CN217503331U - 混合换热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及LNG气化设备技术领域，公开了一种混合换热系统。该系统包括具有LNG物料进口(11)、LNG物料出口(12)、气化器海水入口(13)和气化器海水出口(14)的海水开架式气化器(1)，LNG物料进口与LNG储存装置相连，气化器海水入口与供应海水装置相连，该系统还包括位于海水开架式气化器和供应海水的装置之间的调温装置，调温装置具有当通入海水温度低于设定值时调温装置启动运行和当通入海水的温度高于设定值时调温装置关闭停运的两种状态。该系统在冬季海水温度较低，利用低压蒸汽与海水混合换热提高海水开架式气化器入口海水温度，达到正常使用海水开架式气化器的条件，结构简单，无需经常维护，降低LNG接收站冬季气化器运行成本。

Description

混合换热系统

技术领域

本实用新型涉及LNG气化设备技术领域，具体地涉及一种混合换热系统。

背景技术

LNG(Liquefied Natura Gas，即液化天然气)，LNG使用时，需要将液化转化为气态进行使用，通过需要设置加热机构将液化天然气气化。目前LNG气化装置的气化器是液化天然气(LNG)接收站气化系统的主要设备，其中应用最为广泛的是海水开架式气化器和浸没燃烧式气化器。

海水开架式气化器以海水为换热媒介，经过滤、升压后的海水分配到海水槽，依靠自身重力作用沿管束自上而下流动，高压LNG沿翅片管向上流动，在此过程中LNG与海水换热汽化。

浸没燃烧式气化器以天然气为燃料，利用燃料气在气化器的燃烧室内燃烧，燃烧气通过喷嘴进入水中，将水加热，LNG通过浸没在水中的盘管，由热水加热而气化。

与浸没燃烧式气化器相比，海水开架式气化器运行可靠，运行成本远低于浸没燃烧式气化器，是LNG接收站的首要选择。但在冬季海水温度较低时，海水提供的热量无法将LNG气化并提升至设计外输温度，运行海水开架式气化器可能导致外输温度过低引发接收站停车，也可能因翅片不均匀结冰造成设备损坏。故一般LNG接收站设计中，海水温度低于某一限值时，停止使用海水开架式气化器，改用浸没燃烧式气化器，直接导致LNG接收站冬季气化器运行成本大幅增加。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种混合换热系统，该混合换热系统在冬季海水温度较低时，可以对海水进行提温，结构简单，安装调试好后不需要经常维护，能够在很大程度上降低LNG接收站冬季气化器运行成本。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种混合换热系统，包括海水开架式气化器，所述海水开架式气化器具有用于流入LNG的LNG物料进口和用于排出气化状态的LNG物料出口、以及用于通入海水的气化器海水入口和用于排出换热后海水的气化器海水出口，所述LNG物料进口与LNG的储存装置相连，所述气化器海水入口与供应海水的装置相连，所述混合换热系统还包括位于所述海水开架式气化器和供应海水的装置两者之间的调温装置，所述调温装置具有当通入海水的温度低于设定值时所述调温装置启动运行和当通入海水的温度高于设定值时所述调温装置关闭停运的两种状态。

可选地，所述调温装置包括换热装置，所述换热装置具有用于通入海水的换热装置海水入口、用于排出换热后海水的换热装置海水出口、用于注入热源的热源进口和用于排出热源的热源出口，所述热源进口与供应热源的设备相连，所述换热装置海水入口与供应海水的装置相连通，所述换热装置海水出口与所述气化器海水入口相连通。

可选地，所述换热装置为混合式换热装置，所述热源出口和所述换热装置海水出口为所述混合式换热装置的同一个混合出口，所述混合出口连通所述气化器海水入口。

可选地，所述混合式换热装置为混合换热器，换热热源采用低压蒸汽。

可选地，所述调温装置采用电磁加热、红外线加热、电阻加热中的任意一种或多种调温装置。

可选地，所述换热装置海水入口的上游设有用于根据监测通入海水的温度值控制所述混合式换热装置启停的第一温度控制单元。

可选地，所述第一温度控制单元与所述气化器海水入口之间并联设有由所述第一温度控制单元控制开关的第一控制阀和第二控制阀，所述第二控制阀的出口与所述换热装置海水入口相连通，且当所述第一控制阀接通时所述第二控制阀关闭，所述混合式换热装置处于停运状态；当所述第二控制阀接通时所述第一控制阀关闭，所述混合式换热装置处于运行状态。

可选地，所述第一控制阀和所述第二控制阀均为双位蝶阀。

可选地，所述混合式换热装置的下游设有用于根据监测所述混合出口流出介质的温度值控制传送至所述混合式换热装置的热源量的第二温度控制单元，所述第二温度控制单元位于所述混合出口与所述气化器海水入口之间。

可选地，所述换热热源进口的上游设有由所述第二温度控制单元控制开度的调节阀。

通过上述技术方案，本实用新型的混合换热系统在冬季海水温度较低，海水开架式气化器无法正常运行时，利用低压蒸汽与海水混合换热提高海水开架式气化器入口海水温度，达到正常使用海水开架式气化器的条件，结构简单，安装调试好后不需要经常维护，能够在很大程度上降低LNG接收站冬季气化器运行成本。

附图说明

图1是本实用新型一种优选实施例的混合换热系统示意图。

附图标记说明

1海水开架式气化器；11LNG物料进口；

12LNG物料出口；13气化器海水入口；

14气化器海水出口；2海水入口管线；21第一温度控制单元；

22第二温度控制单元；23第一控制阀；24第二控制阀；

3海水出口管线；4热源入口管线；5混合式换热装置；

51换热装置海水入口；52热源进口；53混合出口；

6调节阀；7单向控制阀；8流量计。

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。

在本实用新型中，需要说明的是，在未作相反说明的情况下，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，“上”“下”通常指参考附图所示的上、下；“内”、“外”通常指相对于各部件本身的轮廓的内、外；当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变。第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提供了一种混合换热系统，包括海水开架式气化器1，海水开架式气化器1具有用于流入LNG的LNG物料进口11和用于排出气化状态的LNG物料出口12、以及用于通入海水的气化器海水入口13和用于排出换热后海水的气化器海水出口14，LNG物料进口11与LNG的储存装置相连，气化器海水入口13与供应海水的装置相连，混合换热系统还包括位于海水开架式气化器1和供应海水的装置两者之间的调温装置，调温装置具有当通入海水的温度低于设定值时调温装置启动运行和当通入海水的温度高于设定值时调温装置关闭停运的两种状态。

具体工作过程如下：正常工作状态下，海水的温度能够达到气化LNG所需的温度，此时海水由供应海水的装置经海水入口管线2由气化器海水入口13进入海水开架式气化器1中，LNG由LNG的储存装置经LNG物料进口11进入海水开架式气化器1中，海水与LNG两者经过换热后，LNG升温后由液态天然气气化为气态，经由LNG物料出口12排出进入下一个工序；海水降温后由气化器海水出口14流出经由海水出口管线3进入另一个环节，此工作状态时，调温装置处于关闭停运状态。当冬季时，海水温度低于气化LNG所需的温度时，通过位于海水开架式气化器1和供应海水的装置两者之间的调温装置对海水进行升温，使海水温度升高后能够满足气化LNG所需的条件。此实施例中对LNG进行气化换热的介质是海水。通过设置对海水进行调温的调温装置，使得即使在冬季，对海水进行调温升温后，仍能达到正常使用海水开架式气化器的条件，海水能进入海水开架式气化器1中将LNG液态进行气化，达到整年任何季节都可以正常使用海水开架式气化器，而且此系统结构简单，安装调试好后不需要经常维护，能够在很大程度上降低LNG接收站冬季气化器运行成本。

调温装置为只要能使海水升温的调温装置均可以。可选地，一种实施例中，调温装置包括换热装置，换热装置具有用于通入海水的换热装置海水入口51、用于排出换热后海水的换热装置海水出口、用于注入热源的热源进口52和用于排出热源的热源出口，热源进口52与供应热源的设备相连，换热装置海水入口51与供应海水的装置相连通，换热装置海水出口与气化器海水入口13相连通。

采用换热装置，在冬季海水温度较低时，启动换热装置，可将用于将液态LNG进行气化的海水介质与换热热源进行换热，海水从换热装置海水入口51进入换热装置，换热热源从供应热源的设备经热源入口管线4进入换热装置，海水与换热热源在换热装置内进行换热，换热后，换热热源温度降低，降低后的换热热源经热源出口从换热装置流出并收集，升温后的海水经换热装置海水出口经海水入口管线2进入海水开架式气化器1中进行工作。采用换热方式的进行调温的换热装置可以使得冬季时升温海水更方便简捷。

优选地，换热装置为混合式换热装置5，热源出口和换热装置海水出口为混合式换热装置5的同一个混合出口53，混合出口53连通气化器海水入口13。此实施方式中，海水与换热热源换热后，在靠近混合式换热装置5的混合出口53处两者已经混合在一起，由同一个混合出口53流出，再经海水入口管线2流入海水开架式气化器1中。采用混合式换热装置5，既起到了对海水进行升温的作用，满足即使在冬季海水温度较低时，仍能正常使用海水开架式气化器1的条件，又节省了收集换热热源的步骤以及结构设计，操作简单，而且还减少了整个混合换热系统的占地面积，节省运行成本，安装调试好后不需要经常维护，能够在很大程度上降低LNG接收站冬季气化器运行成本。

优选地，混合式换热装置5为混合换热器。换热热源可以采用提供热源的介质即可，例如采用高温的惰性气体，或者高温氮气等等能够用于升温的常用介质均可。此处优选采用低压蒸汽。采用低压蒸汽作为热源，混合换热后，既可以使得海水升温，蒸汽降温后与海水融为一体，环保无污染，低压蒸汽也不会对海水入口管线2的压力造成过大的波动，而且还节省了收集换热热源的步骤以及优化了换热结构，节省了运行成本。

另一种实施例，调温装置采用电磁加热装置、红外线加热装置、电阻加热装置等任意一种或多种调温装置，只要能使海水升温的调温装置均可以，通过将用于换热LNG的介质海水进行升温，使其能够达到进入海水开架式气化器1中后，将LNG气化。

具体地，换热装置海水入口51的上游设有用于根据监测通入海水的温度值控制混合式换热装置5启停的第一温度控制单元21。当第一温度控制单元21监测到通入海水的温度低于设定值时，启动混合式换热装置5；当第一温度控制单元21监测到通入海水的温度高于设定值时，关闭混合式换热装置5，海水可不通过混合式换热装置5的升温而进入海水开架式气化器1中，对LNG进行气化。设置在换热装置海水入口51的上游的第一温度控制单元可以实时监控通入海水的温度，温度达标时不投入使用混合式换热装置5；当海水温度低于设定值时(例如冬季海水温度较低时)，启动混合式换热装置5。

第一温度控制单元21只要为能够监测温度并传输信号控制混合式换热装置5的温控结构均可。优选地，第一温度控制单元21为温度变送器。

具体地，第一温度控制单元21与气化器海水入口13之间并联设有由第一温度控制单元21控制开关的第一控制阀23和第二控制阀24，第二控制阀24的出口与换热装置海水入口51相连通，且当第一控制阀23接通时第二控制阀24关闭，混合式换热装置5处于停运状态；当第二控制阀24接通时第一控制阀23关闭，混合式换热装置5处于运行状态。

此实施例中，当正常状态时，海水温度高于第一温度控制单元21的设定值，信号传输至第一控制阀23并将第一控制阀23启动，第二控制阀24关闭(即混合式换热装置5处于关闭停运状态)，海水由供应海水的装置经海水入口管线2，以及其上的第一控制阀23进入海水开架式气化器1中与LNG换热使其气化；当冬季，海水温度较低时，第一温度控制单元21监测的海水温度低于设定值时，信号传输至第一控制阀23并将第一控制阀23关闭，启动第二控制阀24，此时海水则由供应海水的装置经海水入口管线2以及其上的第二控制阀24由换热装置海水入口51进入混合式换热装置5中，换热热源由换热热源进口52进入混合式换热装置5中，海水与换热热源在混合式换热装置5中换热，将海水升温后，升温后的海水与换热后的换热热源一并由混合出口53流出并进入海水开架式气化器1中，升温后的海水与换热后的换热热源介质在海水开架式气化器1中与LNG换热并使其气化。此方案使得海水开架式气化器1即使在冬季也能处于运行状态；而且第一控制阀23与第二控制阀24并联设置互不影响，结构简单，安装调试后不需要经常维护，即使维护，也可以在运行时间错开的时候进行维护，不会使混合换热系统停工；第一温度控制单元21是为了监控何时启动第二控制阀24，何时启动第一控制阀23，当第一温度控制单元21监测的海水温度达标时启动第一控制阀23，关闭第二控制阀24，即不启动混合式换热装置5；当第一温度控制单元21监测的海水温度较低时启动第二控制阀24即启动混合式换热装置5，关闭第一控制阀23；此结构的方案更加利于能源的合理规划，不会造成不必要的能源浪费；再者，此方案采用混合换热装置5，既起到了对海水进行升温的作用，满足即使在冬季海水温度较低时，仍能正常使用海水开架式气化器的条件，又节省了收集换热热源的步骤以及结构设计，操作简单，而且还减少了整个混合换热系统的占地面积，节省运行成本，安装调试好后不需要经常维护，能够在很大程度上降低LNG接收站冬季气化器运行成本。

优选地，第一控制阀23和第二控制阀24均为双位蝶阀。双位蝶阀使得其中第一控制阀23(或第二控制阀24)启动时第二控制阀24(第一控制阀23)则延时关闭，实现了自动联动控制，使得监控，操作更便捷。

具体地，混合式换热装置5的下游设有用于根据监测混合出口53流出介质的温度值控制传送至混合式换热装置5的热源量的第二温度控制单元22，第二温度控制单元22位于混合出口53与气化器海水入口13之间。当第二温度控制单元22监测到由混合出口53流出的介质温度高于某一设定值时，可以减少进入混合式换热装置5的换热热源量；当第二温度控制单元22监测到由混合出口53流出的介质温度低于某一设定值时，可以增加进入混合式换热装置5中的换热热源量。此方案在满足海水开架式气化器1的工作运行的前提下，优化的使用换热热源，避免能源的无端浪费。

第二温度控制单元22只要为能够监测混合出口53流出介质的温度值并实现根据此温度值控制传送至混合式换热装置5的热源量的温控结构均可。优选地，第二温度控制单元22为温度变送器。

具体地，换热热源进口52的上游设有由第二温度控制单元22控制开度的调节阀6。第二温度控制单元22监测到由混合出口53流出的介质温度高于某一设定值时，通过调节减少调节阀6的开度，降低进入混合式换热装置5中的换热热源的流量，调节阀6调整后的流量可以根据设置在调节阀6之后的流量计8(例如，流量计8可为蒸汽流量计)显示；当第二温度控制单元22监测到由混合出口53流出的介质温度低于某一设定值时，可以增大调节阀6的开度，增加进入混合式换热装置5中的换热热源的流量。此方案在满足海水开架式气化器1的工作运行的前提下，使得第二温度控制单元22的控制操作更加简单，快捷，通过温度监测，控制调节阀6的开度，更快的调整到合适的流量，缩短响应时间；更加优化的使用换热热源，避免能源的无端浪费。

更具体地，热源入口管线4上位于调节阀6和热源进口52之间设有单向控制阀7，单向控制阀7防止切换至第二控制阀24时的启动时刻海水由换热装置海水入口51倒流至热源入口管线4，单向控制阀7限定了热源入口管线4的流向仅为换热热源由热源入口管线4流入换热装置海水入口51；同时安装流量计8，便于测量注入第一混合换热装置5的低压蒸汽的流量大小。

整个具体工作过程如下：当第一温度控制单元21(例如温度变送器)的示数高于T1时，第一温度控制单元21(例如温度变送器)发出信号，第一控制阀23(例如双位蝶阀)开启，第二控制阀24(例如双位蝶阀)延时关闭，海水经第一控制阀23直接进入海水开架式气化器1，混合式换热装置5停止工作。此时第一控制阀23开启，第二控制阀24关闭，调节阀6关闭，海水通过海水入口管线2经第一控制阀23由气化器海水入口13进入海水开架式气化器1的中，LNG由LNG物料进口11进入海水开架式气化器1中，两者经过换热后，LNG升温后由液态气化为气态，经由LNG物料出口12进入下一个工序；海水降温后由气化器海水出口14流出经由海水出口管线3进入下一个环节。

当冬季海水温度较低时，海水开架式气化器1无法将LNG气化并提高至设计外输温度，需要提高海水入口温度。当第一温度控制单元21的温度示数低于T1时，第一温度控制单元21发出信号，第二控制阀24开启，第一控制阀23延时关闭，海水经过混合式换热装置5换热升温后进入海水开架式气化器1。当第二温度控制单元22(例如温度变送器)示数低于T2时(可正常运行海水开架式气化器1的设计温度下限值，T2＜T1)，第二温度控制单元22(例如温度变送器)发出信号，调节阀6开启，低压蒸汽顶开单向控制阀7，注入混合式换热装置5中，与海水混合换热从而提高海水开架式气化器1的入口温度。通过第二温度控制单元22(例如温度变送器)控制调节阀6开度，从而调节注入混合式换热装置5的低压蒸汽流量，保持海水开架式气化器1的入口海水温度不低于T2。当第二温度控制单元22(例如温度变送器)的示数降低时，调节阀6开度增大；当第二温度控制单元22(例如温度变送器)示数升高时，调节阀6开度减小；当第二温度控制单元22(例如温度变送器)示数持续高于T2时，调节阀6关闭，停止换热热源(例如低压蒸汽)注入。

本实用新型的一种混合换热系统在冬季海水温度较低，海水开架式气化器无法正常运行时，利用低压蒸汽与海水混合换热提高海水开架式气化器入口海水温度，达到正常使用海水开架式气化器的条件，结构简单，安装调试好后不需要经常维护，能够在很大程度上降低LNG接收站冬季气化器运行成本。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，例。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种混合换热系统，包括海水开架式气化器(1)，所述海水开架式气化器(1)具有用于流入LNG的LNG物料进口(11)和用于排出气化状态的LNG物料出口(12)、以及用于通入海水的气化器海水入口(13)和用于排出换热后海水的气化器海水出口(14)，所述LNG物料进口(11)与LNG的储存装置相连，所述气化器海水入口(13)与供应海水的装置相连，其特征在于，所述混合换热系统还包括位于所述海水开架式气化器(1)和供应海水的装置两者之间的调温装置，所述调温装置具有当通入海水的温度低于设定值时所述调温装置启动运行和当通入海水的温度高于设定值时所述调温装置关闭停运的两种状态。

2.根据权利要求1所述的混合换热系统，其特征在于，所述调温装置包括换热装置，所述换热装置具有用于通入海水的换热装置海水入口(51)、用于排出换热后海水的换热装置海水出口、用于注入热源的热源进口(52)和用于排出热源的热源出口，所述热源进口(52)与供应热源的设备相连，所述换热装置海水入口(51)与供应海水的装置相连通，所述换热装置海水出口与所述气化器海水入口(13)相连通。

3.根据权利要求2所述的混合换热系统，其特征在于，所述换热装置为混合式换热装置(5)，所述热源出口和所述换热装置海水出口为所述混合式换热装置(5)的同一个混合出口(53)，所述混合出口(53)连通所述气化器海水入口(13)。

4.根据权利要求3所述的混合换热系统，其特征在于，所述混合式换热装置(5)为混合换热器，换热热源采用低压蒸汽。

5.根据权利要求1所述的混合换热系统，其特征在于，所述调温装置采用电磁加热、红外线加热、电阻加热中的任意一种或多种调温装置。

6.根据权利要求3所述的混合换热系统，其特征在于，所述换热装置海水入口(51)的上游设有用于根据监测通入海水的温度值控制所述混合式换热装置(5)启停的第一温度控制单元(21)。

7.根据权利要求6所述的混合换热系统，其特征在于，所述第一温度控制单元(21)与所述气化器海水入口(13)之间并联设有由所述第一温度控制单元(21)控制开关的第一控制阀(23)和第二控制阀(24)，所述第二控制阀(24)的出口与所述换热装置海水入口(51)相连通，且当所述第一控制阀(23)接通时所述第二控制阀(24)关闭，所述混合式换热装置(5)处于停运状态；当所述第二控制阀(24)接通时所述第一控制阀(23)关闭，所述混合式换热装置(5)处于运行状态。

8.根据权利要求7所述的混合换热系统，其特征在于，所述第一控制阀(23)和所述第二控制阀(24)均为双位蝶阀。

9.根据权利要求3所述的混合换热系统，其特征在于，所述混合式换热装置(5)的下游设有用于根据监测所述混合出口(53)流出介质的温度值控制传送至所述混合式换热装置(5)的热源量的第二温度控制单元(22)，所述第二温度控制单元(22)位于所述混合出口(53)与所述气化器海水入口(13)之间。

10.根据权利要求9所述的混合换热系统，其特征在于，所述换热热源进口(52)的上游设有由所述第二温度控制单元(22)控制开度的调节阀(6)。

Images