計；管路設計按管道的設計和驗收相關標準執行；各零部件和執行器件等之間互不干涉；預留安裝位置及方便操作；各進出口的位置尺寸設計合理及滿足用戶要求。

本混氣橇按照以上原則，以及依據本混氣系統的工藝流程原理和整體布局方案，合理設計出管路部分的結構，如圖一所示：

下面就本混氣橇分析主要技術要點：

（1）設計需要考慮現場原有設備的影響。如圖一所示，LNG入口和混氣出口處均加一段彎管，用于避開中間和旁邊的干涉物，以最短的路徑接上了原有設備。而這兩段彎管在制作時，僅用點焊的方式把彎管和兩端法蘭固定，現場安裝再作準確的焊接。

（2）混合器前設計一個氣體匯合器，由于LNG管路和空氣管路進入的氣體有流量和壓力的差異，LNG氣體的流量相對較大，為使氣體混合效果良好，匯合器內部設計一個機構使空氣較為優先進入，如圖二所示。

（3）LNG管路經調壓器調壓后，如需變徑，最佳結構為不加直管段直接變徑。由經驗所得：如果LNG氣體經調壓器調壓后，先經直管段再變徑，下游LNG氣體將供氣不足或不穩定，導致混合氣體熱值偏差較大。

3.3 底座部分的設計

橇裝結構的底座最常用的設計為槽鋼結構，而槽鋼結構的底座又細分為邊框C型口向內和向外兩種形式。這兩種形式各有優缺點：

（1）C型口向內：最大的優點是外觀好看，吊耳焊接位置牢靠；而缺點有：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，安裝不方便。

（2）C型口向外：優點是鋼材下料和焊接方便，同時節省材料，生產效率更高，地腳螺栓孔向外，安裝方便；而缺點有：外觀沒那么好看，吊耳焊接位置強度相對較弱，大橇體需要在吊耳位置的C型口處增加加強板。

對比兩種形式，選擇C型口向外作為常用設計形式。根據管道結構尺寸，結合強度要求，底座選用[16槽鋼，材料為Q235-B。底座尺寸為3500*2100（mm）。在設計地腳螺栓孔和吊耳時，需要把兩者錯位設計，避免重合。

4.總結

隨著天然氣行業的發展，混氣橇的結構和應用將會更加多樣化，技術人員應進一步了解混氣橇的設計與應用，適應天然氣行業的發展潮流。通過探討本混氣橇的設計，希望對混氣橇的后續設計有一定的導向作用。