CN114183688B - 一种lng汽化冷能的多效利用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LNG汽化冷能的多效利用装置，包括气化撬和冷水池，冷水池顶部还安装有冷能利用装置，冷能利用装置包括围绕在气化撬四周的多个进气板和一个出气板，进气板和出气板顶部设置有顶板，顶板底部吊装一个喷淋装置；进气板上竖向开设有多个进气口，进气口内竖向转动安装有调节板，进气板顶部还设置有驱动调节板绕着竖向中心轴转动的动力结构；出气板上设置一个集气罩，集气罩通过主管道连通换热装置，主管道上设置有气泵。本发明利用LNG气化过程中吸收热能产生的制冷效果，用于将生产过程中的制冷介质加以冷却，使该制冷介质用于需要制冷的工艺环节。

Description

一种LNG汽化冷能的多效利用装置
技术领域
本发明涉及LNG汽化冷能利用技术领域，具体为一种LNG汽化冷能的多效利用装置。
背景技术
化工生产过程往往需要对物料进行加热。比如在NMP的生产过程中需要让液体物料蒸发，蒸发过程需要提供给物料大量的蒸发热，所述过程往往是通过蒸汽加热来实现的。蒸汽一般来自于锅炉。
很多情况下，锅炉使用的是专用车辆运来的天然气燃料。为保持小的体积，天然气在运输过程中是处于低温液态的(约零下160℃左右)，称为液化天然气LNG。LNG在被运输到使用厂家之后，一般是储存在LNG储罐中，在使用的时候从储罐中放出，然后经气化撬汽化之后以气态形式输送到燃气锅炉作为燃料。
在气化的过程中，液态LNG要经历以下几步变化，一，零下160℃的LNG升温到130度左右，处于气液平衡态；二，零下130℃左右的液态LNG挥发变成相同温度的气态物质；三，零下130℃的气态天然气升温到常温。以上所述的每一步都是吸热过程，其中吸热量最大的是由液态转变为同温度气态物质的相变过程，这一过程每千克LNG会吸收122千卡热量。
在这一过程中，LNG所吸收的热量，也就是LNG物料所携带的冷量被白白浪费了；而同时在多种化工生产过程中，尤其是NMP基浆料生产的过程中，又需要对砂磨机等高能耗工艺环节提供大量的冷却水。在公知的技术领域，冷却水是通过电力驱动的冷水机来提供，这一些过程要消耗大量的电能。所以由此产生了一种浪费，一边是冷量被白白释放到大气中，另一边是要耗费电能产生冷量。
实际上，冷能其实不是一种能量，只有热能才是一种能量，然而在能量的综合利用过程中，要制冷，却需要消耗能量才能获得相应的冷量，所以在本申请中对LNG气化过程中吸收热量这一现象加以利用，就减少了能量的消耗，相当于利用了“冷能”。
为此我们提出一种LNG汽化冷能的多效利用装置用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LNG汽化冷能的多效利用装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种LNG汽化冷能的多效利用装置，包括流经气化撬的第一流体LNG,第一流体LNG吸收热量变成气体,其特征在于：还包括流经第一换热器的第二流体，所述第二流体在流经装置的过程中放出热量供LNG气化使用,自身温度在该过程中降低；
还包括用于第二流体进一步流通的第二换热器，第二换热器内流通第三流体与第二流体进行热量交换，在所述热量交换过程中，第二流体温度升高，第三流体温度降低。
优选的，所述的第三流体为液体，所述液体流经所述装置的方式为如下两种方式的中的一种，M1，连续流动；M2,喷淋,从进口喷淋，然后在出口收集的方式。
优选的，所述第二流体为空气，所述空气在第一热交换器中被冷冻除去水分，在第二热交换器中与第三流体换热，被加热后用于厂房干燥或用于工艺过程作为保护性干燥气体。
本发明中装置包括气化撬，第二流体为空气，所述气化撬底部设置有撬底座，所述撬底座安装在冷水池顶部；
所述冷水池顶部还安装有冷能利用装置，所述冷能利用装置包括围绕在气化撬四周的多个进气板和一个出气板，进气板和出气板顶部设置有顶板，顶板底部吊装一个喷淋装置；
所述进气板上竖向开设有多个进气口，所述进气口内竖向转动安装有调节板，所述进气板顶部还设置有驱动调节板绕着竖向中心轴转动的动力结构；
所述出气板上设置一个集气罩，所述集气罩通过主管道连通换热装置，所述主管道上设置有气泵；
所述换热装置包括换热腔和位于换热腔两侧的进气腔和出气腔，其中进气腔与主管道连通，所述进气腔和出气腔之间通过设置在换热腔内的冷气管道连通，所述换热腔上分别设置有进水管和出水管。
优选的，位于撬底座四周的冷水池顶部上开设有矩形框形状的下水槽，在冷水池中间凸出设置一个安装台，撬底座设置在安装台上。
优选的，所述喷淋装置包括喷淋架，所述喷淋架上安装有多个喷淋管，所述喷淋管内注入有常温水，且喷淋管上的喷淋头朝向气化撬。
优选的，所述气化撬四周设置三个进气板和一个出气板，且相邻两个进气板之间以及进气板和出气板之间通过连接块可拆卸连接，所述连接块上设置有交错分布的螺栓，所述螺栓分别其两侧的进气板或者出气板连接。
优选的，所述动力结构包括多个转动安装在进气板顶部的齿轮，所述齿轮与调节板一一对应，且齿轮的转轴与调节板的竖向中心轴固定连接，同一个进气板上的多个齿轮同时啮合一个齿条，所述齿条滑动安装在罩板内侧壁上，所述罩板固定安装在进气板顶部，所述罩板内还安装有电机，所述电机的驱动轴上安装有主动齿轮，所述主动齿轮与齿条啮合。
优选的，所述齿条上设置有燕尾滑块，所述罩板内壁上横向设置一个与燕尾滑块配合的限位槽。
优选的，所述主管道上还连通一个侧管道，所述侧管道上设置有阀门。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明利用LNG气化过程中吸收热能产生的制冷效果，用于将生产过程中的制冷介质加以冷却，使该制冷介质用于需要制冷的工艺环节。
本发明利用进气板、出气板和顶板将气化撬和冷水池顶部罩住，便于直接通过喷淋水达到换热的效果。
冷能利用装置中电机带动主动齿轮转动，从而带动齿条沿着限位槽往复滑动，进一步带动多个的齿轮同步转动，使得与齿轮同轴连接的调节板在进气口内转动，从而根据实际需要控制进气口的进气大小。
在冷能利用装置出口处获得大量超低露点干燥空气，这种超低露点干燥空气可以用于生产过程中的湿度控制，能节约大量的能量。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明中冷能利用装置示意图；
图3为本发明中冷能利用装置外壳示意图；
图4为本发明中冷能利用装置和气化撬示意图；
图5为本发明中进气板示意图；
图6为本发明中动力结构示意图；
图7为本发明中进气板和调节板示意图；
图8为本发明中冷水池示意图；
图中：1、气化撬；101、撬底座；
2、冷能利用装置；21、进气板；2101、进气口；2102、调节板；22、出气板；2201、集气罩；2202、主管道；2203、气泵；2204、侧管道；
23、连接块；2301、螺栓；24、顶板；2401、进气格栅；25、喷淋架；2501、喷淋管；26、动力结构；261、齿轮；262、罩板；263、限位槽；264、齿条；265、主动齿轮；266、电机；
3、冷水池；301、排水管；302、安装台；303、下水槽；
4、换热装置；41、换热腔；42、进气腔；4201、进气管；43、出气腔；4301、出气管；44、冷气管道；45、进水管；46、出水管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图2-3，本发明提供一种技术方案：一种LNG汽化冷能的多效利用装置，包括流经气化撬的第一流体LNG,第一流体LNG吸收热量变成气体,其特征在于：还包括流经第一换热器的第二流体，所述第二流体在流经装置的过程中放出热量供LNG气化使用,自身温度在该过程中降低；
还包括用于第二流体进一步流通的第二换热器，第二换热器内流通第三流体与第二流体进行热量交换，在所述热量交换过程中，第二流体温度升高，第三流体温度降低。
其中，所述的第三流体为液体，所述液体流经所述装置的方式为如下两种方式的中的一种，M1，连续流动；M2,喷淋,从进口喷淋，然后在出口收集的方式。
其中，所述第二流体为空气，所述空气在第一热交换器中被冷冻除去水分，在第二热交换器中与第三流体换热，被加热后用于厂房干燥或用于工艺过程作为保护性干燥气体。
本发明中装置包括气化撬1，气化撬1底部设置有撬底座101，撬底座101安装在冷水池3顶部，第一流体LNG在气化撬1内完成冷能释放。
在本申请中冷能这一名词的定义：冷能其实不是一种能量，只有热能才是一种能量，然而在能量的综合利用过程中，要制冷，却需要消耗能量才能获得相应的冷量，所以在本申请中对LNG气化过程中吸收热量这一现象加以利用，就减少了能量的消耗，相当于利用了“冷能”，但冷能不是一个严格的物理学意义上的名词，为了避免繁琐，在本申请中加以使用，有必要在这里加以说明。
冷水池3顶部还安装有冷能利用装置2，冷能利用装置2包括围绕在气化撬1四周的多个进气板21和一个出气板22，进气板21和出气板22顶部设置有顶板24。
顶板24底部吊装一个喷淋装置；喷淋装置包括喷淋架25，喷淋架25上安装有多个喷淋管2501，喷淋管2501内注入有常温水，且喷淋管2501上的喷淋头朝向气化撬1。
位于撬底座101四周的冷水池3顶部上开设有矩形框形状的下水槽303，在冷水池3中间凸出设置一个安装台302，撬底座101设置在安装台302上。
进气板21和出气板22均竖向安装在下水槽303外侧的冷水池3顶部，将下水槽303和气化撬1同时罩入到冷能利用装置2内，从气化撬1上直接喷淋下来的水可通过下水槽303进入到冷水池3内，并通过冷水池3一侧设置的排水管301排出收集。
其中，利用进气板21、出气板22和顶板24将气化撬1和冷水池3顶部罩住，便于直接通过喷淋水达到换热的效果。
实施例二：
如图1-2以及4-8所示，在实施例一的基础上，冷能利用装置2包括围绕在气化撬1四周的多个进气板21和一个出气板22，进气板21和出气板22顶部设置有顶板24。
气化撬1四周设置三个进气板21和一个出气板22，且相邻两个进气板21之间以及进气板21和出气板22之间通过连接块23可拆卸连接，连接块23上设置有交错分布的螺栓2301，螺栓2301分别其两侧的进气板21或者出气板22连接。
进一步的，为了提高顶部的进气效果，在顶板24上设置常开的进气格栅2401。
利用进气板21、出气板22和顶板24将气化撬1罩住，避免冷量的流失。
如图5-6所示，进气板21上竖向开设有多个进气口2101，进气口2101内竖向转动安装有调节板2102，进气板21顶部还设置有驱动调节板2102绕着竖向中心轴转动的动力结构26。
动力结构26包括多个转动安装在进气板21顶部的齿轮261，齿轮261与调节板2102一一对应，且齿轮261的转轴与调节板2102的竖向中心轴固定连接，同一个进气板21上的多个齿轮261同时啮合一个齿条264，齿条264滑动安装在罩板262内侧壁上，罩板262固定安装在进气板21顶部，罩板262内还安装有电机266，电机266的驱动轴上安装有主动齿轮265，主动齿轮265与齿条264啮合。
进一步的，齿条264上设置有燕尾滑块，罩板262内壁上横向设置一个与燕尾滑块配合的限位槽263。
电机266带动主动齿轮265转动，从而带动齿条264沿着限位槽263往复滑动，进一步带动多个的齿轮261同步转动，使得与齿轮261同轴连接的调节板2102在进气口2101内转动，从而根据实际需要控制进气口2101的进气大小。
上述属于预冷利用的第一阶段，在冷能利用装置2中，使用常温空气加热LNG，使LNG气化到常温，被冷却的空气温度可降低至-130℃。在这一过程中空气中所含的水分被除去，在出气板22出口所获得的冷空气露点为-130℃。
出气板22上设置一个集气罩2201，集气罩2201通过主管道2202连通换热装置4，主管道2202上设置有气泵2203。冷空气进入到换热装置4完成第一阶段换热，在换热装置4内，使冷空气与水进行逆流热交换，在出口处得到温度为15℃左右的常温空气，而水被冷却为7℃左右。具体如下：
在对换热器外部进行良好绝热的情况下，可忽略热损失，同单效利用相比，所获得的冷水量不变，且同时获得了大量低露点的干燥空气。
已知条件：
空气的定压比热容：Cp＝1.003kJ/(kg*K)
空气密度：ρ＝1.293kg/m^3
LNG消耗量21吨/天，每小时吸收热量：Q＝180,000千卡或756,000kJ环境温度(空气初始温度)：T1＝25℃
第一换热器出口空气温度：T2℃
计算：
每小时产生干燥空气量V立方米。
计算过程：
VρCp(T1-T2)＝Q
V＝Q/ρCp(T1-T2)
Figure BDA0003219466360000081
T2＝-130℃,V＝3760m^3；T2＝-100℃,V＝4664m^3。
每小时可以获得超低露点的空气4000多立方米。
这种超低露点干燥空气可以用于生产过程中的湿度控制，能节约大量的能量。
换热装置4包括换热腔41和位于换热腔41两侧的进气腔42和出气腔43，其中进气腔42与主管道2202连通，进气腔42和出气腔43之间通过设置在换热腔41内的冷气管道44连通，换热腔41上分别设置有进水管45和出水管46。主管道2202连通进气腔42上的进气管4201，冷气从进气腔42进入到冷气管道44内，在从出气腔43上的出气管4301排出，常温水从进水管45进入到换热腔41，在换热腔41内与冷气管道44外壁接触，充分换热后，冷却后的水从出水管46排出利用。
进一步的，主管道2202上还连通一个侧管道2204，侧管道2204上设置有阀门，从主管道2202排出的一部分冷空气可通过侧管道2204进行收集。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种LNG汽化冷能的多效利用装置，包括流经气化撬，也就是第一换热器的第一流体LNG,第一流体LNG流经所述第一换热器并吸收热量变成气体,其特征在于：第二流体、和第三流体，第二流体也流经第一换热器并放出热量供第一流体吸收、
还包括用于进一步换热的第二换热器，第二换热器内流通第三流体与第二流体进行热量交换，在所述热量交换过程中，第二流体温度升高，第三流体温度降低；
包括气化撬(1)，所述第二流体为空气，所述气化撬(1)底部设置有撬底座(101)，所述撬底座(101)安装在冷水池(3)顶部，第一流体LNG位于气化撬(1)内；
所述冷水池(3)顶部还安装有冷能利用装置(2)，所述冷能利用装置(2)包括围绕在气化撬(1)四周的多个进气板(21)和一个出气板(22)，进气板(21)和出气板(22)顶部设置有顶板(24)，顶板(24)底部吊装一个喷淋装置；
所述进气板(21)上竖向开设有多个进气口(2101)，所述进气口(2101)内竖向转动安装有调节板(2102)，所述进气板(21)顶部还设置有驱动调节板(2102)绕着竖向中心轴转动的动力结构(26)；
所述动力结构(26)包括多个转动安装在进气板(21)顶部的齿轮(261)，所述齿轮(261)与调节板(2102)一一对应，且齿轮(261)的转轴与调节板(2102)的竖向中心轴固定连接，同一个进气板(21)上的多个齿轮(261)同时啮合一个齿条(264)，所述齿条(264)滑动安装在罩板(262)内侧壁上，所述罩板(262)固定安装在进气板(21)顶部，所述罩板(262)内还安装有电机(266)，所述电机(266)的驱动轴上安装有主动齿轮(265)，所述主动齿轮(265)与齿条(264)啮合，所述齿条(264)上设置有燕尾滑块，所述罩板(262)内壁上横向设置一个与燕尾滑块配合的限位槽(263)；
所述出气板(22)上设置一个集气罩(2201)，所述集气罩(2201)通过主管道(2202)连通换热装置(4)，所述主管道(2202)上设置有气泵(2203)；
所述换热装置(4)包括换热腔(41)和位于换热腔(41)两侧的进气腔(42)和出气腔(43)，其中进气腔(42)与主管道(2202)连通，所述进气腔(42)和出气腔(43)之间通过设置在换热腔(41)内的冷气管道(44)连通，所述换热腔(41)上分别设置有进水管(45)和出水管(46)。
2.根据权利要求1所述的一种LNG汽化冷能的多效利用装置，其特征在于：所述的第二流体为液体，所述液体流经所述装置的方式为如下两种方式的中的一种，M1，连续流动；M2,喷淋,从进口喷淋，然后在出口收集的方式。
3.根据权利要求1所述的一种LNG汽化冷能的多效利用装置，其特征在于：所述第二流体为空气，所述空气在第一热交换器中被冷冻除去水分，在第二热交换器中与第三流体换热，被加热后用于厂房干燥或用于工艺过程作为保护性干燥气体。
4.根据权利要求1所述的一种LNG汽化冷能的多效利用装置，其特征在于：位于撬底座(101)四周的冷水池(3)顶部上开设有矩形框形状的下水槽(303)，在冷水池(3)中间凸出设置一个安装台(302)，撬底座(101)设置在安装台(302)上。
5.根据权利要求1所述的一种LNG汽化冷能的多效利用装置，其特征在于：所述喷淋装置包括喷淋架(25)，所述喷淋架(25)上安装有多个喷淋管(2501)，所述喷淋管(2501)内注入有常温水，且喷淋管(2501)上的喷淋头朝向气化撬(1)。
6.根据权利要求1所述的一种LNG汽化冷能的多效利用装置，其特征在于：所述气化撬(1)四周设置三个进气板(21)和一个出气板(22)，且相邻两个进气板(21)之间以及进气板(21)和出气板(22)之间通过连接块(23)可拆卸连接，所述连接块(23)上设置有交错分布的螺栓(2301)，所述螺栓(2301)分别其两侧的进气板(21)或者出气板(22)连接。
7.根据权利要求1所述的一种LNG汽化冷能的多效利用装置，其特征在于：所述主管道(2202)上还连通一个侧管道(2204)，所述侧管道(2204)上设置有阀门。
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