CN221099068U - 一种lng冷能利用蓄冰装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种LNG冷能利用蓄冰装置，涉及蓄冰技术领域，该LNG冷能利用蓄冰装置包括循环管，该循环管的两端分别连接有进入管和排出管，其中进入管与载冷剂输出管A连接；所述的排出管与载冷剂进入管A连接；所述的循环管设置在箱体内，‑163℃LNG经过上重力管式换热器与气态丙烷交换冷量，LNG液化天然气由液态转化成为气态LNG天然气，‑28℃气体丙烷低于‑43℃变成液态，重力回流至下重力管式换热器与载冷剂进行冷量交换，载冷剂温度从‑10℃，降低为‑20℃，丙烷温度上升至‑28℃变成气态上升至上上重力管式换热器，实现LNG冷能的循环利用。
Description
技术领域
本实用新型具体涉及蓄冰技术领域，具体是一种LNG冷能利用蓄冰装置。
背景技术
液化天然气在开发的时候会产生大量的冷能，一般情况下这种冷能会直接被排放掉，造成冷能资源的浪费；在冷能排放的时候，通常会用到IFV气化器；该型气化器主要工作目的为LNG液化天然气的散冷功能，目前国内空温式气化器、水浴式气化器等都是把冷量排放至空气中、海水中或者采用热水加热、燃烧式加热。既造成冷能白白浪费，又造成环境的冷污染，不符合低碳经济、碳中和目标。
针对上述情况，我们的在先申请，申请号202322282187.6公开了一种LNG冷能利用重力热管和管壳式混合换热器，该申请采用LNG冷能利用蓄冰装置，代替水浴式气化器或空温式气化器，载冷剂获得冷能可用于冰蓄冷空调、水蓄冷空调、冰块制冰及冷库冷藏、冷冻。经过冷能回收利用的低温LNG经原系统空温式气化器或水浴式气化器再升温至5-15℃进入城市天然气管网，实现循环经济发展。
该申请虽然能够实现混合换热，但是没有对冷能进行回收和储能的功能。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种LNG冷能利用蓄冰装置，能够对载冷剂传递出来的冷能进行储存，-20℃的载冷剂，携带冷能通过本产品进行蓄冰及换热。-20℃的载冷剂经循环管间接与蓄冰设备内水进行换热-10℃回到LNG冷能利用重力热管和管壳式混合换热器，形成3℃冷冻水供水，10℃冷冻水回水，从而实现LNG冷能利用二次换热功能。以解决上述背景技术提出的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种LNG冷能利用蓄冰装置，包括混合换热装置和蓄冰装置，所述的混合换热装置包括下重力管式换热器，该下重力管式换热器上方连通设置有上重力管式换热器；所述的下重力管式换热器和上重力管式换热器一侧的中间位置设置有管壳式换热器；所述的上重力管式换热器一端连接有连接管和LNG进入管；所述的连接管和LNG进入管与上重力管式换热器内部的热换管连接；
所述的连接管与管壳式换热器中的热换管的一端连接，且管壳式换热器中的热换管的另一端连接有LNG输出管；所述的下重力管式换热器的一端连接有载冷剂进入管A和载冷剂输出管A，所述的管壳式换热器的管壳顶部还连接有载冷剂进入管B和载冷剂输出管B，其中载冷剂进入管A与载冷剂进入管B并联；所述的载冷剂输出管A和载冷剂输出管B并联；其特征在于：所述的蓄冰装置包括循环管，该循环管的两端分别连接有进入管和排出管，其中进入管与载冷剂输出管A连接；所述的排出管与载冷剂进入管A连接；所述的循环管设置在箱体内。
作为本实用新型的进一步技术方案，所述的箱体包括呈矩形框体设置的外框，在外框的六个面均焊接有侧壁。
作为本实用新型的进一步技术方案，位于外框两端的侧壁上分别焊接有出水管和进水管，并且出水管和进水管上均串接有开关阀。
作为本实用新型的进一步技术方案，所述的循环管固定在安装架上；所述的安装架设置有多个，呈一字型排列固定在外框内。
作为本实用新型的进一步技术方案，所述的循环管呈S状盘旋设置，该循环管单程长度为4.5m，共设置18层，每层14列。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型，-20℃的载冷剂直接进入循环管内进行冷交换和蓄冰；-20℃的载冷剂经循环管间接与箱体内的水进行换热，形成3℃冷冻水供水，10℃冷冻水回水，，从而实现LNG冷能利用二次换热功能。换热末期少量冷能通过在盘管结冰形式，以蓄冰形式蓄冷；
2.本实用新型，可以通过多组并联形式，拓展成为多个蓄冰单元，用于储存LNG冷能。
附图说明
图1是本实用新型中立体结构示意图。
图2是本实用新型中图1的左视图。
图3是本实用新型中蓄冰装置的拆分示意图。
图4是本实用新型中蓄冰装置的平面示意图。
图5是本实用新型中图4的A-A剖视图。
图6是本实用新型中图4的B-B剖视图。
图7是本实用新型中图5的制冰状态示意图。
图中：100-混合换热装置，200-蓄冰装置；
1-下重力管式换热器，2-上重力管式换热器，3-管壳式换热器，4-载冷剂进入管A，5-载冷剂输出管A，6-连接管，7-载冷剂进入管B，8-载冷剂输出管B，9-LNG输出管，10-安全阀，11-LNG进入管；
201-外框，202-侧壁，203-水管，204-安装架，205-循环管，206-进入管，207-排出管，208进水管。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-7，本实用新型实施例中，一种LNG冷能利用蓄冰装置，包括混合换热装置100和蓄冰装置200，所述的混合换热装置100包括下重力管式换热器1，该下重力管式换热器1上方连通设置有上重力管式换热器2；所述的下重力管式换热器1和上重力管式换热器2一侧的中间位置设置有管壳式换热器3；所述的下重力管式换热器1一端连接有载冷剂进入管A4和载冷剂输出管A5；所述的载冷剂进入管A4和载冷剂输出管A5与下重力管式换热器1内部的热换管连接；所述的上重力管式换热器2一端连接有连接管6和LNG进入管11；所述的连接管6和LNG进入管11与上重力管式换热器2内部的热换管连接；
所述的连接管6与管壳式换热器3中的热换管的一端连接，且管壳式换热器3中的热换管的另一端连接有LNG输出管9；所述的管壳式换热器3的管壳顶部还连接有载冷剂进入管B7和载冷剂输出管B8。
作为本实施例的进一步说明，载冷剂由有机酸盐构成，主要添加剂包括防腐蚀剂、防霉剂、增溶剂、水稳定剂等。外观为浅色液体。20℃时密度为1.33g/cm3，比热为0.62cal/g·C，粘度为2.9mPa·s(cP)，热导率为0.42W/m·K。沸点高于60℃，冰点-60℃，无闪点。
通过采用上述技术方案，使用时，载冷剂通过载冷剂进入管4进入到下重力管式换热器1中的热换管中，在下重力管式换热器1充装有丙烷，同时LNG液态天然气通过LNG进入管11进入到上重力管式换热器2中的热换管中，其中下重力管式换热器1和上重力管式换热器2之间采用低位设置的液管与高位设置的气管连接，气态丙烷从下重力管式换热器1的壳体进入到上重力管式换热器2的壳体中，LNG液态天然气进入到上重力管式换热器2中热换管中，-163℃的LNG液态天然气与气态丙烷交换冷量，LNG液化天然气由液态转化成为气态LNG天然气，-30℃的气体丙烷低于-43℃变成液态，重力回流至下重力管式换热器1与载冷剂进行冷量交换，载冷剂温度降低为-20℃，丙烷温度上升至-28℃变成气态上升至上重力管式换热器2中，实现LNG冷能的循环利用。
从上重力热管换热器2出来LNG天热气余冷温度还有-45℃，这部分LNG天然气在进入到管壳式换热器3后通过管程与壳程内的载冷剂进行二次交换，载冷剂可利用在-20至3℃之间温度范围内使用，LNG气态天然气温度可提升至0℃以上，再进入空温式气化器,提高原LNG气化器气化效率和使用寿命。
本实施例中，所述的上重力管式换热器2的顶部法兰连接有两个安全阀10。
通过采用上述技术方案，安全阀10能对上重力管式换热器2起到安全防护和稳压的功能，保证设备正常的运用。
作为进一步说明，该混合热换器可代替水浴式气化器或空温式气化器，载冷剂获得冷能可用于冰蓄冷空调、水蓄冷空调、冰块制冰及冷库冷藏、冷冻。经过冷能回收利用的低温LNG经原系统空温式气化器或水浴式气化器再升温至5-15℃进入城市天然气管网。
所述的蓄冰装置200包括循环管205，该循环管205的两端分别连接有进入管206和排出管207，其中进入管206与载冷剂输出管A5连接；所述的排出管207与载冷剂进入管A4连接；所述的循环管205设置在箱体内。
作为进一步说明，所述的载冷剂输出管B8与载冷剂输出管A5并联，所述的载冷剂进入管B7与载冷剂进入管A4并联。
载冷剂进入管B7与载冷剂进入管A4并联的管道上设置有氮气气动阀，载冷剂输出管B8与载冷剂输出管A5并联的管道上设置有氮气气动阀；
通过采用上述技术方案，当温度不满足蓄冰要求时，会转向水蓄冷方向使用。载冷剂输出管B8与载冷剂输出管A5之间的氮气气动阀关闭，载冷剂输出管B8的另一端氮气气动阀打开用于水蓄冷。
当管壳式换热器3中的LNG温度满足城市管网送气温度时，冷能利用停止，满足LNG输送规范要求。
本实施例中，所述的箱体包括呈矩形框体设置的外框201，在外框201的六个面均焊接有侧壁202。
本实施例中，位于外框201两端的侧壁202上分别焊接有出水管203和进水管208，并且出水管203和进水管208上均串接有开关阀。
本实施例中，所述的循环管205固定在安装架204上；所述的安装架204设置有多个，呈一字型排列固定在外框201内。
本实施例中，所述的循环管205呈S状盘旋设置，该循环管205单程长度为4.5m，共设置18层，每层14列。
本实用新型的工作原理是：使用时，载冷剂通过载冷剂进入管A4进入到下重力管式换热器1中的热换管中，在下重力管式换热器1充装有丙烷，同时LNG液态天然气通过LNG进入管11进入到上重力管式换热器2中的热换管中，其中下重力管式换热器1和上重力管式换热器2之间采用低位设置的液管与高位设置的气管连接，气态丙烷从下重力管式换热器1的壳体进入到上重力管式换热器2的壳体中，LNG液态天然气进入到上重力管式换热器2中热换管中，-163℃的LNG液态天然气与气态丙烷交换冷量，LNG液化天然气由液态转化成为气态LNG天然气，-30℃的气体丙烷低于-43℃变成液态，重力回流至下重力管式换热器1与载冷剂进行冷量交换，载冷剂温度降低为-20℃，丙烷温度上升至-28℃变成气态上升至上重力管式换热器2中，实现LNG冷能的循环利用；
-163℃LNG经过上重力管式换热器与气态丙烷交换冷量，LNG液化天然气由液态转化成为气态LNG天然气，-28℃气体丙烷低于-43℃变成液态，重力回流至下重力管式换热器与载冷剂进行冷量交换，载冷剂温度从-10℃，降低为-20℃，丙烷温度上升至-28℃变成气态上升至上重力管式换热器，实现LNG冷能的循环利用；
-20℃的载冷剂直接进入循环管205内进行冷交换和蓄冰；-20℃的载冷剂经循环管205间接与箱体内的水进行换热，形成3℃冷冻水供水，10℃冷冻水回水，从而实现LNG冷能利用二次换热功能。换热末期少量冷能通过在盘管结冰形式，以蓄冰形式蓄冷。
由于本发明直接利用LNG液化天然气冷能，不需要耗费制冷机及辅助设备制冷，可以节省大量电能。
设备运行模式简单，仅有制冰、外融冰两个模式，制冷温度低，可实现30％以上制冰速率，恰当利用LNG冷能的低温特性。融冰速率快，实现高温融冰，融冰速率达到40％以上。负荷调节范围非常大。从而恰当地解决了LNG冷能利用的时间上不连续、负荷上起伏性大特点，充分利用LNG冷能进行蓄冷，供冷功能。
非常适合城市卫星型LNG气化站冷能利用，节省大量电能。对实现碳达峰、碳中和有很大帮助，对实现城市循环经济发展有很大挖掘绝潜力。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (5)
1.一种LNG冷能利用蓄冰装置，包括混合换热装置(100)和蓄冰装置(200)，所述的混合换热装置(100)包括下重力管式换热器(1)，该下重力管式换热器(1)上方连通设置有上重力管式换热器(2)；所述的下重力管式换热器(1)和上重力管式换热器(2)一侧的中间位置设置有管壳式换热器(3)；所述的上重力管式换热器(2)一端连接有连接管(6)和LNG进入管(11)；所述的连接管(6)和LNG进入管(11)与上重力管式换热器(2)内部的热换管连接；
所述的连接管(6)与管壳式换热器(3)中的热换管的一端连接，且管壳式换热器(3)中的热换管的另一端连接有LNG输出管(9)；所述的下重力管式换热器(1)的一端连接有载冷剂进入管A(4)和载冷剂输出管A(5)，所述的管壳式换热器(3)的管壳顶部还连接有载冷剂进入管B(7)和载冷剂输出管B(8)，其中载冷剂进入管A(4)与载冷剂进入管B(7)并联；所述的载冷剂输出管A(5)和载冷剂输出管B(8)并联；其特征在于：所述的蓄冰装置(200)包括循环管(205)，该循环管(205)的两端分别连接有进入管(206)和排出管(207)，其中进入管(206)与载冷剂输出管A(5)连接；所述的排出管(207)与载冷剂进入管A(4)连接；所述的循环管(205)设置在箱体内。
2.根据权利要求1所述的LNG冷能利用蓄冰装置，其特征在于：所述的箱体包括呈矩形框体设置的外框(201)，在外框(201)的六个面均焊接有侧壁(202)。
3.根据权利要求2所述的LNG冷能利用蓄冰装置，其特征在于：位于外框(201)两端的侧壁(202)上分别焊接有出水管(203)和进水管(208)，并且出水管(203)和进水管(208)上均串接有开关阀。
4.根据权利要求1所述的LNG冷能利用蓄冰装置，其特征在于：所述的循环管(205)固定在安装架(204)上；所述的安装架(204)设置有多个，呈一字型排列固定在外框(201)内。
5.根据权利要求1所述的LNG冷能利用蓄冰装置，其特征在于：所述的循环管(205)呈S状盘旋设置，该循环管(205)单程长度为4.5m，共设置18层，每层14列。
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