CN111748389B - 一种具有喷淋结构的气化设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有喷淋结构的气化设备，该气化设备包括气化炉本体、设置在气化炉本体顶部的顶置喷嘴机构以及设置在气化炉本体侧面的中置喷嘴机构，气化设备的内部设有底部水池，顶置喷嘴机构及中置喷嘴机构分别与底部水池相连通。与现有技术相比，本发明针对现有的气化炉，通过设置喷淋结构，引入喷淋气化技术，将烟气加温后的水进行常压喷淋到被加热管束，再加上气化后蒸发冷凝的水，可以更好地促进被加热管束和水、烟气的充分接触，有效解决换热不充分的问题，在气化设备内部增加了气场的流动，还带动从下部向上而来的水和烟气混合气体的流动，从而强化换热，降低能耗。

Description

一种具有喷淋结构的气化设备
技术领域
本发明属于LNG气化技术领域，涉及一种具有喷淋结构的气化设备。
背景技术
目前，天然气的利用越来越广泛，随着中俄两国的“拳头项目”天然气管道得到接通并已经通气，对天然气的预热处理越来越重要，以进一步提高天然气气化炉的热效率。
现有的LNG气化设备中，底部水池的水在气化后与换热管接触时，会存在一些接触不充分的情况，导致换热过程不充分，换热效率低下，气化不稳定，且带来了能耗的浪费，这也最终导致气化传热传质的不可控制性和不可预测性。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种具有喷淋结构的气化设备，在现有LNG气化设备的基础上，加入喷嘴喷淋结构，利用喷淋气化技术，提高其工业运行的效率和稳定性，降低能耗，以解决原有气化炉换热不充分、换热效率低下的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种具有喷淋结构的气化设备，该气化设备包括气化炉本体、设置在气化炉本体顶部的顶置喷嘴机构以及设置在气化炉本体侧面的中置喷嘴机构，所述的气化炉本体的内部设有底部水池，所述的顶置喷嘴机构及中置喷嘴机构分别与底部水池相连通。
进一步地，所述的气化炉本体包括外筒体、设置在外筒体内部并位于底部水池上方的火筒以及环绕设置在火筒外部的被加热管束，所述的火筒的内部设有燃烧室。
进一步地，所述的被加热管束为螺旋向上的盘管。
进一步地，所述的火筒沿竖直方向设置，并且所述的火筒的底部设有与底部水池相适配的烟气出口。
进一步地，所述的顶置喷嘴机构包括多个插设在外筒体顶部的顶置喷嘴，所述的顶置喷嘴的喷口朝向火筒壁面或被加热管束顶部。
进一步地，所述的顶置喷嘴共设有3-5个，优选为4个。
进一步地，所述的中置喷嘴机构包括多个插设在外筒体侧面的中置喷嘴，所述的中置喷嘴的喷口朝向火筒壁面或被加热管束底部。
进一步地，所述的中置喷嘴共设有3-5个，优选为4个。
进一步地，所述的底部水池与顶置喷嘴机构、中置喷嘴机构之间设有循环管，并通过循环管相连通。
进一步地，所述的循环管上设有循环泵。
本发明气化设备中，燃烧室中的高温烟气喷入到底部水池中，高温烟气使底部水池中的水气化为水蒸汽，然后水蒸汽和烟气一起向上流动，到达被加热管束以对其内部的LNG进行加热，达到换热的目的。本发明通过加入喷嘴喷淋结构，采用多喷嘴顶置与中置的方法，在该气化设备的被加热管束的上端与下端分别加入多个喷嘴，喷嘴处出来的水来自于底部水池，由于底部水池中的水在高温烟气的作用下进行了预热加温，再经过喷嘴喷出，到达被加热管束的不同区域，增强换热，解决水热交换不充分的问题。
其中，喷嘴可以旋转不同的角度，以改变对被加热管束进行喷淋的喷淋位置，不同区域的水和被加热管束的碰撞，增大接触面积，增强换热。喷嘴还可以根据外部的调节阀调控喷流的速度和大小，这样可以在不同的使用阶段，根据需要的换热量大小进行调控，便于人工进行操控，极大地方便气化设备的使用。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1)本发明针对现有的气化炉，采用喷淋加湿方法，通过设置喷淋结构，利用喷淋气化技术，将烟气加温后的水进行常压喷淋到被加热管束，再加上气化后蒸发冷凝的水，可以更好地促进被加热管束和水、烟气的充分接触，增强气场流动，增加碰撞次数，进一步增加换热效率，降低能耗。
2)喷淋结构的设置，还可以在一定程度上降低火筒外壁面的温度，保护燃烧室。
3)喷淋结构的设置，还能够降低烟气的排烟温度，防止烟气温度过高、达到LNG燃烧温度(927K)而发生爆炸。
4)本发明中的喷嘴可以通过调节不同的喷射角度，对被加热管束进行不同位置、不同方向地喷淋；还可以调节喷淋的速度，加强水与被加热管束的撞击，充分换热，降低能耗浪费。
5)本发明弥补了对于该类气化炉的市场空白，并可应用在多种场合，如空调系统中。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中顶置喷嘴机构的结构示意图；
图3为本发明中中置喷嘴机构的结构示意图；
图4为本发明中喷嘴不同喷射角度的示意图；
图中标记说明：
1—底部水池、2—外筒体、3—火筒、4—被加热管束、5—燃烧室、6—烟气出口、7—顶置喷嘴、8—中置喷嘴、9—循环管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
为了解决原有气化炉的烟气与水热湿交换不充分的问题，本实施例采用喷淋加湿方式，采用多喷嘴顶置和中置模式，降低风机的能耗，增加换热效率。气化设备的结构如图1至图3所示。
首先，在气化炉顶部布置4个顶置喷嘴7，顶置喷嘴7的水源是从底部水池1而来，底部水池1中的水由于高温烟气的加热，温度也随之上升，通过外部循环管9到达顶置喷嘴7处，由顶置喷嘴7喷出，采用多喷嘴顶置方式是为了有效利用气化炉顶部的空间，提高利用率，并且喷淋结构的数量不宜过多，当喷嘴数量过多时会在喷淋的过程中产生水流互相对冲现象，从而减少换热效果，阻碍换热。在气化炉的中部，布置4个中置喷嘴8，该处的喷嘴向上往被加热管束4进行喷淋，采用这种多喷嘴方式，负荷调节范围更大，在一些大型气化装置方面具有较强的优势。
如图4所示，这些喷嘴可以调控不同的角度，喷口可以朝向不同的方向，这样有利于喷嘴处出来的水更好地接触到被加热管束4，不仅可以将喷口朝向被加热管束4，还可以将喷口朝向火筒3壁面，让喷淋的液体直接接触高温的火筒3壁面，当喷淋处的水接触到火筒3壁面时，会将水气化，此时水会携带大量的热，与被加热管束4进行凝结换热，从而进一步增强换热，提高效率，再配合烟气气化后的水蒸汽，使得传热进一步得到提高，并且设计的喷嘴可以两两协调，角度一致，一起撞击混合，共同到达被加热管束4或者火筒3壁面，从而大量流入到被加热管束4处，效率更高。
喷嘴不仅可以旋转角度，还可以调节喷淋的速度，当需要被加热的天然气耗量少时，可以将喷嘴处调节至雾化；当有大量的天然气需要被加热时，则可以调节喷嘴的喷淋量比较大，从而气化的更多，所释放的加热量也越多。中置喷嘴8所喷淋出的液体，和烟气气化后的水蒸汽、烟气一起混合至被加热管束4，和被加热管束4内部的LNG进行换热，加强凝结换热，从而使整个气化设备的效率提高。
综上，本实施例中具有喷淋结构的气化设备，不仅有烟气气化后的混合水蒸汽加热，还有喷淋式换热，可以提升喷淋效果和雾化效率，增强换热和强化传热，以及控制加热的时间，彻底解决了换热不充分的问题，从而减少了烟气的排放温度，降低能耗，从而完成整个加热作业。
实施例2：
如图1所示的一种具有喷淋结构的气化设备，包括气化炉本体、设置在气化炉本体顶部的顶置喷嘴机构以及设置在气化炉本体侧面的中置喷嘴机构，气化炉本体的内部设有底部水池1，顶置喷嘴机构及中置喷嘴机构分别与底部水池1相连通。
其中，气化炉本体包括外筒体2、设置在外筒体2内部并位于底部水池1上方的火筒3以及环绕设置在火筒3外部的被加热管束4，火筒3的内部设有燃烧室5。被加热管束4为螺旋向上的盘管。火筒3沿竖直方向设置，并且火筒3的底部设有与底部水池1相适配的烟气出口6。
如图2所示，顶置喷嘴机构包括多个插设在外筒体2顶部的顶置喷嘴7，顶置喷嘴7共设有3-5个，优选为4个。
如图3所示，中置喷嘴机构包括多个插设在外筒体2侧面的中置喷嘴8，中置喷嘴8共设有3-5个，优选为4个。
如图4所示，顶置喷嘴7的喷口朝向火筒3壁面或被加热管束4顶部，中置喷嘴8的喷口朝向火筒3壁面或被加热管束4底部。
底部水池1与顶置喷嘴机构、中置喷嘴机构之间设有循环管9，并通过循环管9相连通。循环管9上设有循环泵。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有喷淋结构的气化设备，其特征在于，该气化设备包括气化炉本体、设置在气化炉本体顶部的顶置喷嘴机构以及设置在气化炉本体侧面的中置喷嘴机构，所述的气化炉本体的内部设有底部水池(1)，所述的顶置喷嘴机构及中置喷嘴机构分别与底部水池(1)相连通；
所述的气化炉本体包括外筒体(2)、设置在外筒体(2)内部并位于底部水池(1)上方的火筒(3)以及环绕设置在火筒(3)外部的被加热管束(4)，所述的火筒(3)的内部设有燃烧室(5)；
所述的火筒(3)沿竖直方向设置，并且所述的火筒(3)的底部设有与底部水池(1)相适配的烟气出口(6)；
所述的顶置喷嘴机构包括多个插设在外筒体(2)顶部的顶置喷嘴(7)，所述的顶置喷嘴(7)的喷口朝向火筒(3)壁面或被加热管束(4)顶部；
所述的中置喷嘴机构包括多个插设在外筒体(2)侧面的中置喷嘴(8)，所述的中置喷嘴(8)的喷口朝向火筒(3)壁面或被加热管束(4)底部。
2.根据权利要求1所述的一种具有喷淋结构的气化设备，其特征在于，所述的被加热管束(4)为螺旋向上的盘管。
3.根据权利要求1所述的一种具有喷淋结构的气化设备，其特征在于，所述的顶置喷嘴(7)共设有3-5个。
4.根据权利要求1所述的一种具有喷淋结构的气化设备，其特征在于，所述的中置喷嘴(8)共设有3-5个。
5.根据权利要求1所述的一种具有喷淋结构的气化设备，其特征在于，所述的底部水池(1)与顶置喷嘴机构、中置喷嘴机构之间设有循环管(9)，并通过循环管(9)相连通。
6.根据权利要求5所述的一种具有喷淋结构的气化设备，其特征在于，所述的循环管(9)上设有循环泵。
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