CN103822092A

CN103822092A - 板壳式中间流体型气化器

Info

Publication number: CN103822092A
Application number: CN201410041116.XA
Authority: CN
Inventors: 栾辉宝; 夏晓宇; 郑伟业; 迟浩淼; 王崧; 张世程
Original assignee: 711th Research Institute of CSIC
Current assignee: 711th Research Institute of CSIC
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2034-01-27
Also published as: CN103822092B

Abstract

本发明公开一种板壳式中间流体型气化器，该气化器体积小、重量轻，能够有效减少设备成本，提高设备的可靠性及寿命。该气化器由满液式蒸发器、板壳式换热器A及板壳式换热器B组成。板壳式换热器A的板程流道入口用于输入待气化的介质，板程流道出口与板壳式换热器B的壳程流道入口相连；板壳式换热器B的壳程出口输出气化后的介质；所述板壳式换热器B的板程流道入口与海水贯通，板程流道出口与满液式蒸发器的板程流道入口相连；所述满液式蒸发器的板程流道出口与海水贯通，壳程流道入口与板壳式换热器A的壳程流道出口相连，壳程流道出口与板壳式换热器A的壳程流道入口相连。

Description

板壳式中间流体型气化器

技术领域

发明涉及一种中间流体型气化器，具体涉及一种板壳式中间流体型气化器。

背景技术

液化天然气（LNG）接收站是接收海上LNG运输终端站，在站内将LNG接收、储存、气化、外输至下游天然气（NG）管网。在LNG接收站内，气化器是气化系统的主要设备。目前，全球的LNG接收站主要采用四类型的气化器，即开架式气化器（ORV）、浸没燃烧式气化器（SCV），中间流体型气化器（IFV）和环境空气气化器（AAV）。中间流体型气化器（IFV）中，由于海水不直接与低温LNG换热，而是通过冰点很低的中间介质传递热量，完全避免了结冰的问题，因此被广泛运用。

常规中间流体型气化器由三段管壳式换热器组成，如图1所示，分别为：中间介质气化器E1段、LNG气化器E2段和NG调温加热器E3段；其中中间介质气化器E1段和NG调温加热器E3段采用固定管板式换热器，LNG气化器E2段采用Ｕ型管式换热器。使用时加工LNG气化器E2段的管束插入到中间介质气化器E1段圆筒型的上部，而E1段的下部分布着钛管流通海水。E1段封闭的壳内充入中间介质液体，高度以浸没E1段的钛管为宜。E1段通过锥形的管箱和E3段相连接。

但中间流体型气化器的制造材料必须满足三个苛刻条件：耐低温、抗高压和抗腐蚀性。抵御海水腐蚀性能最好的为钛材，钛材料价格昂贵。目前IFV与海水接触的换热管均采用钛材，其余换热管采用不锈钢。但管壳式换热器换热效率较低，体积大，重量重，制造成本很高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种板壳式中间流体型气化器，体积小、重量轻，能够有效减少设备成本，提高设备的可靠性及寿命。

板壳式中间流体型气化器包括满液式蒸发器E1、板壳式换热器E2和板壳式换热器E3，其中满液式蒸发器E1为中间介质气化器，板壳式换热器E3为调温加热器；所述板壳式换热器E2的板程流道入口输入待气化的介质，板程流道出口与板壳式换热器E3的壳程流道入口相连；板壳式换热器E3的壳程出口输出气化后的介质；所述板壳式换热器E3的板程流道入口与冷却介质贯通，板程流道出口与满液式蒸发器的板程流道入口相连；所述满液式蒸发器的板程流道出口与冷却介质贯通，壳程流道入口与板壳式换热器E2的壳程流道出口相连，壳程流道出口与板壳式换热器E2的壳程流道入口相连。

所述满液式蒸发器的壳体采用碳钢或不锈钢制成，换热芯体采用钛材制成；所述板壳式换热器E2的换热芯体采用不锈钢制成，壳体采用碳钢或不锈钢制成；所述板壳式换热器E3的换热芯体采用钛材制成，壳体采用碳钢制成。

所述满液式蒸发器E1包括蒸发器壳体和换热芯体；其中蒸发器壳体为中空的柱形结构，蒸发器壳体圆周面上分别设置壳程液相入口和壳程气相出口；换热芯体位于蒸发器壳体内部，其轴线与蒸发器壳体的轴线平行；所述换热芯体由两个以上换热板片同轴固接而成；沿换热芯体的轴向分别加工有板程入口和板程出口。

所述换热芯体与蒸发器壳体内圆周面之间填充有填料。

所述蒸发器壳体内表面，壳程气相出口所在位置设置有挡流板。

所述板壳式换热器E2和板壳式换热器E3结构相同，包括换热器壳体和板芯；板芯同轴安装在换热器壳体内，所述板芯由两个以上换热板片同轴固接而成，沿板芯的轴向分别加工有板程入口和板程出口；换热器壳体的圆周面上分别加工有壳程入口和壳程出口。

有益效果：

该气化器由三个板壳式换热器组成，板壳式换热器具有传热效率高、末端温差小、耐高温高压、紧凑化以及重量轻等优点。本发明中将板壳式换热器应用于中间流体型气化器，形成板壳式中间流体气化器。该气化器与海水接触部位材质采用钛材，其余部分采用不锈钢，极大地降低了设备的体积、重量、最大限度地降低装置的制造成本和安装维护费用，并保证装置长周期安全可靠运行。

附图说明

图1为传统管壳式中间流体气化器的结构示意图；

图2为本实施提供的板壳式中间流体气化器的结构示意图；

图3为满液式蒸发器结构示意图；

图4为板壳式换热芯体结构示意图；

图5是板壳式换热器结构示意图。

其中，1-换热器壳体；2-板芯；4-板程入口A；5-板程出口A；6-壳程入口；7-壳程出口；8-压紧板；13-板程入口B；14-填料；15-换热芯体；16-板程出口B；17-壳程气相出口；18-挡流板；19-蒸发器壳体；20-壳程液相入口。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供一种板壳式中间流体气化器，采用三段板壳式换热器组成，与传统的管壳式IFV相比，体积小、重量轻、设备成本低，且能够提高设备的可靠性及寿命。

该板壳式中间流体气化器的结构如图2所示，由中间介质气化器E1、LNG气化器E2和NG调温加热器E3组成。

其中中间介质气化器E1采用满液式蒸发器，如图3所示。包括蒸发器壳体19和换热芯体15；其中蒸发器壳体19采用碳钢或不锈钢制成，换热芯体15采用钛材制成。蒸发器壳体19为圆柱形结构，其上圆周面设置有壳程气相出口17，下圆周面设置有壳程液相入口20，换热芯体15位于蒸发器壳体19内的液面中。换热芯体15由多个换热板层叠后通过激光焊接而成，如图4所示。换热芯体15的轴向上分别加工有板程入口B13和板程出口B16。为防止气液相互夹带，蒸发器壳体19液面上方应保留足够的分离空间，通常蒸发器壳体19的直径通常是换热芯体15直径的1.5倍以上。换热芯体15与蒸发器壳体19之间填充有填料14，以保证尽量多的液体从换热芯体的板间（即壳程流道）流过。蒸发器壳体19内液体的浸没高度通常为：使蒸发器壳体19内的液面高度高出换热芯体15上表面约50mm。液面以上的部分是气液分离空间，为保证良好的气液分离效果，可在蒸发器壳体19内壁的顶部壳程气相出口17所在位置设置挡流板18。使用时，壳程液体从壳程液相入口20进入蒸发器壳体19内，板程介质自板程入口B13进入板程流道内，加热蒸发器壳体19内（即壳程流道内）的壳程液体后，从板程出口B16流出；壳程液体被加热蒸发后从壳程气相出口17流出。

LNG气化器E2和NG调温加热器E3均采用图5所示的板壳式换热器。板壳式换热器包括换热器壳体1、板芯2、导流块3、板程入口A4、板程出口A5、壳程入口6、壳程出口7、压紧板8等。板芯2的结构与上述换热芯体15的结构相同，由多个板片同轴焊接而成。板芯2同轴安装在换热器壳体1内部，板芯2轴向上的两个通孔分别与设置在连接法兰上的板程入口A4和板程出口A5贯通。板芯2与压紧板8之间通过激光焊接，从而压紧板芯2。在换热器壳体1的圆周面上分别加工有壳程入口6和壳程出口7。其中LNG气化器E2的板芯采用不锈钢，壳体采用碳钢或者不锈钢；NG调温加热器E3的板芯采用钛材，壳体采用碳钢。

上述三部分之间的连接关系如图2所示：LNG气化器E2的板程入口用于输入液化天然气LNG，板程出口通过管道与NG调温加热器E3的壳程入口相连，NG调温加热器E3的壳程出口输出天然气（NG）。NG调温加热器E3的板程入口通过管道与海水贯通，板程出口与中间介质气化器E1的板程入口相连。中间介质气化器E1的板程出口通过管道与海水贯通，壳程液相入口与LNG气化器E2的壳程出口相连，壳程气相出口与LNG气化器E2的壳程入口相连。

该气化器的工作原理为：如图2所示，中间介质在中间介质气化器E1的壳体内被海水加热后变为气态，气态中间介质从中间介质气化器E1的壳程气相出口通过管道上升到LNG气化器E2的壳程入口，进入LNG气化器E2的壳程流道内。液化天然气（LNG）通过管道进入LNG气化器E2的板程流道内，与LNG气化器E2壳程流道内的气态中间介质进行换热后，气化为NG。气化后的NG从LNG气化器E2的板程出口通过管道通入NG调温加热器E3的壳程流道内，与从NG调温加热器E3板程进入板程流道内的海水进行换热后，温度得到进一步的提升，达到设定温度后从NG调温加热器E3的壳程出口流出。NG调温加热器E3板程流道内的海水与NG进行换热后，温度下降，降温后海水再进入中间介质气化器E1的板程流道内，用于加热中间介质气化器E1的壳体内的中间介质，使自身温度得到进一步下降后从中间介质气化器E1的板程出口排出。而LNG气化器E2壳程流道内的气态中间介质被LNG冷却后，冷凝成液体，通过液位差再流入满液式蒸发器E1的壳程流道内。中间介质不断的加热气化和冷凝液化，在封闭的空间内不断循环，循环速率取决于LNG冷源和海水热源的具体情况。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.板壳式中间流体型气化器，其特征在于，包括满液式蒸发器E1、板壳式换热器E2和板壳式换热器E3，其中满液式蒸发器E1为中间介质气化器，板壳式换热器E3为调温加热器；所述板壳式换热器E2的板程流道入口输入待气化的介质，板程流道出口与板壳式换热器E3的壳程流道入口相连；板壳式换热器E3的壳程出口输出气化后的介质；所述板壳式换热器E3的板程流道入口与冷却介质贯通，板程流道出口与满液式蒸发器的板程流道入口相连；所述满液式蒸发器的板程流道出口与冷却介质贯通，壳程流道入口与板壳式换热器E2的壳程流道出口相连，壳程流道出口与板壳式换热器E2的壳程流道入口相连。

2.如权利要求1所述的板壳式中间流体型气化器，其特征在于，所述满液式蒸发器的壳体采用碳钢或不锈钢制成，换热芯体采用钛材制成；所述板壳式换热器E2的换热芯体采用不锈钢制成，壳体采用碳钢或不锈钢制成；所述板壳式换热器E3的换热芯体采用钛材制成，壳体采用碳钢制成。

3.如权利要求1所述的板壳式中间流体型气化器，其特征在于，所述满液式蒸发器E1包括蒸发器壳体（19）和换热芯体（15）；其中蒸发器壳体（19）为中空的柱形结构，蒸发器壳体（19）圆周面上分别设置壳程液相入口（20）和壳程气相出口（17）；换热芯体（15）位于蒸发器壳体（19）内部，其轴线与蒸发器壳体（19）的轴线平行；所述换热芯体（15）由两个以上换热板片同轴固接而成；沿换热芯体（15）的轴向分别加工有板程入口（13）和板程出口（16）。

4.如权利要求3所述的板壳式中间流体型气化器，其特征在于，所述换热芯体（15）与蒸发器壳体（19）内圆周面之间填充有填料。

5.如权利要求3所述的板壳式中间流体型气化器，其特征在于，所述蒸发器壳体（19）内表面，壳程气相出口（17）所在位置设置有挡流板（18）。

6.如权利要求1所述的板壳式中间流体型气化器，其特征在于，所述板壳式换热器E2和板壳式换热器E3结构相同，包括换热器壳体（1）和板芯（2）；板芯（2）同轴安装在换热器壳体（1）内，所述板芯（2）由两个以上换热板片同轴固接而成，沿板芯（2）的轴向分别加工有板程入口（4）和板程出口（5）；换热器壳体（1）的圆周面上分别加工有壳程入口（6）和壳程出口（7）。