CN104019356A - 一种废气加热型汽化器 - Google Patents

Abstract

一种废气加热型汽化器，包括汽化器本体、加热器，汽化器本体的两端分设有LNG天然气进口、LNG天然气出口，顶部、底部分设有热媒介进口、热媒介出口，内部设有Z字型LNG天然气管道，LNG天然气管道的两端分别经LNG天然气进口、LNG天然气出口后延伸至汽化器本体的外部，加热器的内部设有加热器腔，两端分设有均与加热器腔相通的废气总进口、废气总出口，顶部、底部分设有媒介总进口、媒介总出口，加热器腔内轴向设有流通装置，流通装置中部开设的媒介腔的两端分别与媒介总进口、媒介总出口相通，且媒介总出口与热媒介进口相通。本设计不仅降实现了发动机废气的合理利用、而且提高了汽化能力。

Description

一种废气加热型汽化器

技术领域

本发明涉及一种液化天然气汽化装置，尤其涉及一种废气加热型汽化器，具体适用于实现发动机废气的合理利用、提高汽化能力。

背景技术

天然气作为替代燃料得到广泛应用，而装配天然气发动机的各种车辆市场占有率越来越高。LNG天然气作为替代燃料更清洁,呈液态便于运输,车辆续行里程大。目前，点燃式发动机都是将LNG燃料气化变成气态供缸内燃烧使用。要保证发动机有良好的动能输出，汽化器就必须有足够的汽化能力，满足发动机缸内燃烧最大气态燃料需求。

中国专利申请公布号为CN103615660A，申请公布日为2014年3月5日的发明专利公开了一种利用发动机废热能的水浴式汽化器，包括换热筒体，在换热筒体的两端分设有液化天然气进口与气化天然气出口，在换热筒体内设有螺旋形换热管，螺旋形换热管的两端分别与换热筒体的液化天然气进口与气化天然气出口连通，换热筒体两端还分设有进水接口与出水接口，液化天然气储罐通过输送管路与换热筒体的液化天然气进口连通，换热筒体的气化天然气出口通过输送管路与气体暂存箱连通，气体暂存箱通过输送管路与发动机相连，发动机旁设有水箱，水箱通过输送管路与换热筒体的进水接口连通，换热筒体的出水接口通过输送管路与水箱连通。虽然该发明具有节能环保的优点，但其采用发动机的散热对水箱中的水进行传热，整机散热比较分散，无法进行集中收集，且其传热能力有限，传热效果不佳，同时，汽化器内设置的螺旋形换热管结构在热媒介热能不足时容易出现LNG汽化不完全的现象。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的传热效果不佳、汽化能力有限的问题，提供一种传热效果较优、且能有效增强汽化能力的废气加热型汽化器。

为实现以上目的，本发明的技术方案如下：

一种废气加热型汽化器，包括均为中空结构的汽化器本体、加热器，所述汽化器本体上开设有LNG天然气进口、LNG天然气出口、热媒介进口、热媒介出口，汽化器本体内部开设的汽化器腔内设置有LNG天然气管道，LNG天然气管道的两端分别经LNG天然气进口、LNG天然气出口后延伸至汽化器本体的外部，所述加热器的内部开设有加热器腔，加热器上开设有媒介总进口、媒介总出口，该媒介总进口依次经加热器腔、媒介总出口、热媒介进口、汽化器腔后与热媒介出口相通；

所述加热器的两端分别开设有废气总进口、废气总出口，该废气总进口经加热器腔后与废气总出口相通；

所述加热器腔内轴向设置有流通装置，该流通装置的两端与加热器腔的内壁固定连接，流通装置的中部开设有媒介腔，媒介腔的一端通过媒介进液管道与媒介总进口相通，媒介腔的另一端通过媒介出液管道与媒介总出口相通。

所述流通装置上近废气总进口的一端径向开设有多个废气分进口，流通装置上近废气总出口的一端径向开设有多个废气分出口，废气总进口依次经废气分进口、加热器腔、废气分出口后与废气总出口相通；

所述媒介腔的内部轴向设置有实心轴体，该实心轴体的两端分别与媒介进液管道的一端、媒介出液管道的一端固定连接，媒介进液管道的另一端、媒介出液管道的另一端分别经媒介总进口、媒介总出口后延伸至加热器的外部，且媒介进液管道上近实心轴体的一端径向开设有多个与媒介腔相通的媒介分进口，媒介出液管道上近实心轴体的一端径向开设有多个与媒介腔相通的媒介分出口。

所述LNG天然气进口位于汽化器本体一侧的上部， LNG天然气出口位于汽化器本体另一侧的下部，热媒介进口位于汽化器本体底部近LNG天然气出口处，热媒介出口位于汽化器本体顶部近LNG天然气进口处，媒介总进口位于加热器顶部近废气总出口处，媒介总出口位于加热器底部近废气总进口处。

所述LNG天然气管道为Z字型结构，包括依次连接的一号直管部、一号弯管部、二号直管部、二号弯管部、三号直管部，一号直管部、三号直管部分别经LNG天然气进口、LNG天然气出口后延伸至汽化器本体的外部，一号直管部与二号直管部之间、二号直管部与三号直管部之间分别设置有一号隔板、二号隔板，所述一号隔板、二号隔板互相平行、且交错布置在汽化器腔的内壁上，一号隔板、二号隔板的固定端与汽化器腔的内壁固定连接，一号隔板、二号隔板的悬空端位于汽化器腔的内部。

所述汽化器本体的底部近LNG天然气进口处开设有与汽化器腔相通的热媒介放液口。

所述汽化器本体的顶部近LNG天然气进口处开设有与汽化器腔相通的预热媒介进口。

所述废气总进口处、热媒介出口处均连接有流量控制阀，热媒介放液口处连接有放液阀。

所述加热器的设置高度大于等于汽化器本体的设置高度。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种废气加热型汽化器中废气总进口经加热器腔后与废气总出口相通，加热器腔内轴向设置有流通装置，该流通装置的两端分别与废气总进口、废气总出口相通，流通装置中部开设的媒介腔的一侧通过媒介进液管道与媒介总进口相通，媒介腔的另一侧通过媒介出液管道与媒介总出口相通，即废气通过废气总进口、加热器腔后由废气总出口排出，而热媒介则依次经媒介总进口、媒介进液管道、媒介腔、媒介出液管道后由媒介总出口流出，本设计采用发动机产生的废气对媒介进行集中传热，不仅实现了发动机废气的合理利用，且废气的温度可达到500℃以上，传热效果较优。因此，本发明不仅实现了发动机废气的合理利用，而且传热效果较优。

2、本发明一种废气加热型汽化器中加热器腔内轴向设置有流通装置，热媒介腔的内部轴向设置有实心轴体，该设计使得加热器内部废气、热媒介的流动区域均呈环形布置, 不仅能够促使流经媒介腔的热媒介受热均匀，而且扩大了媒介与废气的传热面积，提高了热传递效率，另外，流通装置的两端分别径向开设有多个废气分进口、废气分出口，媒介进液管道上、媒介出液管道上对应径向开设有多个媒介分进口、媒介分出口，即在加热器的内部径向布置多个进、出口，既可有效减小废气、媒介的流动阻力，也能增大流动面积，保证流量。因此，本发明不仅提高了传热效率，而且保证了流量。

3、本发明一种废气加热型汽化器中汽化器腔的内壁上交错布置有一号横向隔板、二号横向隔板，将汽化器腔由上至下依次分隔成三块区域，该设计使得进入汽化器腔的热媒介的流动路线呈S型，实现了对热媒介流动的合理组织，延长了其流动时间，从而增强了汽化能力，提高了汽化率。因此，本发明增强了汽化能力。

4、本发明一种废气加热型汽化器中汽化器本体的底部近LNG天然气进口处开设有与汽化器腔相通的热媒介放液口，发动机停机后放掉汽化器腔内的热媒介，不仅能够防止低温条件下热媒介在汽化器腔内因出现霜冻现象堵塞汽化器内腔，从而影响下次启动时汽化器内腔热媒介的流动，而且可避免汽化器腔遗留的冷液因吸热而影响汽化器本体的气化效率。因此，本发明保证了汽化器的工作性能。

5、本发明一种废气加热型汽化器中汽化器本体的顶部近LNG天然气进口处开设有与汽化器腔相通的预热媒介进口，该设计能够实现在发动机起动前向汽化器腔加入预热媒介用以汽化LNG液态天然气，改善发动机启动特性。因此，本发明改善了发动机的启动特性。

6、本发明一种废气加热型汽化器中加热器的设置高度大于等于汽化器本体的设置高度，该设计不仅能够保证热媒介能充满整个汽化器内腔、并在冷启动时保证放完汽化器内腔内的热媒介，而且使得冷启动前，加入较少的预热媒介就能满足LNG天然气的气化要求，有利于提高冷启动时汽化器的汽化能力。因此，本发明有利于提高冷启动时汽化器的汽化性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：汽化器本体1、汽化器腔11、LNG天然气进口12、LNG天然气出口13、热媒介进口14、热媒介出口15、热媒介放液口16、预热媒介进口17、加热器2、加热器腔21、媒介总进口22、媒介总出口23、废气总进口24、废气总出口25、LNG天然气管道3、一号直管部31、一号弯管部32、二号直管部33、二号弯管部34、三号直管部35、流通装置4、废气分进口41、废气分出口42、媒介腔43、媒介进液管道44、媒介分进口441、媒介出液管道45、媒介分出口451、实心轴体5、一号隔板61、二号隔板62、流量控制阀7、放液阀8。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1，一种废气加热型汽化器，包括均为中空结构的汽化器本体1、加热器2，所述汽化器本体1上开设有LNG天然气进口12、LNG天然气出口13、热媒介进口14、热媒介出口15，汽化器本体1内部开设的汽化器腔11内设置有LNG天然气管道3，LNG天然气管道3的两端分别经LNG天然气进口12、LNG天然气出口13后延伸至汽化器本体1的外部，所述加热器2的内部开设有加热器腔21，加热器2上开设有媒介总进口22、媒介总出口23，该媒介总进口22依次经加热器腔21、媒介总出口23、热媒介进口14、汽化器腔11后与热媒介出口15相通；

所述加热器2的两端分别开设有废气总进口24、废气总出口25，该废气总进口24经加热器腔21后与废气总出口25相通；

所述加热器腔21内轴向设置有流通装置4，该流通装置4的两端与加热器腔21的内壁固定连接，流通装置4的中部开设有媒介腔43，媒介腔43的一端通过媒介进液管道44与媒介总进口22相通，媒介腔43的另一端通过媒介出液管道45与媒介总出口23相通。

所述流通装置4上近废气总进口24的一端径向开设有多个废气分进口41，流通装置4上近废气总出口25的一端径向开设有多个废气分出口42，废气总进口24依次经废气分进口41、加热器腔21、废气分出口42后与废气总出口25相通；

所述媒介腔43的内部轴向设置有实心轴体5，该实心轴体5的两端分别与媒介进液管道44的一端、媒介出液管道45的一端固定连接，媒介进液管道44的另一端、媒介出液管道45的另一端分别经媒介总进口22、媒介总出口23后延伸至加热器2的外部，且媒介进液管道44上近实心轴体5的一端径向开设有多个与媒介腔43相通的媒介分进口441，媒介出液管道45上近实心轴体5的一端径向开设有多个与媒介腔43相通的媒介分出口451。

所述LNG天然气进口12位于汽化器本体1一侧的上部， LNG天然气出口13位于汽化器本体1另一侧的下部，热媒介进口14位于汽化器本体1底部近LNG天然气出口13处，热媒介出口15位于汽化器本体1顶部近LNG天然气进口12处，媒介总进口22位于加热器2顶部近废气总出口25处，媒介总出口23位于加热器2底部近废气总进口24处。

所述LNG天然气管道3为Z字型结构，包括依次连接的一号直管部31、一号弯管部32、二号直管部33、二号弯管部34、三号直管部35，一号直管部31、三号直管部35分别经LNG天然气进口12、LNG天然气出口13后延伸至汽化器本体1的外部，一号直管部31与二号直管部33之间、二号直管部33与三号直管部35之间分别设置有一号隔板61、二号隔板62，所述一号隔板61、二号隔板62互相平行、且交错布置在汽化器腔11的内壁上，一号隔板61、二号隔板62的固定端与汽化器腔11的内壁固定连接，一号隔板61、二号隔板62的悬空端位于汽化器腔11的内部。

所述汽化器本体1的底部近LNG天然气进口12处开设有与汽化器腔11相通的热媒介放液口16。

所述汽化器本体1的顶部近LNG天然气进口12处开设有与汽化器腔11相通的预热媒介进口17。

所述废气总进口处24、热媒介出口15处均连接有流量控制阀7，热媒介放液口16处连接有放液阀8。

所述加热器2的设置高度大于等于汽化器本体1的设置高度。

本发明的原理说明如下：

废气的流动路径：汽化器工作时，来自发动机的废气由废气总进口24进入汽化器本体1内部，然后依次经废气分进口41、加热器腔21、废气分出口42后由废气总出口25排出。

媒介的流动路径：媒介经由媒介总进口22进入加热器内部，然后依次经媒介进液管道44、媒介分进口441、媒介腔43、媒介分出口451、媒介出液管道45后由媒介总出口23流出形成热媒介，热媒介先由热媒介进口14进入汽化器本体1的内部，再经汽化器腔11后由热媒介出口15排出。

本发明中热媒介进口14位于汽化器本体1底部近LNG天然气出口13处，热媒介出口15位于汽化器本体1顶部近LNG天然气进口12处，媒介总进口22位于加热器2顶部近废气总出口25处，媒介总出口23位于加热器2底部近废气总进口24处，该设计使得热媒介从汽化器本体1的底部流入，顶部流出， LNG天然气的流向与热媒介的流向相反，废气的流向与媒介的流向相反，不仅保证了加热媒介能够充满汽化器腔11，而且提高了汽化器本体1的汽化能力以及加热器2的热交换能力。

实施例1：

参见图1，一种废气加热型汽化器，包括均为中空结构的汽化器本体1、加热器2，所述加热器2的设置高度大于等于汽化器本体1的设置高度，汽化器本体1上开设有LNG天然气进口12、LNG天然气出口13、热媒介进口14、热媒介出口15，所述LNG天然气进口12位于汽化器本体1一侧的上部， LNG天然气出口13位于汽化器本体1另一侧的下部，热媒介进口14位于汽化器本体1底部近LNG天然气出口13处，热媒介出口15位于汽化器本体1顶部近LNG天然气进口12处，汽化器本体1内部开设的汽化器腔11内设置有LNG天然气管道3，该LNG天然气管道3为Z字型结构，包括依次连接的一号直管部31、一号弯管部32、二号直管部33、二号弯管部34、三号直管部35，一号直管部31、三号直管部35分别经LNG天然气进口12、LNG天然气出口13后延伸至汽化器本体1的外部，一号直管部31与二号直管部33之间、二号直管部33与三号直管部35之间分别设置有一号隔板61、二号隔板62，所述一号隔板61、二号隔板62互相平行、且交错布置在汽化器腔11的内壁上，一号隔板61、二号隔板62的固定端与汽化器腔11的内壁固定连接，一号隔板61、二号隔板62的悬空端位于汽化器腔11的内部，且汽化器本体1的底部近LNG天然气进口12处开设有与汽化器腔11相通的热媒介放液口16，汽化器本体1的顶部近LNG天然气进口12处开设有与汽化器腔11相通的预热媒介进口17；

所述加热器2的两端分别开设有废气总进口24、废气总出口25，加热器2的内部开设有加热器腔21，加热器腔21内轴向设置有流通装置4，该流通装置4的两端与加热器腔21的内壁固定连接，流通装置4上近废气总进口24的一端径向开设有多个废气分进口41，流通装置4上近废气总出口25的一端径向开设有多个废气分出口42，废气总进口24依次经废气分进口41、加热器腔21、废气分出口42后与废气总出口25相通；加热器2上开设有媒介总进口22、媒介总出口23，媒介总进口22位于加热器2顶部近废气总出口25处，媒介总出口23位于加热器2底部近废气总进口24处，流通装置4的中部开设有媒介腔43，媒介腔43的内部轴向设置有实心轴体5，该实心轴体5的两端分别与媒介进液管道44的一端、媒介出液管道45的一端固定连接，媒介进液管道44的另一端、媒介出液管道45的另一端分别经媒介总进口22、媒介总出口23后延伸至加热器2的外部，且媒介进液管道44上近实心轴体5的一端径向开设有多个媒介分进口441，媒介出液管道45上近实心轴体5的一端径向开设有多个媒介分出口451，媒介总进口22依次经媒介分进口441、媒介腔43、媒介分出口451、媒介出液管道45、媒介总出口23、热媒介进口14后与热媒介出口15相通；

所述废气总进口处24、热媒介出口15处均连接有流量控制阀7，热媒介放液口16处连接有放液阀8。 

Claims (8)

1.一种废气加热型汽化器，包括均为中空结构的汽化器本体（1）、加热器（2），所述汽化器本体（1）上开设有LNG天然气进口（12）、LNG天然气出口（13）、热媒介进口（14）、热媒介出口（15），汽化器本体（1）内部开设的汽化器腔（11）内设置有LNG天然气管道（3），LNG天然气管道（3）的两端分别经LNG天然气进口（12）、LNG天然气出口（13）后延伸至汽化器本体（1）的外部，所述加热器（2）的内部开设有加热器腔（21），加热器（2）上开设有媒介总进口（22）、媒介总出口（23），该媒介总进口（22）依次经加热器腔（21）、媒介总出口（23）、热媒介进口（14）、汽化器腔（11）后与热媒介出口（15）相通，其特征在于：

所述加热器（2）的两端分别开设有废气总进口（24）、废气总出口（25），该废气总进口（24）经加热器腔（21）后与废气总出口（25）相通；

所述加热器腔（21）内轴向设置有流通装置（4），该流通装置（4）的两端与加热器腔（21）的内壁固定连接，流通装置（4）的中部开设有媒介腔（43），媒介腔（43）的一端通过媒介进液管道（44）与媒介总进口（22）相通，媒介腔（43）的另一端通过媒介出液管道（45）与媒介总出口（23）相通。

2.根据权利要求1所述的一种废气加热型汽化器，其特征在于：

所述流通装置（4）上近废气总进口（24）的一端径向开设有多个废气分进口（41），流通装置（4）上近废气总出口（25）的一端径向开设有多个废气分出口（42），废气总进口（24）依次经废气分进口（41）、加热器腔（21）、废气分出口（42）后与废气总出口（25）相通；

所述媒介腔（43）的内部轴向设置有实心轴体（5），该实心轴体（5）的两端分别与媒介进液管道（44）的一端、媒介出液管道（45）的一端固定连接，媒介进液管道（44）的另一端、媒介出液管道（45）的另一端分别经媒介总进口（22）、媒介总出口（23）后延伸至加热器（2）的外部，且媒介进液管道（44）上近实心轴体（5）的一端径向开设有多个与媒介腔（43）相通的媒介分进口（441），媒介出液管道（45）上近实心轴体（5）的一端径向开设有多个与媒介腔（43）相通的媒介分出口（451）。

3.根据权利要求1或2所述的一种废气加热型汽化器，其特征在于：所述LNG天然气进口（12）位于汽化器本体（1）一侧的上部， LNG天然气出口（13）位于汽化器本体（1）另一侧的下部，热媒介进口（14）位于汽化器本体（1）底部近LNG天然气出口（13）处，热媒介出口（15）位于汽化器本体（1）顶部近LNG天然气进口（12）处，媒介总进口（22）位于加热器（2）顶部近废气总出口（25）处，媒介总出口（23）位于加热器（2）底部近废气总进口（24）处。

4.根据权利要求3所述的一种废气加热型汽化器，其特征在于：所述LNG天然气管道（3）为Z字型结构，包括依次连接的一号直管部（31）、一号弯管部（32）、二号直管部（33）、二号弯管部（34）、三号直管部（35），一号直管部（31）、三号直管部（35）分别经LNG天然气进口（12）、LNG天然气出口（13）后延伸至汽化器本体（1）的外部，一号直管部（31）与二号直管部（33）之间、二号直管部（33）与三号直管部（35）之间分别设置有一号隔板（61）、二号隔板（62），所述一号隔板（61）、二号隔板（62）互相平行、且交错布置在汽化器腔（11）的内壁上，一号隔板（61）、二号隔板（62）的固定端与汽化器腔（11）的内壁固定连接，一号隔板（61）、二号隔板（62）的悬空端位于汽化器腔（11）的内部。

5.根据权利要求1或2所述的一种废气加热型汽化器，其特征在于：所述汽化器本体（1）的底部近LNG天然气进口（12）处开设有与汽化器腔（11）相通的热媒介放液口（16）。

6.根据权利要求1或2所述的一种废气加热型汽化器，其特征在于：所述汽化器本体（1）的顶部近LNG天然气进口（12）处开设有与汽化器腔（11）相通的预热媒介进口（17）。

7.根据权利要求1或2所述的一种废气加热型汽化器，其特征在于：所述废气总进口处（24）、热媒介出口（15）处均连接有流量控制阀（7），热媒介放液口（16）处连接有放液阀（8）。

8.根据权利要求1或2所述的一种废气加热型汽化器，其特征在于：所述加热器（2）的设置高度大于等于汽化器本体（1）的设置高度。