一种橇装混气机的设计探讨

曾树英

摘 要：近年来，由于政策支持，天然气行业发展前景优越，混气机作为天然气行业的重要组成部分，其发展和应用将越来越广泛。本文通过介绍一种橇装混气机的设计，探讨其实际应用和设计要点。

关键词：橇装；混气机；设计

1.橇装混气机的介绍

1.1 橇装结构的介绍

橇装式是指将功能组件集成于一个整体底座上，可以整体安装、移动的一种集成方式。橇装结构有以下特点：便于安装，便于迁移；设计紧凑，占地面积小。

1.2 橇装混气机的介绍

橇装混气机简称混气橇，本混气橇包括天然气路、空气路、混气路及数据采集监控系统。主要设备采用原装进口及国内知名品牌，所有功能组件集成于一个橇座上，占地面积少，现场安装工作量少，只有进出口管道及外部电气的连接，操作、维护方便，使用安全可靠。

2.混气橇的系统参数设计

2.1 系统参数设计

根据实际工程需要，系统参数设计如下：

2.2 混气橇系统的原理

热值为8100-9500Kcal/Nm3，压力为0.3-0.5MPa的天然气进入燃气管道，经过过滤器，然后经调压器把压力降至0.27MPa，最后进入混气机，流量最大约为1700Nm3/h。0.5MPa的压缩空气进入空气管路，先经Y型过滤器，再经调压器将压力降至0.29MPa，流量约为300Nm3/h。空气管路进入混气机前，设置气动薄膜调节阀，调节空气流量，最后进入混气机，与天然气混合，准确达到混气出口7500-8500Kcal/Nm3热值的要求。为保护整个混气系统，在空气进口处设置紧急切断蝶阀，可根据现场热值、报警器等敏感数据实时关闭空气路，确保系统运行安全。混气橇上设有安全阀，可实时排放过压气体，确保系统安全运行。

热值仪及氧分析仪用于检测混气情况，将参数传输到控制柜，若发现氧分析仪值偏移要求值时，可通PLC来调节薄膜调节阀的开度，增大或减少空气量，使混气达到客户热值要求。

3.混气橇的结构设计

3.1 整体结构布局方案

混气橇在空间和尺寸方面要求设计紧凑合理，方便安装和操作，工程现场允许的最大放置面积为3500*2500（mm）。

先考虑长度方向的结构特点：整个工艺流程跨度较长；主要管路的管径在DN50～DN150之间，相对较大；混合器长度为1200mm，且混合器后需要预留较长直管段，因此气体混合工艺将会占用较大的空间。结合以上特点，确定从混合器开始，气流方向180°回转，气体进口和混气出口设计在橇体的同一侧。

再考虑宽度方向的结构特点：主要管路的管径在DN50～DN150之间，总共有4种气体管路并排安装；有两处并联管路，分别为DN100的LNG管路和DN50的空气管路。结合以上特点，4种气体管路宜平行布置于一面，两处并联管路宜设计为双层结构，减少宽度空间。最后，宽度宜设计为不大于2300mm，减少运输成本。

3.2 管道部分的设计

管道设计一般遵循以下原则：各标准零部件按国标要求设计；管路设计按管道的设计和验收相关标准执行；各零部件和执行器件等之间互不干涉；预留安装位置及方便操作；各进出口的位置尺寸设计合理及满足用户要求。

本混气橇按照以上原则，以及依据本混气系统的工艺流程原理和整体布局方案，合理设计出管路部分的结构，如图一所示：

下面就本混气橇分析主要技术要点：

（1）設计需要考虑现场原有设备的影响。如图一所示，LNG入口和混气出口处均加一段弯管，用于避开中间和旁边的干涉物，以最短的路径接上了原有设备。而这两段弯管在制作时，仅用点焊的方式把弯管和两端法兰固定，现场安装再作准确的焊接。

（2）混合器前设计一个气体汇合器，由于LNG管路和空气管路进入的气体有流量和压力的差异，LNG气体的流量相对较大，为使气体混合效果良好，汇合器内部设计一个机构使空气较为优先进入，如图二所示。

（3）LNG管路经调压器调压后，如需变径，最佳结构为不加直管段直接变径。由经验所得：如果LNG气体经调压器调压后，先经直管段再变径，下游LNG气体将供气不足或不稳定，导致混合气体热值偏差较大。

3.3 底座部分的设计

橇装结构的底座最常用的设计为槽钢结构，而槽钢结构的底座又细分为边框C型口向内和向外两种形式。这两种形式各有优缺点：

（1）C型口向内：最大的优点是外观好看，吊耳焊接位置牢靠；而缺点有：钢材下料和焊接不方便，增加钢材的下料用量，地脚螺栓孔向内，安装不方便。

（2）C型口向外：优点是钢材下料和焊接方便，同时节省材料，生产效率更高，地脚螺栓孔向外，安装方便；而缺点有：外观没那么好看，吊耳焊接位置强度相对较弱，大橇体需要在吊耳位置的C型口处增加加强板。

对比两种形式，选择C型口向外作为常用设计形式。根据管道结构尺寸，结合强度要求，底座选用[16槽钢，材料为Q235-B。底座尺寸为3500*2100（mm）。在设计地脚螺栓孔和吊耳时，需要把两者错位设计，避免重合。

4.总结

随着天然气行业的发展，混气橇的结构和应用将会更加多样化，技术人员应进一步了解混气橇的设计与应用，适应天然气行业的发展潮流。通过探讨本混气橇的设计，希望对混气橇的后续设计有一定的导向作用。