DE1551575C3

DE1551575C3 -

Info

Publication number: DE1551575C3
Application number: DE19671551575
Authority: DE
Priority date: 1967-11-17
Filing date: 1967-11-17
Publication date: 1977-09-15

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verdampfung und Überhitzung von verflüssigtem Erdgas, wobei das Erdgas durch Verdampferrohrschlangen strömt, die innerhalb eines mit Wasser gefüllten Druckbehälters angeordnet sind.The invention relates to a device for the evaporation and superheating of liquefied natural gas, wherein the natural gas flows through evaporator coils inside a pressure vessel filled with water are arranged.

Erdgas wird in verschiedenen Industriezweigen als Brennstoff benötigt. Es hat sich hierbei als zweckmäßig erwiesen, unter bestimmten Verhältnissen eine Verflüssigung des Erdgases zur Lagerung und Speicherung vorzunehmen, ehe es in entsprechenden Feuerungseinrichtungen seinem Verwendungszweck als Heizmittel und Wärmeträger zugeführt wird. Dies bedingt jedoch einen verhältnismäßig großen Aufwand um das verflüssigte Erdgas von beispielsweise — 160°C wieder auf den normalen gasförmigen Aggregatzustand zurückzuführen. Hierbei ist die Verdampfung und anschließende Überhitzung erforderlich.Natural gas is required as a fuel in various branches of industry. It has proven to be useful here proved, under certain conditions, a liquefaction of the natural gas for storage and storage before it can be used as a heating medium in appropriate combustion equipment and heat transfer medium is supplied. However, this requires a relatively large amount of effort Liquefied natural gas of for example - 160 ° C can be returned to the normal gaseous state of aggregation. This requires evaporation and subsequent overheating.

Zur Durchführung dieses Vorganges sind bereits verschiedene Einrichtungen vorgeschlagen worden, von denen die einfachste aus Wasserbecken besteht, in denen Erdgas-Verdampferschlangen angeordnet sind, wobei eine Beheizung durch Tauchbrenner erfolgt. Die aufsteigenden Gasblasen verwirbeln das Wasser und erhöhen so den Wärmeübergang vom Wasser an das Verdampfersystem. Der Nachteil dieser Einrichtung besteht jedoch darin, daß mit dem Verbrennungsgas eine große Brüdenmenge aus dem offenen Becken ausgetragen wird, die kontinuierlich nachgespeist werden muß. Außerdem wird durch die gelösten Verbrennungsgase das Wasser in seinem pH-Wert verändert, was zu Korrosionen an den Verdampferschlangen führen kann.To carry out this process, various devices have already been proposed by the simplest of which consists of water basins in which natural gas evaporator coils are arranged, heating by means of an immersion burner. The rising gas bubbles swirl the water and thus increase the heat transfer from the water to the evaporator system. The disadvantage of this facility However, there is a large amount of vapor from the open basin with the combustion gas is discharged, which must be continuously replenished. It is also solved by the Combustion gases change the pH of the water, which corrodes the evaporator coils can lead.

Es sind ferner direkt befeuerte Verdampferbündel bekannt, wobei jedoch darauf geachtet werden muß, daß die Temperaturdifferenz in der Rohrwand der Verdampferschlangen nicht zu groß wird. Bei der großen Temperaturdifferenz zwischen den beheizenden Verbrennungsgasen und dem flüssigen Erdgas ist es erforderlich, den Wärmedurchgang durch entsprechende Isolierschichten zu hemmen, was eine Vergrößerung der erforderlichen Übergangsfläche zur Folge hat.There are also directly fired evaporator bundles known, but care must be taken that the temperature difference in the pipe wall of the evaporator coils is not too great. In the There is a large temperature difference between the heating combustion gases and the liquid natural gas required to inhibit the passage of heat through appropriate insulating layers, which is an increase the required transition area.

Schließlich ist es bekannt, Verdampferbündel anzuordnen, die mit kondensierendem Wasserdampf eines getrennt angeordneten Dampferzeugers beheizt werden. Bei einer derartigen Anordnung besteht jedoch die Gefahr, daß das aus dem Verdampfer abfließende Kondensat so weit unterkühlt wird, daß sich um die Rohre eine Eisschicht bildet. Diese Eisschicht verschlechtert den Wärmeübergang und kann dazu führen, daß der Wärmeaustauscher völlig vereist.Finally, it is known to arrange evaporator bundles with condensing water vapor separately arranged steam generator are heated. With such an arrangement, however, there is the There is a risk that the condensate flowing out of the evaporator will be subcooled to such an extent that the Pipes forming a layer of ice. This layer of ice worsens the heat transfer and can lead to that the heat exchanger completely iced up.

ίο Diese Nachteile werden vermieden, wenn die das verflüssigte Erdgas führenden Rohre in einem nicht offenen, mit Wasser gefüllten Druckbehälter angeordnet sind. Eine derartige Einrichtung ist aus der FR-PS 11 86 931 bekannt. Die Wärme wird hierbei dem Wasser und damit indirekt dem Erdgas durch einen unterhalb des Behälters angeordneten Brenner zugeführt. Innerhalb der Rohrschlangen wird das verflüssigte Erdgas sowohl verdampft als auch auf die für die Weiterverwendung erforderliche Temperatur überhitzt. Der Wärmeübergang von dem erhitzten Wasser auf das zu verdampfende und zu überhitzende Erdgas ist bei der gewählten Anordnung ungünstig, so daß der Wärmeaufwand, insbesondere wenn noch die Feuerung außerhalb des Druckbehälters vorgesehen ist, verhältnismäßig hoch ist.ίο These disadvantages are avoided if the that Liquefied natural gas pipes are arranged in a non-open, water-filled pressure vessel are. Such a device is known from FR-PS 11 86 931. The warmth is given to the water and thus indirectly fed to the natural gas through a burner arranged below the container. Inside The liquefied natural gas is both vaporized and sent to the pipe coils for further use required temperature overheated. The heat transfer from the heated water to the evaporating and overheating natural gas is unfavorable with the chosen arrangement, so that the heat consumption, especially if the furnace is still provided outside the pressure vessel, relatively is high.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Verdampfen und Erhitzen von verflüssigtem Erdgas derart weiter zu entwickeln, daß sie sich unterschiedlichen Belastungen anpassen kann und daß die zugeführte Wärme besser ausgenutzt wird.The invention is based on the object of a device for vaporizing and heating to develop liquefied natural gas in such a way that it can adapt to different loads and that the heat supplied is better utilized.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Druckbehälter ein Rauchrohrdampferzeuger verwendet ist und daß auf diesem ein als Kondensator wirkender Behälter mit einem weiteren Rohrsystem zur Überhitzung des Erdgases angeordnet ist. Bei dieser Einrichtung kann von bekannten Rauchrohrdampferzeugern Gebrauch gemacht werden, in denen aber noch die Verdampferrohrschlangen untergebracht werden müssen. Die im Druckbehälter erzeugte Wärme wird von den Rauchrohren unmittelbar an das umgebende Wasser abgegeben.According to the invention, this object is achieved in that a smoke tube steam generator is used as the pressure vessel is used and that on this one acting as a condenser container with a further pipe system for Overheating of the natural gas is arranged. With this device, known smoke tube steam generators can be used Can be used, but in which the evaporator coils are still housed have to. The heat generated in the pressure vessel is transferred directly from the smoke tubes to the surrounding area Water released.

Die durch die Beheizung im Wasserraum entstehenden Wasserdampfblasen durchströmen die Zwischenräume zwischen den Verdampferrohrschlangen und erhöhen so den wasserseitigen Wärmeübergang an den Verdampferrohrschlangen. Damit genügend Dampfblasen aus dem Wasser aufsteigen, ist der oberhalb des Druckbehälters angeordnete Kondensator vorgesehen, in welchem der Wärmeinhalt des aufsteigenden Dampfes an das in den Verdampferrohrschlangen verdampfte und nun weiter zu überhitzende Erdgas abgegeben wird. Die Wärmeübertragungsfläche des Kondensators ist so ausgelegt, daß ein großer Teil der dem Druckbehälter zugeführten Nettowärme in dem Kondensator an das Erdgas übertragen wird. Das in dem Kondensator anfallende Kondensat wird mit freiem Gefälle dem Wasserraum des Druckbehälters wieder zugeführt.The water vapor bubbles created by the heating in the water space flow through the spaces in between between the evaporator coils and thus increase the water-side heat transfer to the Evaporator Coils. So that enough steam bubbles rise from the water, the one above the Pressure vessel arranged condenser provided, in which the heat content of the rising Steam to the natural gas that has evaporated in the evaporator coils and is now to be further superheated is delivered. The heat transfer surface of the condenser is designed so that a large part of the the pressure vessel supplied net heat is transferred in the condenser to the natural gas. This in The condensate accumulating in the condenser flows into the water space of the pressure vessel with a free gradient fed back.

Durch die Unterteilung der Wärmeübertragungsfläehe in eine Verdampfungsfläche in Form der Verdampferrohrschlangen und in eine Heizfläche in Form des weiteren Rohrsystems im Kondensator wird sichergestellt, daß trotz der Wärmeübertragung an das Erdgas im Druckgefäß noch Dampf an den Kondensator abgegeben wird. Bei entsprechender Dimensionierung der Druckteile gestattet die erfindungsgemäße Anordnung eine Fahrweise mit gleitendem Druck. Ist beispielsweise die Wärmeübertragungsfläche für dasBy dividing the heat transfer area into an evaporation area in the form of evaporator coils and in a heating surface in the form of the further pipe system in the condenser it is ensured that despite the heat transfer to the natural gas in the pressure vessel still steam to the condenser is delivered. With appropriate dimensioning of the pressure parts, the arrangement according to the invention permits a driving style with sliding pressure. For example, is the heat transfer area for the

Erdgassystem zu klein ausgelegt, so wird überschüssige Nettowärme eine vergrößerte Dampferzeugung bewirken. Dadurch steigt der Sattdampfdruck im Druckbehälter sowie im Kondensator und damit zwangsläufig die Sattdampftemperatur. Diese erhöhte Temperatur bewirkt bei gleicher Wärmeübertragungsfläche aufgrund der vergrößerten Temperaturdifferenz zwischen Sattdampf und Rohrwand des Erdgassystems einen erhöhten Wärmeübergang. Der Druck steigt so lange, bis aufgrund der erhöhten Sattdampftemperatur die vorhandene Wärmeübertragungsfläche des Erdgassystems ausreicht, die gesamte, dem Druckbehälter zugeführte Nettowärme abzuführen.If the natural gas system is designed too small, excess net heat will cause increased steam generation. This increases the saturated steam pressure in the pressure vessel and in the condenser and thus inevitably the Saturated steam temperature. This increased temperature causes the same heat transfer surface due to the increased temperature difference between saturated steam and pipe wall of the natural gas system increased heat transfer. The pressure rises until the due to the increased saturated steam temperature The existing heat transfer surface of the natural gas system is sufficient, the entire, the pressure vessel dissipate the supplied net heat.

Eine Begrenzung des Sattdampfdruckes kann dadurch erfolgen, daß auf dem Druckgefäß oder auf dem Kondensator ein Abblaseventil vorgesehen wird, das bei einem bestimmten Druck öffnet und so neben der Wärmeübertragung an das Erdgas die Dampfentnahme gestattet.The saturated steam pressure can be limited in that on the pressure vessel or on the A relief valve is provided which opens at a certain pressure and so next to the condenser Heat transfer to the natural gas allows steam extraction.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung erläutert. Es zeigt:An embodiment of the device according to the invention is in the following description and the drawing explained. It shows:

F i g. 1 eine Gesamtanordnung eines Druckbehälters mit Einrichtungen gemäß der Erfindung,F i g. 1 shows an overall arrangement of a pressure vessel with devices according to the invention,

F i g. 2 einen Schnitt durch den als Kondensator wirkenden Behälter auf dem Druckbehälter.F i g. 2 shows a section through the container acting as a condenser on the pressure vessel.

Der Druckbehälter 1 ist ein Rauchrohrkessel mit eingebauter Feuerung 2. Auf diese Weise wird ein zusätzlicher konstruktiver Aufwand eingespart. In dem Wasserraum des Rauchrohrkessels ist die erforderliche Anzahl an Verdampferrohrschlangen 3 für das verflüssigte Erdgas angeordnet, welches durch den Sammler 4 eintritt und nach der erforderlichen Verdampfung durch den Sammler 5 austritt Vom Eintritt bis zum Austritt nimmt das verflüssigte Erdgas aus dem durch die Feuerung 2 beheizten Wasser die erforderliche Wärme zur Verdampfung auf. Auf dem Druckbehälter 1 ist ein als Kondensator wirkender Behälter 6 angeordnet, welcher durch Dampfstutzen 7 mit dem Druckbehälter 1 verbunden ist. In dem Behälter 6 ist ein weiteres Rohrsystem 8 zur erforderlichen Überhitzung des Erdgases angeordnet Das hierfür erforderliche Heizmedium wird durch die Dampfstutzen 7 zugeführt, während ein konzentrisch innerhalb eines Dampfstutzens 7 angeordneter Gaszuführungsstutzen 9 von den Verdampferrohrschlangen 3 zu dem Rohrsystem 8 im Behälter 6 vorgesehen ist Die genauere Anordnung dieses Gaszuführungsstutzens 9 ist aus der Fig.2 zu ersehen. Das verdampfte Erdgas wird durch diesen Stutzen 9 dem Rohrsystem 8 zur Überhitzung zugeführt und tritt nach Durchströmen dieses Rohrsystems durch den Austrittsstutzen 10 als Erdgas im gasförmigen Aggregatzustand zum Verbraucher aus. Ein Kondensatstutzen 11 am Behälter 6 dient zur Rückführung des Kondensates in den Druckbehälter 1. Auf dem Behälter 6 ist ein Sicherheits- oder Abblaseventil 12 angeordnet, wodurch eine Begrenzung des Sattdampfdruckes erfolgen kann.The pressure vessel 1 is a smoke tube boiler with built-in furnace 2. In this way, a additional design effort saved. In the water space of the smoke tube boiler is the required Number of evaporator coils 3 arranged for the liquefied natural gas, which through the collector 4 enters and exits after the required evaporation through the collector 5 From the inlet to the outlet the liquefied natural gas takes the required heat from the water heated by the furnace 2 for evaporation. A container 6 acting as a condenser is arranged on the pressure vessel 1, which is connected to the pressure vessel 1 by a steam nozzle 7. In the container 6 is another one Pipe system 8 arranged for the necessary overheating of the natural gas The heating medium required for this is supplied through the steam nozzle 7, while one is concentric within a steam nozzle 7 arranged gas supply nozzle 9 from the evaporator coils 3 to the pipe system 8 in Container 6 is provided. The more precise arrangement of this gas supply nozzle 9 is shown in FIG see. The vaporized natural gas is fed through this connection 9 to the pipe system 8 for overheating and occurs after flowing through this pipe system through the outlet nozzle 10 as natural gas in gaseous form State of aggregation to the consumer. A condensate nozzle 11 on the container 6 is used to return the Condensate in the pressure vessel 1. A safety or relief valve 12 is arranged on the vessel 6, whereby the saturated steam pressure can be limited.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for the evaporation and superheating of liquefied natural gas, whereby the natural gas through Evaporation coils flows, which are arranged within a pressure vessel filled with water are, characterized in that the pressure vessel (1) is a smoke tube steam generator is used, and that on this one acting as a capacitor container (6) with a further pipe system (8) is arranged for overheating the natural gas.

2. Device according to claim 1, characterized in that concentrically within a den Pressure vessel (1) of the smoke tube steam generator with the vessel (6) acting as a condenser connecting steam nozzle (7) to a gas supply nozzle (9) from the evaporator coils (3) the pipe system (8) is provided in the container (6).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that on the smoke tube steam generator or a blow-off valve (12) is arranged on the container (6).