CN205278766U - 低温流体汽化器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低温流体汽化器，包括第一汽化器和第二汽化器。第一汽化器包括第一热传递管束；第一壳程；与第一热传递管束的入口端连接的第一入口通道和与第一热传递管束的出口端连接的第一出口通道；第一外壳入口和第一外壳出口。第二汽化器包括第二热传递管束；第二壳程；与第二热传递管束的入口端连接的第二入口通道和与第二热传递管束的出口端连接的第二出口通道；第二外壳入口和第二外壳出口。第一外壳出口连接到第二外壳入口且第一外壳入口连接到第二外壳出口。由此可实现对不同汽化器的相互独立的设计和维护以及更加灵活和紧凑的布局。

Description

低温流体汽化器

技术领域

本实用新型涉及一种汽化器，特别涉及一种低温流体汽化器。

背景技术

天然气(naturalgas)作为清洁能源，在很多国家都成为普遍的首选燃料，天然气在能源供应中的比例迅速增加，天然气贸易正成为全球能源市场的新热点。

液化天然气(liquefiednaturegas—简称LNG)仅占据相同量天然气在其气态状态下体积的大约1/600。天然气液化后可以大大节约储运空间和成本，而且具有热值大、性能高等特点。通常对天然气进行液化，以便于天然气的存储和长距离的运输，在长距离运输时，建造管道是不可行或不经济的。在例如印度和中国的这样的发展中国家，对天然气的需求正快速增加。伴随着需求量的增长，大量的天然气以LNG的形式被运输到海外市场，并随后在接收站中执行再汽化的过程，从而使LNG恢复到气体状态，然后通过管道配送到各个地方。

已有的低温流体汽化器采用热源流体(例如海水)汽化中间流体使中间流体转换为气态，然后中间流体从其气态冷凝为液态，同时汽化LNG得到气态天然气(NG)，其中中间流体的汽化和LNG的汽化发生在同一壳体中，LNG的汽化效果很大程度上依赖于在壳体中自由流通的中间流体。然而，中间流体的汽化和LNG的汽化整合在同一壳体中，导致对该壳体的设计和维修保养都必须同时兼顾考虑用于中间流体汽化的换热器尺寸以及用于LNG汽化的换热器的尺寸。这不利于对设备布局的自由设计。这种方法不允许对各个换热器单独设计。此外，也不可能对各个换热器单独都进行清洁和维修保养。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够克服上述缺陷的低温流体汽化器。为此，本实用新型提供一种低温流体汽化器，其包括第一汽化器(CFV-PV)和第二汽化器(CFV-LV)。所述第一汽化器(CFV-PV)包括：第一热传递管束，其容纳在第一汽化器的外壳内部；第一壳程，其由第一汽化器的外壳与第一热传递管束之间的空间构成；第一入口通道和第一出口通道，第一入口通道与第一热传递管束的入口端连接，且第一出口通道与第一热传递管束的出口端连接；第一外壳入口和第一外壳出口，其设置在第一外壳上且与第一壳程相通。所述第二汽化器(CFV-LV)包括：第二热传递管束，其容纳在第二汽化器的外壳内部；第二壳程，其由第二汽化器的外壳与第二热传递管束之间的空间构成；第二入口通道和第二出口通道，第二入口通道与第二热传递管束的入口端连接，且第二出口通道与第二热传递管束的出口端连接；第二外壳入口和第二外壳出口，其设置在第二外壳上且与第二壳程相通。第一外壳出口通过第一管道连接到第二外壳入口，且第一外壳入口通过第二管道连接到第二外壳出口。

优选地，所述的低温流体汽化器还进一步包括过热器(CFV-NS)。所述过热器包括：第三热传递管束，其容纳在过热器的外壳内部；第三壳程，其由过热器的外壳与第三热传递管束之间的空间构成；第三入口通道和第三出口通道，第三入口通道与第三热传递管束的入口端连接，且第三出口通道与第三热传递管束的出口端连接；第三外壳入口和第三外壳出口，其设置在第三外壳上且与第三壳程相通。第三外壳入口通过第三管道连接到第二出口通道，且第三出口通道通过第四管道连接到第一入口通道。

优选地，第二汽化器竖直设置。

优选地，第二汽化器水平设置。

优选地，液压头保持在第二汽化器中。

优选地，泵设置在第二管道中。

优选地，第一外壳入口和第一外壳出口分别设置在第一汽化器的上下两侧。

优选地，所述低温流体汽化器进一步包括焊接在第一外壳内侧的半管道状的液压支架。

优选地，第一外壳入口和第一外壳出口都设置在第一汽化器的上侧。

优选地，第二热传递管束具有湍流器(turbulators)。

优选地，第一外壳出口分成两个管道。

通过上述技术方案，在根据本实用新型实施例的低温流体汽化器中，可分别设置中间流体汽化器和LNG汽化器，两者相互独立。取决于工艺需求和热源流体的温度，该低温流体汽化器还可包括另外一个独立设置的过热器，从而达到所需的天然气供应温度。因此，对中间流体汽化器、LNG汽化器以及过热器这三个换热设备可分别进行设计、安装和维护。此外，这三个换热设备可以灵活的方式安装到同一滑轨上，布局更灵活，只需很小的管道工程连接这些换热设备，可以使整个低温流体汽化器更加紧凑。

附图说明

下面，本实用新型的有利的实施方式将参考附图更加详细地描述。附图详细地表示：

图1是根据本实用新型一实施例的低温流体汽化器的结构示意图；

图2是根据本实用新型一实施例的低温流体汽化器的结构示意图；

图3是根据本实用新型一实施例的半管道状的液压支架的横截面视图；

图4是根据本实用新型一实施例的低温流体汽化器的结构示意图；及

图5是根据本实用新型一实施例的低温流体汽化器的结构示意图；

图6是图2所示实施例的变形实施例的低温流体汽化器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

图1示出了根据本实用新型的一实施例的低温流体汽化器的结构示意图。如图1所示，该低温流体汽化器设计为交换热源流体、中间流体以及低温流体之间的热来实现对低温流体的汽化。热源流体可以是例如热水、海水、蒸汽或者合适的冷却剂，低温流体例如是液态天然气(LNG)、液态氮或者液态氧等，而中间流体可以是例如丙烷的具有合适热容和沸点的介质。举例而言，当低温流体是LNG、热源流体可以是海水以及中间流体可以是丙烷，该低温流体汽化器包括一个中间流体汽化器CFV-PV和一个LNG汽化器CFV-LV。这两个汽化器之间通过管道进行连接。如图1所示，CFV-PV例如是一个釜式换热器，其包括外壳和设置在外壳中的一组管道，称为第一热传递管束102。在CFV-PV中保持一定的热传递流体容量，使得第一热传递管束102总是浸没在丙烷中。本领域中，壳程指的是热传递管束与外壳之间的空间。第一热传递管束102与外壳之间的空间构成第一壳程104。在外壳上设有用于第一壳程104的第一外壳入口110和第一外壳出口112。第一热传递管束102的入口接有第一入口通道106，且其出口接有第一出口通道108。海水从第一入口通道106流入第一热传递管束102中，流过第一热传递管束102而从第一出口通道108流出CFV-PV。液态丙烷从壳程的入口即第一外壳入口110流入CFV-PV，与第一热传递管束102中的海水进行热交换后以气态丙烷的形式从壳程的出口即第一外壳出口112流出，接着通过第一管道120进入CFV-LV中。

在图1中，CFV-LV独立于CFV-PV布置。优选地，为了节约占地面积，CFV-LV以竖直方向设置。CFV-LV包括第二外壳和设置在该第二外壳中的第二热传递管束202。优选地，为了解决差异化热膨胀系数的问题，CFV-LV中的第二热传递管束202为U型设计，第二热传递管束202的入口和出口在CFV-LV的同一端。第二热传递管束202的入口接有第二入口通道206，出口接有第二出口通道208，且第二入口通道206和第二出口通道208由一个隔板214隔离。待处理的LNG从CFV-LV的第二入口通道206进入第二热传递管束202，另一方面从CFV-PV出来的气态丙烷经由CFV-LV的第二外壳入口210进入CFV-LV的第二壳程204，即第二热传递管束202与外壳之间的空间，第二壳程204中的气态丙烷与第二热传递管束202中的LNG交换热量，由于该热交换，LNG转换为气态NG形式从第二出口通道208流出，且气态丙烷转换为液态丙烷从壳程出口即第二外壳出口212流出，经由第二管道220经由第一外壳入口110又进入CFV-PV的第一壳程104中，从而继续工作。优选地，为了保证液态丙烷自然地循环，使得CFV-LV中流出的丙烷能够进入CFV-PV中，可以将液压头216保持在CFV-LV中优选在第二外壳出口212处来获得施加到液态丙烷的压力值。作为替代方式，可以在第二管道220中设置泵222，以用于补偿压力损失。在上述过程中，中间流体丙烷在CFV-PV和CFV-LV中反复地在气态和液态间转换，如此循环。同时，使得液态天然气LNG最终变成气态天然气NG

根据图2所示的实施例，不同于图1中的竖直设置，CFV-LV也可以水平取向设置，并位于CFV-PV的上方。为了节约空间的目的，在这种情况下，CFV-PV的第一外壳入口110和第一外壳出口112都位于CFV-PV的上侧。第一壳程104和第二壳程204的连接与图1所示的实施例类似。如图2所示，在本实施例中，不需要液压头或者液压泵，而是在CFV-PV的虚线区域中设置有半管道状(half-pipe)的液压支架114。图3示出该液压支架的横截面视图。液压支架114为弧形，位于第一外壳入口110正下方，且一部分浸没在液态丙烷中。当液态丙烷从第一外壳入口110落入CFV-PV时，其沿着液压支架114两侧滑入液态丙烷，而不会与气态丙烷碰撞或混合，从而不会影响气态丙烷的流动。液态丙烷在第一壳程104中的高度略高于第一热传递管束102的直径，即第一热传递管束102浸没在液态丙烷中。图6示出了图2所示实施例的一个变形，其中，CFV-PV包括两个气态丙烷出口，通过两条管道向CFV-LV提供气态丙烷。气态丙烷出口的数目可以根据压降(pressuredrop)的要求而调节。

图4示出根据本实用新型一实施例的低温流体汽化器的结构示意图。如图4所示，该低温流体汽化器包含三个分开设置、相互独立的单元，即：除了包含中间流体汽化器CFV-PV和LNG汽化器CFV-LV之外，还包括天然气的过热器CFV-NS。在本领域中，过热处理指的是对气化天然气进行再次加热，以使其温度增加至高于露点温度(dewpoint)，并保证以所需的供应温度供应气体。过热器实际上是通过再次加热而使蒸汽从湿饱和转换为干饱和的设备。在这种情况下，CFV-PV和CFV-LV的布置方式及连接关系与图1所示的实施例类似。特别地，CFV-LV竖直设置。CFV-NS包括外壳和设置在外壳中的多个单通道的热传递管束302。第三入口通道306和第三出口通道308分别连接第三热传递管束302的入口和出口。在CFV-NS外壳上设置有外壳的入口和出口，即第三外壳入口310和第三外壳出口312，它们与CFV-NS的第三壳程304相通。热源流体，例如海水，从CFV-NS的第三入口通道306流入第三热传递管束302，来自CFV-LV的气态天然气NG经由CFV-LV与CFV-NS之间的第三管道320从CFV-NS的第三外壳入口310进入到CFV-NS的壳程304中。在CFV-NS中，第三热传递管束302中的海水与第三壳程304中的天然气进行热交换，进而完成天然气的过热处理，使天然气被加热到需要的温度后从第三外壳出口312流出，经由运输管道被分配到用户。另一方面，完成热交换后的海水从第三出口通道308流出，经过CFV-NS与CFV-PV之间的第四管道420尤其通过重力的作用流入到CFV-PV的第一入口通道106，通过第一入口通道106流入第一热传递管束102，在CFV-PV中，第一热传递管束102中的海水与第一壳程104中的液态丙烷发生热交换，经热交换后的气态丙烷经由CFV-PV和CFV-LV之间的第一管道120和CFV-LV的第二外壳入口通道210流入到CFV-LV的第二壳程中，而完成热交换的冷海水从第一热传递管束102的第一出口通道108流出。在CFV-LV中，第二壳程中的气态丙烷又与第二热传递管束202中的液态天然气LNG交换热。完成热交换后的气态天然气通过第二出口通道208流出，如前所述，穿过第三管道320进入过热器CFV-NS中，在此对其进行过热处理。由此可见，在CFV-PV和CFV-LV中，丙烷在气态和液态之间往复转换，并在丙烷的作用下，获得天然气蒸汽。然后通过过热器CFV-NS，利用海水与天然气蒸汽之间的热交换对天然气蒸汽进行过热处理，最终获得在所需输出温度下的天然气，其从第三外壳出口312流出，送往各地。

优选地，为了保证液态丙烷自然地循环，可以在CFV-LV中优选将液压头216保持在第二外壳内来获得在液态丙烷侧的压力值。作为替代方式，可以在第二管道220中设置泵222，以用于补偿压力损失。

图5示出根据本实用新型一实施例的低温流体汽化器的结构示意图。该低温流体汽化器与图4的实施例类似，包括三个分开设置、相互独立的单元。与图4的实施例不同的是，CFV-LV水平取向设置且位于CFV-PV的上方。为了节约空间以及利用重力使得液态丙烷循环的目的，在这种情况下，CFV-PV的第一外壳入口110和第一外壳出口112都位于CFV-PV的上侧。本实施例中的其余的连接与图4所示的实施例中的那些类似。如图5所示，在本实施例中，没有采用液压头或者液压泵，而是在CFV-PV的虚线区域中设置有半管道状(half-pipe)的液压支架114。半管道状的液压支架的设置使得来自CFV-LV的液态丙烷不会落在液体表面上，由此液态丙烷可直接流入液体池中，而不会影响气态丙烷的流动。

可以理解的是，由于CFV-PV、CFV-LV和CFV-NS是三个分开独立的单元，因此在设计和维护上可以相对独立地进行，在对各个单元的布局安排上具有更多的自由度和组合和优化的可能性。此外，这三个单元可以被安排在同一滑轨上，它们之间可通过最小的管道工程进行相互连接。

在这种低温流体汽化器中，中间流体(例如丙烷)和热源流体(例如海水)之间存在较大的温度差异，因此可以导致较为紧凑的设计，从而可提高热交换的效率。此外，CFV-LV中的第二热传递管束优选地具有内部件(湍流器)，从而可增强热传递系数，更有效地利用压降，并且可防止管表面的膜状沸腾现象。

本实用新型的上述实施例仅仅为了描述本发明，并非意味着对本实用新型保护范围的限制。任何落入本实用新型构思的变形，均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种低温流体汽化器，其包括：

第一汽化器，其包括

第一热传递管束，其容纳在第一汽化器的外壳内部；

第一壳程，其由第一汽化器的外壳与第一热传递管束之间的空间构成；

第一入口通道和第一出口通道，第一入口通道与第一热传递管束的入口端连接，且第一出口通道与第一热传递管束的出口端连接；

第一外壳入口和第一外壳出口，其设置在第一外壳上且与第一壳程相通；

第二汽化器，其包括

第二热传递管束，其容纳在第二汽化器的外壳内部；

第二壳程，其由第二汽化器的外壳与第二热传递管束之间的空间构成；

第二入口通道和第二出口通道，第二入口通道与第二热传递管束的入口端连接，且第二出口通道与第二热传递管束的出口端连接；

第二外壳入口和第二外壳出口，其设置在第二外壳上且与第二壳程相通；及

其中，第一外壳出口通过第一管道连接到第二外壳入口，且第一外壳入口通过第二管道连接到第二外壳出口。

2.根据权利要求1所述的低温流体汽化器，其进一步包括过热器，该过热器包括：

第三热传递管束，其容纳在过热器的外壳内部；

第三壳程，其由过热器的外壳与第三热传递管束之间的空间构成；

第三入口通道和第三出口通道，第三入口通道与第三热传递管束的入口端连接，且第三出口通道与第三热传递管束的出口端连接；

第三外壳入口和第三外壳出口，其设置在第三外壳上且与第三壳程相通；及

其中，第三外壳入口通过第三管道连接到第二汽化器的第二出口通道，且第三出口通道通过第四管道连接到第一汽化器的第一入口通道。

3.根据权利要求1或2所述的低温流体汽化器，其中第二汽化器竖直取向设置。

4.根据权利要求1或2所述的低温流体汽化器，其中第二汽化器水平取向设置。

5.根据权利要求3所述的低温流体汽化器，其中液压头保持在第二汽化器中。

6.根据权利要求3所述的低温流体汽化器，其中泵设置在第二管道中。

7.根据权利要求3所述的低温流体汽化器，其中第一外壳入口和第一外壳出口分别设置在第一汽化器的外壳上下两侧。

8.根据权利要求4所述的低温流体汽化器，其进一步包括设置在第一外壳内侧的半管道状的液压支架。

9.根据权利要求4所述的低温流体汽化器，其中第一外壳入口和第一外壳出口都设置在第一汽化器的外壳上侧。

10.根据权利要求1或2所述的低温流体汽化器，其中第二热传递管束具有螺旋纽带式或线式的湍流器。