[发明专利]一种LNG浸没燃烧式气化器用烟气分布器及其设计方法

权利要求书

1.一种LNG浸没燃烧式气化器用烟气分布器，其特征在于，所述烟气分布器采用管式分布器结构；所述烟气分布器包括进气主管(1)、多个分支管(2)、喷气孔(3)、堵板(4)和盲板(5)；所述分支管(2)一端固定安装在所述进气主管(1)的一侧管壁上；所述分支管(2)沿进气主管(1)的轴向方向一字型等距排列安装，并与所述进气主管(1)相互连通；所述进气主管(1)的末端管口处设有堵板(4)；所述分支管(2)的上管壁设有喷气孔(3)，所述分支管(2)的盲端设有盲板(5)。

2.根据权利要求1所述烟气分布器，其特征在于，所述进气主管(1)采用变径结构，所述进气主管(1)的前段管体直径大于所述进气主管(1)的后段管体直径；所述进气主管(1)的前段管体直径为进气主管(1)的整体管体长度的0.13—0.18倍；所述进气主管(1)的后段管体直径为进气主管(1)的整体管体长度的0.1—0.15倍。

3.根据权利要求2所述烟气分布器，其特征在于，所述进气主管(1)的前段管体直径为进气主管(1)的整体管体长度的0.13、0.15或0.17倍；所述进气主管(1)的后段管体直径为进气主管(1)的整体管体长度的0.11、0.13或0.15倍。

4.根据权利要求1所述烟气分布器，其特征在于，所述分支管(2)采用椭圆管，所述分支管(2)直径远小于所述进气主管(1)的管径。

5.根据权利要求1所述烟气分布器，其特征在于，所述分支管(2)的直径为分支管盲端距离中心长度的0.04—0.06倍；相邻的两个分支管(2)之间的中心线距离为分支管直径的9.5—11.5倍。

6.根据权利要求5所述烟气分布器，其特征在于，所述分支管(2)的直径为分支管盲端距离中心长度的0.04、0.05或0.06倍；相邻的两个分支管(2)之间的中心线距离为分支管直径的9.5、10或11.5倍。

7.根据权利要求1所述烟气分布器，其特征在于，每个所述分支管(2)的上管壁均设有两排喷气孔(3)；所述喷气孔(3)沿所述分支管(2)的轴向方向等距排列；所述喷气孔(3)包括大喷气孔和小喷气孔。

8.根据权利要求7所述烟气分布器，其特征在于，所述喷气孔(3)的开孔率为5—10％；所述喷气孔(2)的开设角为25°～35°；所述开设角指的是圆孔中心线与竖直方向的夹角；所述喷气孔(2)的直径为两个相邻的喷气孔(2)之间的孔间距的0.2～0.4倍；其中，所述大喷气孔的直径为两个相邻的喷气孔(2)之间的孔间距的0.3～0.4倍；所述小喷气孔的直径为两个相邻的喷气孔(2)之间的孔间距的0.15～0.25倍。

9.根据权利要求1所述烟气分布器，其特征在于，所述喷气孔(3)的开孔率为5—10％；所述喷气孔(2)的开设角为25°、30°或30°；所述喷气孔(2)的直径为两个相邻的喷气孔(2)之间的孔间距的0.2、0.35或0.4倍；其中，所述大孔喷气孔的直径为两个相邻的喷气孔(2)之间的孔间距的0.3、0.35或0.4倍，所述小喷气孔的直径为两个相邻的喷气孔(2)之间的孔间距的0.15、0.2或0.25倍。

10.一种权利要求1所述烟气分布器的设计方法，其特征在于，所述设计方法主要以烟气分布器压降和喷气孔临界流量为控制指标确定烟气分布器，所述方法的具体过程包括：

步骤一、在传统的伯努利方程中引入“动量交换控制模型”对烟气分布器内的流体形式进行描述，流体形式表述为：

其中，P表示分支管静压，单位为Pa；K表示动量恢复系数，通常取值范围为0.65-0.72；ρ表示气体密度，单位为kg·m-3；V表示分支管内烟气的轴向速度，单位为m·s-1；D表示分支管的直径，单位为mm；λ表示阻力系数，通常取值范围为0.015-0.03；X表示分支管所在截面轴向距离；

步骤二、假设烟气沿着分布器的每根分支管流动过程中的轴向速度V符合线性分布规律，则有：

其中，L表示分支管的长度，单位为mm；V_i表示分支管入口处气体的流动速度，单位为m·s-1；

步骤三、计算每根分支管中的烟气沿程压力差ΔP_X，所述烟气沿程压力差ΔP_X为：

当X＝L时，即有：

步骤四、计算喷气孔的临界气体流量和压降的关系，所述算喷气孔的临界气体流量和压降的关系为：

其中，Q_i为第i个喷气孔处烟气的体积流量，单位为m3·s-1；ε为喷气孔流量系数，P为分支管静压，单位为Pa；P_f为相应喷气孔出口处的静压，单位为Pa。