專利名稱：帶有用于燃燒汽化氣體的燃燒器的液化氣油輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及一種帶有燃燒裝置的液化氣油輪，該燃燒裝置用于燃燒汽化氣體，該氣體由于技術(shù)原因出現(xiàn)在各個(gè)液化氣油輪或者液化氣貨船上。
背景技術(shù)：
因?yàn)橐夯瘹庥洼喩系囊夯瘹夤薜挠邢逕峤^緣和類似的有限壓力阻力，必須對(duì)氣體進(jìn)行安全處理，所述氣體的連續(xù)蒸發(fā)量隨極冷液化氣(任何種類的液化氣，如天然氣、甲烷、氫氣、丁烷...)的不同而變化。顯而易見，這兒主要的解決方法是為了推進(jìn)或者其他原因，將其在液化氣油輪或者船上直接燃燒掉。在已知的液化氣油輪中，特別研制的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)可用于此目的。然而，因?yàn)闀?huì)有規(guī)律地發(fā)生燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)行(港口的裝卸貨日數(shù)等)的情況，所以這種用途是不充分的，因此，隨著進(jìn)一步處理和加工的可能性，已經(jīng)提出對(duì)汽化氣體進(jìn)行再液化或者燃燒。為了在萬(wàn)一發(fā)生故障時(shí)維持安全性，必須留有余量，所以，對(duì)產(chǎn)生的氣體專門進(jìn)行再液化是非常昂貴的，因此，一般來說，另外甚至是專門決定，可通過燃燒來處理不用于推進(jìn)目的的氣體。
在汽化氣體的燃燒中，不言而喻，為安全起見，必須確保產(chǎn)生的廢氣不超過一定溫度，目前擬訂的最大溫度為450℃。這不易在技術(shù)上獲得，這是因?yàn)樵谇袛嗤七M(jìn)裝置時(shí)，大量的汽化氣體被釋放，且由于最終溫度是相對(duì)較低的450℃，所以需要大量的混合空氣，且必須以從煙道產(chǎn)生沒有流層(streak)的熱氣體的方式來進(jìn)行所述混合，其中，所述混合空氣必須在燃燒過程中或者燃燒之后被混合。
也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，所產(chǎn)生的汽化氣體應(yīng)該在貨船甲板上方的有錐度的引出口內(nèi)燃燒，因此，盡可能使自由產(chǎn)生的火焰不能到達(dá)貨船上層結(jié)構(gòu)的任何部分附近，盡管在風(fēng)位不利的情況下從未完全排除這種情況，因此這種解決方法從安全觀點(diǎn)的角度看也必須視為是不令人滿意的。
發(fā)明概述本實(shí)用新型的目的在于提供用于燃燒液化氣油輪上的汽化氣體的方法，該方法從成本觀點(diǎn)的角度看必須是安全和可接受的，且利用該方法，可以確保所產(chǎn)生的汽化氣體的安全和完全燃燒，火焰穩(wěn)定，即使在該處存在大量的剩余空氣的情況下。
在帶有用于燃燒汽化氣體的燃燒裝置的液化氣油輪中，其中，燃燒裝置由渦旋式燃燒室和混合裝置組成，其中，渦旋式燃燒室?guī)в杏糜谄瘹怏w的氣體供給設(shè)備和燃燒空氣供給設(shè)備，燃燒室用于使氣體與燃燒空氣一起完全燃燒，混合裝置用于將從燃燒室產(chǎn)生的廢氣與混合空氣混合，可以這樣獲得這一目的，即渦旋式燃燒器具有燃燒器頭部，該燃燒器頭部成錐形地漸縮至出口直徑，在燃燒器頭部之后緊接著是圓柱形的穩(wěn)定區(qū)域，穩(wěn)定區(qū)域的直徑與出口直徑相等，且其長(zhǎng)度至少是出口直徑的20％，穩(wěn)定區(qū)域之后緊接著是直徑較大的圓柱形預(yù)燃室，其長(zhǎng)度與直徑的比率至少為L(zhǎng)/D＝0.33，預(yù)燃室之后緊接著是圓柱形后燃室，該后燃室的直徑大于預(yù)燃室的直徑，且該后燃室的長(zhǎng)度大于其直徑，其中，混合裝置具有截錐體形的出口區(qū)域和同心地圍繞在出口區(qū)域周圍的輸送管路，其中，截錐體形的出口區(qū)域設(shè)有若干出口小孔，以產(chǎn)生廢氣的若干單獨(dú)射流，所述輸送管路用于供給混合空氣。
借助于產(chǎn)生流動(dòng)技術(shù)效應(yīng)的各種方法的組合，產(chǎn)生了非常緊湊的火焰，其穩(wěn)定可靠地燃燒，即使存在大量的過量空氣，且廢氣被有效地混入混合空氣，因此，獲得了廢氣，該廢氣是基本自由的多股熱氣體，且其排氣溫度易于控制。
圓柱形穩(wěn)定區(qū)域的長(zhǎng)度可以是出口直徑的25％、30％或40％或者可在所提及的數(shù)字之間。
預(yù)燃室的L/D比率可以是至少0.5、0.75、1.0或1.25。
為了更進(jìn)一步提高廢氣與混合空氣的混合，設(shè)置一渦旋式設(shè)備，以用于使輸送的混合空氣產(chǎn)生渦旋。
優(yōu)選地，混合裝置的截錐體形的出口區(qū)域包括與燃燒室的縱軸成大約30°的半錐角。


從下面參考附圖敘述的優(yōu)選實(shí)施例中，本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加明顯，其中圖1是依照本實(shí)用新型的帶有燃燒裝置的液化氣油輪的示意性視圖；圖2示出燃燒裝置的側(cè)視圖；圖3示出圖2中的燃燒裝置的示意性側(cè)視圖，部分是截面圖；圖4示出燃燒裝置的各個(gè)變例，該燃燒裝置帶有封閉的圓形管道，用于將汽化氣體混入冷的混合氣體中(在燃燒裝置萬(wàn)一發(fā)生故障的情況下)。
具體實(shí)施方式
圖1示意性地示出圖2和3所示的燃燒裝置10依照本實(shí)用新型的排列，其中，燃燒裝置10在液化氣油輪14的煙道結(jié)構(gòu)12內(nèi)，液化氣油輪的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)16的排氣管道或排氣筒也在該煙道結(jié)構(gòu)12內(nèi)，因此，燃燒裝置可被結(jié)合到煙道結(jié)構(gòu)中，該煙道結(jié)構(gòu)已經(jīng)存在或者將以任何方式被提供。
燃燒氣通過輸送管路20以汽化氣體形式被分配到燃燒裝置10內(nèi)，該輸送管路20與貨船的液化氣油輪及安全控制裝置22連通。安全控制裝置22包括安全閥和截止閥以及壓力控制器，以便輸送燃燒氣，僅僅由于該燃燒氣以可控方式從液化氣油輪持久蒸發(fā)到燃燒裝置，該液化氣可在輸送管路20內(nèi)保持于一定的壓力下(通常小于200毫巴)。
圖2和3涉及用于本實(shí)用新型的燃燒裝置10，圖2示出側(cè)視圖，圖3示出局部為截面圖的側(cè)視圖。
燃燒裝置垂直地連接到安裝框架26上，因此，產(chǎn)生的廢氣垂直地向上排放到大氣中。渦旋式燃燒裝置28在燃燒室30內(nèi)工作，該燃燒室30被用于輸送混合空氣的輸送管路32包圍，所述輸送管路32形成了外部護(hù)套。兩個(gè)軸流式風(fēng)機(jī)36將混合空氣輸入燃燒室30和用于輸送混合空氣的輸送管路32之間的環(huán)形區(qū)域38中，各自的開口沿切線方向設(shè)置，如圖3所示，因此，渦旋運(yùn)動(dòng)被施加于輸送的混合空氣，這就提高了被輸送到更下游的廢氣的混合。
助燃鼓風(fēng)機(jī)40將燃燒空氣輸送到渦旋燃燒裝置28內(nèi)，借助于控制裝置(未示出)經(jīng)由輸氣管42向該渦旋燃燒裝置28內(nèi)供給燃燒氣。
渦旋燃燒裝置28具有燃燒器頭部46。該燃燒器頭部46呈錐形地逐漸縮至出口直徑d，渦旋燃燒空氣流過該燃燒器頭部46，加劇了該空氣的渦旋運(yùn)動(dòng)。圓柱形穩(wěn)固或穩(wěn)定區(qū)域48位于燃燒器頭部36附近，且該圓柱形穩(wěn)固或穩(wěn)定區(qū)域48的直徑等于燃燒器頭部的出口直徑d，且其長(zhǎng)度l大約是其直徑的20％。這個(gè)區(qū)域排滿了制冷材料，起到提高火焰穩(wěn)定性的作用。直徑D較大的圓柱形預(yù)燃室50與穩(wěn)定區(qū)域48直接鄰接。預(yù)燃室50的長(zhǎng)度L在這個(gè)示例中大致等于其直徑D。
又一條進(jìn)氣管從助燃鼓風(fēng)機(jī)40經(jīng)由接頭56通向環(huán)形空間56，該進(jìn)氣管環(huán)繞預(yù)燃室及穩(wěn)定區(qū)域48，并起到將混合空氣輸送到燃燒室的作用，即混合空氣沿切向或徑向地流過預(yù)燃室50內(nèi)的小孔，和/或沿軸向流過后燃室60內(nèi)的小孔，該后燃室60位于預(yù)燃室的下游。
圓柱形后燃室60的直徑比預(yù)燃室50的直徑更大，且該圓柱形后燃室60終止在截錐體形的出口區(qū)域62內(nèi)，該截錐體形的出口區(qū)域62內(nèi)設(shè)有多個(gè)軸向-徑向傾斜導(dǎo)向的多個(gè)出口小孔64。
后燃室60和出口區(qū)域62優(yōu)選是由耐熱不銹鋼板制成的，盡管其也可由不同材料的耐熱管道制成。出口區(qū)域62的端部被橫向于縱軸66延伸的端壁68閉合，其中，所述出口區(qū)域62的端部基本上橫向于燃燒裝置的縱軸66。
用于輸送混合空氣的輸送管路32與燃燒室一起形成了形式上為同心、環(huán)形的間隙的環(huán)形區(qū)域38，混合空氣被引導(dǎo)通過該環(huán)形區(qū)域，直到與從小孔64出現(xiàn)的廢氣射流相遇為止，之后其與廢氣混合，以冷卻廢氣的形式從用于輸送混合空氣的輸送管路32的會(huì)聚-發(fā)散端70出現(xiàn)。
在空氣流率大于2時(shí)，在預(yù)燃室內(nèi)，氣體在大約1200℃下幾乎完全燃燒掉。在后燃室內(nèi)發(fā)生完全的無灰燃燒。一旦廢氣通過出口小孔64從后燃室出現(xiàn)，因?yàn)閺U氣被分割成若干單獨(dú)的射流，在很短距離內(nèi)就出現(xiàn)了集中混合，因此，混合空氣和廢氣(排氣)的混合在短距離之后例如達(dá)到了小于450℃的均勻溫度分部，這樣，小孔64之上的煙道高度可被保持得很低。
軸流式風(fēng)機(jī)用來使廢氣經(jīng)由單獨(dú)射流(所述單獨(dú)射流進(jìn)入混合空氣中)而有利地混入，從而使風(fēng)機(jī)功率大量降低，并因此節(jié)約了電成本，其中，因?yàn)閴毫?jí)相對(duì)較低，所述軸流式風(fēng)機(jī)能夠輸送大部分空氣(混合空氣)。除此之外，軸流式風(fēng)機(jī)相對(duì)緊湊，并因此節(jié)約了安裝空間。連同作為渦旋式燃燒室的特別有效的燃燒室結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型在液化氣油輪上的具體空間和安全位置產(chǎn)生充分的好處。
圖4示出帶有封閉的圓形管道80的燃燒裝置的變例，其中，封閉的圓形管道80置于用于輸送混合空氣的輸送管路32的外側(cè)，并具有連接到用于輸入汽化氣體(未示出接頭)的進(jìn)氣管42的入口81，并帶有插入的可控燃燒器故障閥(未示出)。若干混合管線82從封閉的環(huán)形管道82徑向向內(nèi)延伸，其終止在用于輸送混合空氣的輸送管路32內(nèi)部，并起到在萬(wàn)一發(fā)生燃燒器故障時(shí)，將汽化氣體混入混合氣體內(nèi)的作用。在這種情況下，其確保了僅僅在封閉的圓形管道的短距離下游或者出口小孔64的下游，應(yīng)該正常燃燒的汽化氣體已與冷混合氣相混合到這一程度，即其混合物不再具有可燃性的程度。采用這種安全措施，如果燃燒器發(fā)生故障，可在港口或其他安全區(qū)域內(nèi)，在不產(chǎn)生任何危險(xiǎn)的情況下將未燃汽化氣體釋放，其就不可能為了某些或其他原因來重新啟動(dòng)燃燒器。
封閉的圓形管道80可被置于用于輸送混合空氣的輸送管路32的內(nèi)部或外部，盡管優(yōu)選將其置于外部，如圖所示，這是因?yàn)樵谶@種情況下不需要特別的耐熱性。
附圖標(biāo)記10燃燒裝置11煙道結(jié)構(gòu)14液化氣油輪20輸送管路22控制裝置26安裝框架28渦旋式燃燒器30燃燒室32用于混合空氣的輸送裝置36軸流式風(fēng)機(jī)38環(huán)形區(qū)域40助燃風(fēng)機(jī)42進(jìn)氣管46燃燒器頭部48穩(wěn)定區(qū)域50預(yù)燃室56接頭58環(huán)形空間60后燃室62出口區(qū)域64出口小孔66縱軸68端壁70(32的)上端80封閉的圓形管道81入口82混合管道d(48)的直徑
l(48)的長(zhǎng)度L(50)的長(zhǎng)度D(50)的直徑
權(quán)利要求1.一種液化氣油輪(14)，其帶有用于燃燒汽化氣體的燃燒裝置(10)，其中，所述燃燒裝置(10)具有-渦旋式燃燒器(28)，其帶有用于汽化氣體的氣體供給設(shè)備(42)，及用于燃燒空氣的輸送裝置(40)，-燃燒室(30)，其用于將氣體與燃燒空氣完全燃燒，-混合裝置(32、64)，其用于將混合空氣與從燃燒室(30)產(chǎn)生的廢氣混合，其特征在于，所述渦旋式燃燒器(28)具有燃燒器頭部(46)，該燃燒器頭部成錐形地逐漸減小至出口直徑(d)，圓柱形穩(wěn)定區(qū)域(48)與所述燃燒器頭部鄰接，所述圓柱形穩(wěn)定區(qū)域(48)的直徑等于所述出口直徑，且所述穩(wěn)定區(qū)域的長(zhǎng)度(1)至少是所述出口直徑(d)的20％，其中，直徑較大的圓柱形預(yù)燃室(50)與穩(wěn)定區(qū)域(48)直接鄰接，所述預(yù)燃室(50)的長(zhǎng)度(L)對(duì)直徑(D)的比率至少是L/D＝0.33，后燃室(60)與所述預(yù)燃室(50)鄰接，其中，該后燃室(60)的直徑大于所述預(yù)燃室(50)的直徑，且該后燃室(60)的長(zhǎng)度大于其直徑，所述混合裝置具有截錐體形的出口區(qū)域(62)和同心地環(huán)繞在所述出口區(qū)域周圍、用于混合空氣的輸送管路(32)，該截錐體形的出口區(qū)域設(shè)有多個(gè)用于產(chǎn)生廢氣的多個(gè)單獨(dú)射流的出口小孔(64)。
2.如權(quán)利要求1所述的液化氣油輪，其特征在于，所述穩(wěn)定區(qū)域(48)的長(zhǎng)度為所述出口直徑(d)的25％、30％或40％。
3.如權(quán)利要求1或2所述的液化氣油輪，其特征在于，所述L/D比率為至少0.5、0.75、1.0或1.25。
4.如前述任一權(quán)利要求所述的液化氣油輪，其特征在于，設(shè)置一渦旋式設(shè)備，以用于使輸送的混合空氣產(chǎn)生渦旋式運(yùn)動(dòng)。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的液化氣油輪，其特征在于，用于混合空氣的輸送管路(32)同心地設(shè)置于燃燒室(30)周圍。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的液化氣油輪，其特征在于，所述混合裝置的截錐體形的出口區(qū)域(62)具有與燃燒室(30)的縱軸(66)成大約30°的半錐角。
7.如前述任一權(quán)利要求所述的液化氣油輪，其特征在于，如果燃燒器發(fā)生故障，一封閉的圓形管道(80)設(shè)置在用于混入汽化氣體的混合裝置(32、64)的區(qū)域內(nèi)，多個(gè)混合管道(82)從所述封閉的圓形管道徑向向內(nèi)延伸，且終止在混合裝置(32、64)內(nèi)。
8.如權(quán)利要求7所述的液化氣油輪，其特征在于，所述封閉的圓形管道(80)設(shè)置在用于混合空氣的輸送管路(32)的內(nèi)部或外部。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種液化氣油輪，其帶有用于燃燒汽化氣體的燃燒裝置，其中，所述燃燒裝置具有渦旋式燃燒器、燃燒室和混合裝置。所述渦旋式燃燒器具有燃燒器頭部，該燃燒器頭部成錐形地逐漸減小至出口直徑，圓柱形穩(wěn)定區(qū)域與所述燃燒器頭部鄰接，所述圓柱形穩(wěn)定區(qū)域的直徑等于所述出口直徑，且所述穩(wěn)定區(qū)域的長(zhǎng)度至少是所述出口直徑的20％；直徑較大的圓柱形預(yù)燃室與穩(wěn)定區(qū)域直接鄰接，所述預(yù)燃室的長(zhǎng)度對(duì)直徑的比率至少是L/D＝0.33，后燃室與所述預(yù)燃室鄰接，該后燃室的直徑大于所述預(yù)燃室的直徑；所述混合裝置具有截錐體形的出口區(qū)域和用于混合空氣的輸送管路。
文檔編號(hào)F23R3/30GK2814174SQ20052011138
公開日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2005年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月18日
發(fā)明者P·布賴德尼希, S·于爾加 申請(qǐng)人:扎克有限及兩合公司