CN105042326B - 紧凑式中间流体型气化器 - Google Patents

Abstract

一种紧凑式中间流体型气化器，其特征是它由三个部分组成，第一部分由热源流体和中间传热流体进行换热，使中间传热流体蒸发，即中间传热流体蒸发段E1，靠第二热源管束13来实现；第二部分由中间传热流体和LNG进行换热，中间传热流体被冷凝，LNG发生气化，即气化段E2，靠LNG管束2来实现；第三部分为气化后的天然气与热源流体换热，将天然气过热到一定要求温度输出使用，即过热段E3，靠第一热源管束11来实现。三个部分由异型管箱（7）联通。本发明结构紧凑，占地面积小，气化效率高，稳定性好，易实现大型化，适用于海上、江中、河中、湖中等晃动环境的LNG气化。

Description

紧凑式中间流体型气化器

技术领域

本发明涉及一种液化天然气（LNG）气化装置，尤其是一种不仅可以在陆地上使用也可以在晃动的船上使用的气化器，具体地说是一种紧凑式中间流体型气化器。

背景技术

目前，中间流体型气化器是一种主要用于气化LNG等低温液体的换热器，优点是可以选择多种热源，如：海水、工业废水以及江河湖水等；并且采用冷媒介质作为中间传热流体的方法避免了热源流体的结冰问题，通常采用丙烷、异丁烷、氟利昂或氨等介质作为中间传热流体。该气化器主要分为三个部分，第一部分由热源流体和中间传热流体进行换热，使中间传热流体蒸发；第二部分由中间传热流体和LNG进行换热，中间传热流体被冷凝，LNG发生气化；第三部分为气化后的天然气与热源流体换热，将天然气过热到一定温度输送给用户使用，如图1所示。

但是传统的中间流体型气化器的热源管束采用单管程，占地空间大。

传统的中间流体型气化器安装在船上等晃动场地时，使用过程中中间流体型气化器中的中间传热流体的液面会发生很大的变化，这样就可能使第二热源管束的热源管出现干涸或者LNG管束被润湿，降低气化效率。

发明内容

本发明的目的是针对现有中间流体型气化器存在的占地空间大，不适用于安装在船上等晃动场地的问题，设计一种气化效果好、结构紧凑、适用于安装在船上等晃动场地的紧凑式中间流体型气化器。

本发明的技术方案是：

一种紧凑式中间流体型气化器是：它由三个部分组成，第一部分由热源流体和中间传热流体进行换热，使中间传热流体蒸发，即中间传热流体蒸发段E1，靠第二热源管束13来实现；第二部分由中间传热流体和LNG进行换热，中间传热流体被冷凝，LNG发生气化，即气化段E2，靠LNG管束2来实现；第三部分为气化后的天然气与热源流体换热，将天然气过热到一定要求温度输出使用，即过热段E3，靠第一热源管束11来实现。三个部分由异型管箱（7）联通；该异型管箱7入口室7-1连接第一热源管束11的出口端和第二热源管束13的入口端，它的出口室7-3连接第二热源管束13的出口端和热源流体的出口，入口室7-1和出口室7-3之间通过分程隔板7-2分隔；第二热源管束13和LNG管束2安装在壳体14中，壳体14中充装有中间传热流体，LNG管束位于第二热源管束的上部，液态中间传热流体19被流过第二热源管束13的热源流体加热蒸发至气态，气化后的中间传热流体19上升至LNG管束2的位置处被流过LNG管束2内的LNG冷凝至液态，通过中间传热流体19蒸发—冷凝的内部循环，将热源流体的热量传递给LNG，实现LNG的气化；在所述的壳体14中包含有防止中间传热流体19由于气化器的轴向方向倾斜而使其液面发生大幅度变化的轴向防倾装置、防止中间传热流体19由于气化器的周向方向倾斜而使其液面大幅度变化的周向防倾装置以及防止第二热源管束13位置偏移的防偏移装置18。

所述的第二热源管束13为U型管管束，并在热源管束的轴向多个位置设置用于支撑所有第二热源管束、同时作为轴向防倾装置的支撑板12，该支撑板12的高度至少超出所述中间流体型气化器中中间传热流体19的液面高度。

在所述的周向防倾装置由壳体14中设置的平行于轴向的隔板20组成，所述的隔板20安装在与第二热源管束13轴向平行的方向上多个位置，贯穿第二热源管束13的直管段。

所述隔板20的宽度由支撑板12之间的距离或支撑板12至管板的距离确定，所述隔板20高度至少超出所述中间流体型气化器中中间传热流体19的液面高度。

在所述隔板20的上方固定一个第一压板16，在所述支撑板12的上方靠近壳体的两侧固定有两个第二压板17，第一压板16和第二压板17的长度覆盖第二热源管束的直管段。

所述的防偏移装置18由盖板组成，该盖板固定在壳体14的左右内侧面上，位于支撑板12的顶部，略高于第二压板17的高度，用于防止第二热源管束13的位置偏移。

所述的有LNG管束（2）的支撑装置（22）；在穿LNG管束（2）时所述支撑装置（22）可以起到导轨的作用；LNG管束（2）在壳体（14）中处于悬空状态，通过所述支撑装置（22）可以使LNG管束（2）得到很好的支撑；同时为了在晃动场地中使用，所述支撑装置（22）含有和LNG管束（2）的每一块径向固定支撑（1）相连接的拉撑结构，可以防止LNG管束（2）的左右晃动。

本发明的有益效果：

1、本发明在中间流体型气化器中设置有防止中间传热流体由于晃动而发生的轴向倾斜使中间传热流体液面大幅度变化的装置、防止中间流体由于晃动而发生周向倾斜使中间传热流体液面大幅度变化的装置以及防止第二热源管束位置偏移的装置，避免了晃动情况下第二热源管的局部干涸以及LNG管束的局部润湿，有效地解决了中间流体型气化器在晃动场合使用的问题，保证了气化性能。

2、本发明将第二热源管束设置为U型管，相对传统的中间流体型气化器减少了一块管板的设置，减少了LNG连接管道的长度，减少了一个管箱，不仅节约了成本并且使设备更加紧凑，减少了占地空间。

本发明通过中间流体的蒸发与冷凝，利用海水、江水、河水、湖水等作为热源间接使液态天然气（简称“LNG”）等低温液体气化。在中间流体型气化器中设置有防止中间流体由于气化器沿轴向方向倾斜而使中间传热流体液面大幅度变化的防晃动装置、防止中间流体沿周向方向倾斜而使中间流体液面大幅度变化的装置以及防止U型换热管束位置偏移的装置。

本发明结构紧凑，占地面积小，气化效率高，稳定性好，易实现大型化，适用于海上、江中、河中、湖中等晃动环境的LNG气化。

附图说明

图1是本发明的正向结构示意图。

图2是本发明的侧方位结构示意图。

图3是本发明过渡管箱的结构示意图。

图4是本发明发生周向倾斜时的示意图。

图5是本发明发生轴向倾斜时的示意图。

图6是传统中间流体型气化器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-5所示。

一种紧凑式中间流体型气化器，它由三个部分组成，第一部分由热源流体和中间传热流体进行换热，使中间传热流体蒸发，即中间传热流体蒸发段E1，靠第二热源管束13来实现；第二部分由中间传热流体和LNG进行换热，中间传热流体被冷凝，LNG发生气化，即气化段E2，靠LNG管束2来实现；第三部分为气化后的天然气与热源流体换热，将天然气过热到一定要求温度输出使用，即过热段E3，靠第一热源管束11来实现。三个部分由异型管箱（7）联通。

一管箱9，该管箱9连接热源流体的入口和第一热源管束11的入口端；

一天然气过热段E3，该天然气过热段E3由第一壳体8、折流板10和第一热源管束11组成，天然气经连接管道3从第一壳体8的一端进入，流经第一换热管束表面后从第一壳体9的另一端流出；如图1所示；

一异型管箱（过渡管箱）7，该过渡管箱的入口室7-1连接前述第一热源管束11的出口端和第二热源管束13的入口端，它的出口室7-3连接第二热源管束13的出口端和热源流体的出口，入口室7-1和出口室7-3之间通过分程隔板7-2分隔；如图3；

一壳体14，壳体14中充装有冷媒介质，它内部安装有第二热源管束13和LNG管束2，液态中间传热流体7被流过热源管束的热源流体加热蒸发至气态，气化后的中间传热流体7被流过LNG管束2的LNG冷凝至液态，通过中间传热流体蒸发—冷凝的内部循环，将热源流体的热量传递给LNG，实现LNG的气化；第二热源管束13为U型管管束，并在该第二热源管束13的轴向多个位置设置用于支撑所有第二热源管的支撑板12，该支撑板12的高度至少超出所述中间流体型气化器静置时中间传热流体19的液面高度；在支撑板12的两端固定有压板17，压板17在长度方向上从管板21的内侧延伸到第二热源管束13的U型弯开始处，宽度方向从支撑板边缘向内突出。在垂直于第二热源管13轴向方向上的多个位置设置隔板20，该隔板20的高度至少超出所述中间流体型气化器静置时中间传热流体19的液面高度a，在长度方向上从管板21的内侧延伸到第二热源管束13的U型弯开始处，中间遇支撑板12断开。在隔板20的顶部固定有压板16，压板16在长度方向上从管板21的内侧延伸到第二热源管束13的U型弯开始处，宽度方向以隔板20为中心向两边突出。

当气化器由于晃动而发生轴向倾斜时，支撑板12将中间传热流体沿长度方向上间隔成若干区域，可以有效的防止中间传热流体19的液面的大幅度变化。当气化器由于晃动而发生周向倾斜时，第一压板16、第二压板17可有效的覆盖液面b的两端，防止液面b从两侧溅起润湿上部的LNG管束；隔板20将中间传热流体从宽度方向上间隔成若干区域，可以有效的防止中间传热流体19的液面的大幅度变化。因此，该中间流体型气化器可以有效的防止液面大幅度变化时带来的不利影响（第二热源管束的热源管出现干涸以及LNG管束被润湿），确保了气化器的气化性能。

盖板18固定在壳体14的左右内侧面上，位于支撑板23的顶部，略高于压板17的位置。由于第二热源管束13的U型结构只有一端固定，当气化器由于晃动而发生倾斜时，有可能会带来第二热源管束的上下晃动，这样就会造成热源管13与管板21连接处的局部应力，从而破坏热源管13与管板21的连接，盖板18可以限制第二热源管束13的向上偏离的位移。

详述如下：

本发明的紧凑式中间流体型气化器既可用于陆地固定式结构，也可安装在易周向和轴向倾斜的船上，该气化器主要分为三个部分，第一部分由热源流体和中间传热流体进行换热，使中间传热流体蒸发，即中间传热流体蒸发段E1，靠第二热源管束13来实现；第二部分由中间传热流体和LNG进行换热，中间传热流体被冷凝，LNG发生气化，即气化段E2，靠LNG管束2来实现；第三部分为气化后的天然气与热源流体换热，将天然气过热到一定温度输送给用户使用，即过热段E3，靠第一热源管束11来实现，如图1。过热段E3由第一壳体9、折流板10和第一热源管束11组成，天然气经连接管道3从第一壳体8的一端进入，流经第一换热管束表面后从第一壳体9的另一端流出，热源流体从第一管箱9的一端进入到第一热源管束11的各个换热管中。过热器E3和中间传热流体蒸发段E1之间通过过渡管箱7相连通，该过渡管箱7入口室7-1连接前述第一热源管束11的出口端和第二热源管束13的入口端，它的出口室7-3连接第二热源管束13的出口端和热源流体的出口，入口室7-1和出口室7-3之间通过分程隔板7-2分隔，如图3所示。中间传热流体蒸发段E1和气化段E2共同包含有密闭的第二壳体14，第二壳体14中充注有中间传热流体19，可使中间传热流体19在同一个空间内进行蒸发和冷凝，形成内部循环；壳体14的下部安装有第二热源管束13，第二热源管束的进口端与前述过渡管箱7的入口室7-1相连通，第二热源管束13的出口端与前述过渡管箱7的出口室7-3相连通；壳体14的上部安装有LNG管束2，LNG管束2的进口端与位于第二壳体14外的入口室6相连通，LNG管束2的出口端与位于第二壳体14外的出口室4相连通，入口室6和出口室4通过分程隔板5分隔，出口室4通过连接管道3和第一壳体9的入口端相连通；所述的LNG管束为U型管管束；所述的第二热源管束13也为U型管管束，并在该第二热源管束13的轴向多个位置设置用于支撑所有第二热源管的支撑板12，该支撑板的高度至少超出所述中间流体型气化器静置时中间传热流体19的液面高度；在上述支撑板12的两端固定有压板17，压板17在长度方向上从管板21的内侧延伸到第二热源管束13的U型弯开始处，宽度方向从支撑板边缘向内突出；在垂直于第二热源管13轴向方向上的多个位置设置隔板20（图2），图中显示了3个位置，具体数目可根据气化器的尺寸、第二热源管13数目等因素进行调整。该隔板20的高度至少超出所述中间流体型气化器静置时中间传热流体19的液面高度a。在上述隔板20的顶部固定有压板16，压板16在长度方向上从管板21的内侧延伸到第二热源管束13的U型弯开始处，宽度方向以隔板为中心向两边突出。当气化器由于晃动而发生轴向倾斜时（图5），支撑板12可以有效的防止中间传热流体19的液面的大幅度变化。当气化器由于晃动而发生周向倾斜时（图4），压板17和压板16可有效的覆盖液面b的两端，防止液面b从两侧溅起润湿上部的LNG管束，从而确保气化器的性能。盖板18固定在壳体14的左右内侧面上略高于压板17的位置，一个盖板18覆盖在一个支撑板12的顶部。由于第二热源管束13的U型结构，只有一端固定，当气化器由于晃动而发生倾斜时，有可能会带来第二热源管束的上下晃动，这样就会造成热源管13与管板21连接处的局部应力，从而破坏热源管13与管板21的连接，盖板18可以限制第二热源管束13的向上偏离的位移。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (2)

1.一种紧凑式中间流体型气化器，其特征是它由三个部分组成，第一部分由热源流体和中间传热流体进行换热，使中间传热流体蒸发，即中间传热流体蒸发段（E1），靠第二热源管束（13）来实现；第二部分由中间传热流体和LNG进行换热，中间传热流体被冷凝，LNG发生气化，即气化段（E2），靠LNG管束（2）来实现；第三部分为气化后的天然气与热源流体换热，将天然气过热到一定要求温度输出使用，即过热段（E3），靠第一热源管束（11）来实现；三个部分由异型管箱（7）联通；该异型管箱（7）入口室（7-1）连接第一热源管束（11）的出口端和第二热源管束（13）的入口端，它的出口室（7-3）连接第二热源管束（13）的出口端和热源流体的出口，入口室（7-1）和出口室（7-3）之间通过分程隔板（7-2）分隔；第二热源管束（13）和LNG管束（2）安装在壳体（14）中，壳体（14）中充装有中间传热流体，LNG管束位于第二热源管束的上部，液态中间传热流体（19）被流过第二热源管束（13）的热源流体加热蒸发至气态，气化后的中间传热流体（19）上升至LNG管束（2）的位置处被流过LNG管束（2）内的LNG冷凝至液态，通过中间传热流体（19）蒸发—冷凝的内部循环，将热源流体的热量传递给LNG，实现LNG的气化；所述第二热源管束（13）为U型管管束，并在热源管束的轴向多个位置设置用于支撑所有第二热源管束的支撑板（12），所述支撑板（12）同时作为防止中间传热流体（19）由于气化器的轴向方向倾斜而使液面发生大幅度变化的轴向防倾斜装置；在所述的壳体（14）中还包含有防止中间传热流体（19）由于气化器的周向方向倾斜而使其液面大幅度变化的周向防倾装置以及防止第二热源管束（13）位置偏移的防偏移装置（18），所述的周向防倾装置由壳体（14）中设置的平行于轴向的隔板（20）组成，所述的隔板（20）安装在与第二热源管束（13）轴向平行的方向上多个位置，贯穿第二热源管束（13）的直管段；所述隔板（20）的宽度由支撑板（12）之间的距离或支撑板（12）至管板的距离确定，高度至少超出所述中间流体型气化器中中间传热流体（19）的液面高度，所述隔板（20）的上方固定一个第一压板（16），在所述支撑板（12）的上方靠近壳体的两侧固定有两个第二压板（17），第一压板（16）和第二压板（17）的长度覆盖第二热源管束的直管段；所述的防偏移装置（18）由盖板组成，该盖板固定在壳体（14）的左右内侧面上，位于支撑板（12）的顶部，略高于第二压板（17）的高度，用于防止第二热源管束（13）的位置偏移。

2.根据权利要求1 所述的中间流体型气化器，其特征是设置有LNG 管束（2）的支撑装置（22）；在穿LNG 管束（2）时所述支撑装置（22）可以起到导轨的作用；LNG 管束（2）在壳体（14）中处于悬空状态，通过所述支撑装置（22）可以使LNG 管束（2）得到很好的支撑；同时为了在晃动场地中使用，所述支撑装置（22）含有和LNG 管束（2）的每一块径向固定支撑（1）相连接的拉撑结构，可以防止LNG 管束（2）的左右晃动。