CN105570669B - 一种利用太阳墙和温差发电的lng空温式气化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用太阳墙和温差发电的LNG空温式气化装置及方法。LNG空温式气化器位于太阳墙内部,环境中的空气通过太阳墙集热板上的小孔和底部进风口进入由太阳墙内板和太阳墙集热板构成的太阳墙空腔,太阳墙集热板吸收太阳辐射加热空气,空气受热后向上流动,通过风管汇总至风机的入口,由风机加压后送出至LNG空温式气化器气化LNG;当夜间无太阳辐射时,通过太阳墙自身的蓄热功能加热空气用于气化LNG;风机所需电能由温差发电片形成的电源提供。本发明的装置结构简单,利用太阳辐射结合温差发电技术,充分利用太阳能、空气能和LNG冷能,不额外消耗一次能源,环保节能,便于组件化和商品化。
Description
技术领域
本发明属于太阳能气化LNG技术领域,特别涉及一种利用太阳墙和温差发电的LNG空温式气化装置及方法。
背景技术
液化天然气(LNG)是我国城市燃气的一种重要气源,其在供给用户应用前需要由液态气化成气态。由于LNG温度为-162℃,常采用空温式气化器气化LNG。LNG空温式气化器的优点是直接吸收大气中空气的热量气化LNG,不消耗水和电能,运行成本低,但其气化量(即气化能力)受环境温度的影响较大,在气温较低时,尤其在严寒地区,气化量可能达不到额定值,并且气化器外表面容易出现结霜结冰的现象。为此,现有技术多采用水浴式加热、电加热或者两用一备等方式来解决LNG空温式气化器气化能力较低和易结霜结冰的问题,但这些方式不仅耗能多,而且投资高。同时,LNG在气化过程中,自身蕴藏的大量冷能没有被利用,直接浪费至环境中。
太阳能作为一种可再生能源,具有经济、实用、无污染等优点,随着科技的发展和技术的进步,在多方面被开发应用,太阳墙就是其中一种太阳能利用技术。太阳墙技术在民用建筑的应用表明:利用太阳墙可吸收太阳辐射加热空气,并能够有组织的输送热空气到建筑物内部。
温差发电技术是清洁能源利用的一个重要的发展方向,利用温差发电技术不仅可以提高能源利用率、还可以使用电设备实现自主供能,降低运行成本。
发明内容
针对现有技术不足,本发明提供了一种利用太阳墙和温差发电的LNG空温式气化装置及方法。
一种利用太阳墙和温差发电的LNG空温式气化装置,该装置包括太阳墙、温差发电片9、风机6、风管5、电机7和LNG空温式气化器14;
所述太阳墙为圆筒形结构,由内至外包括太阳墙内板1和太阳墙集热板2,所述太阳墙内板1和太阳墙集热板2为镀锌钢材质,两者相隔开形成太阳墙空腔,所述太阳墙空腔的底部不封口,形成底部进风口4,顶部除正南、正西、正北、正东方向的4个预留风口外,其余部分用镀锌钢板焊接密封;所述风管5设置四条,正南、正西、正北、正东方向各布置一条,风管5的一端连接至太阳墙空腔顶部相应方向的预留风口,另一端连接至风机6的入口,风机6与电机7连接;所述太阳墙集热板2上均匀开设小孔;
一组温差发电片9分布安装在太阳墙集热板2的外壁上,该组温差发电片9的高温端温度为太阳墙集热板2的温度,低温端温度为环境空气温度;另一组温差发电片9分布安装在气化器入口管道12上,该组温差发电片9的高温端为环境空气温度,低温端为气化器入口管道12的壁温;所有的温差发电片9通过导线11依次串联连接,形成电源,电源通过导线11连接至电机7,电源与电机7之间设有开关17;
底部支架3均匀设置在太阳墙内板1底部的圆周上,并固定在地面上形成支撑;LNG空温式气化器14支撑在太阳墙内部。
所述风机6位于太阳墙上方,且位于太阳墙的中轴线上。
所述电源与电机7之间设有稳压模块10。
所述太阳墙集热板2与太阳墙内板1之间从下到上焊接若干加强筋。
所述太阳墙集热板2的底部与太阳墙内板1的底部齐平,且太阳墙集热板2的顶部与太阳墙内板1的顶部齐平。
所述LNG空温式气化器14支撑在气化器基础15上,气化器基础15的顶部和底部支架3的顶部齐平。
所述太阳墙内设置LNG空温式气化器14的数量为一个以上。
所述LNG空温式气化器14为任何形式的空温式气化器。
太阳墙的正北方设有检修门16,所述检修门16向外开启。
上述一种利用太阳墙和温差发电的LNG空温式气化装置气化LNG的方法,环境中的空气通过太阳墙集热板2上的小孔和底部进风口4进入由太阳墙内板1和太阳墙集热板2构成的太阳墙空腔,太阳墙集热板2吸收太阳辐射加热空气,空气受热后向上流动,通过风管5汇总至风机6的入口,由风机6加压后以一定速度和方向送出至LNG空温式气化器14,与LNG通过LNG空温式气化器14进行间壁式换热,从而气化LNG,气化后的天然气通过气化器出口管道13进入燃气管网;
当夜间无太阳辐射时,通过太阳墙自身的蓄热功能加热空气,热空气通过风机6送至LNG空温式气化器14气化LNG;
风机6所需电能由温差发电片9形成的电源提供。当LNG空温式气化器14不运行时,直接通过开关17切断电机7与电源之间的连接。
本发明的有益效果为:
1、本发明将太阳能热利用技术、温差发电技术和LNG气化技术耦合,利用太阳辐射将流经太阳墙内部的空气加热,结合温差发电技术,进一步利用太阳能和LNG冷能,通过温差发电片利用太阳墙与环境之间的温差和环境与LNG之间的温差发电,产生的电能驱动风机,将太阳墙加热后的空气机械送风至LNG空温式气化器,强化换热效果,提高LNG空温式气化器的气化能力,缓解或消除空温式气化器在使用过程中外表面出现的堆霜结冰问题,并且拓宽太阳墙和温差发电技术的应用领域。
2、太阳墙采用圆筒形结构,风管连接在太阳墙顶部,风机位于四条风管的结合处,风管沿空气流动方向斜向上设置,有利于风管内部空气流动;气化器上空除风管位置外,其余位置中空,可利用雨雪、环境风速促进气化器的换热效果,并且有利于提高太阳墙的抗风能力;在没有太阳能可利用时,太阳墙能够挡风,有助于气化器周围空气的保温;
3、经太阳墙加热的空气在夜间可利用太阳墙的蓄热作用,对气化器周围空气加热,减少辅助热源的运行时间,进一步降低LNG气化能耗;
4、本发明的装置结构简单,安装和运行方便,无须维护,不额外消耗一次能源,环保节能,便于组件化和商品化。
附图说明
图1为一种利用太阳墙和温差发电的LNG空温式气化装置示意图;
图2为一种利用太阳墙和温差发电的LNG空温式气化装置俯视图。
标号说明:1-太阳墙内板;2-太阳墙集热板;3-底部支架;4-底部进风口;5-风管;6-风机;7-电机;8-电机基础;9-温差发电片;10-稳压模块;11-导线;12-气化器入口管道;13-气化器出口管道;14-LNG空温式气化器;15-气化器基础;16-检修门;17-开关。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。应该强调的是,下述说明仅仅是示例性的,而不是为了限制本发明的范围及其应用。
如图1-图2所示一种利用太阳墙和温差发电的LNG空温式气化装置,该装置包括太阳墙、温差发电片9、风机6、风管5、电机7和LNG空温式气化器14;
所述太阳墙为圆筒形结构,由内至外包括太阳墙内板1和太阳墙集热板2,所述太阳墙内板1和太阳墙集热板2为镀锌钢材质,两者的底部和两者的顶部均齐平,两者相隔开形成太阳墙空腔,且两者之间从下到上焊接若干加强筋,所述太阳墙空腔的底部不封口,形成底部进风口4,顶部除正南、正西、正北、正东方向的4个预留风口外,其余部分用镀锌钢板焊接密封;所述风管5设置四条,正南、正西、正北、正东方向各布置一条,风管5的一端连接至太阳墙空腔顶部相应方向的预留风口,另一端连接至风机6的入口,所述风机6位于太阳墙上方,且位于太阳墙的中轴线上,风机6与电机7连接;所述太阳墙集热板2上均匀开设小孔;
一组温差发电片9分布安装在太阳墙集热板2的外壁上,该组温差发电片9的高温端温度为太阳墙集热板2的温度,低温端温度为环境空气温度;另一组温差发电片9安装在气化器入口管道12上,该组温差发电片9的高温端为环境空气温度,低温端为气化器入口管道12的壁温;所有的温差发电片9通过导线11依次串联连接,形成电源,电源通过导线11连接至电机7,电机7位于其中一个风管5上,通过电机基础8支撑与固定,电源与电机7之间设有稳压模块10和开关17;
底部支架3均匀设置在太阳墙内板1底部的圆周上,并固定在地面上形成支撑;所述LNG空温式气化器14可以为任何形式的空温式气化器,1至多个LNG空温式气化器14通过气化器基础15支撑在太阳墙内部,气化器基础15的顶部和底部支架3的顶部齐平。
太阳墙的正北方设有检修门16,所述检修门16向外开启。
以下结合附图1-图2,说明一种利用太阳墙和温差发电的LNG空温式气化装置的工作原理。
太阳墙集热板2吸收太阳辐射,加热通过太阳墙集热板2上的小孔和底部进风口4进入太阳墙空腔的空气,热空气向上流动,通过风管5汇总至风机6的入口,由风机6加压后送出至LNG空温式气化器14气化LNG,提高LNG空温式气化器14的换热效果,缓解或消除LNG空温式气化器14外表面结冰结霜的现象,气化后的天然气通过气化器出口管道13经调压加臭后进入燃气管网。当夜间无太阳辐射时,由于太阳墙自身的蓄热功能依然可以加热空气,热空气通过风机6送至LNG空温式气化器14气化LNG。
驱动风机6的电机7所需电能由温差发电片9提供,当LNG空温式气化器14不工作时,直接切断电机7与温差发电片9之间的开关17,风机6停止运行。
太阳墙外形为圆筒形,有利于增大太阳墙集热板2的敷设面积,充分利用太阳能。太阳墙空腔顶部除预留风口外,均焊接镀锌钢板密封。风管5沿空气流动方向斜向上设置,便于管内热空气流动。LNG空温式气化器14顶部不封顶,能够利用雨雪和大风天气强化LNG空温式气化器14的气化效果。
底部支架3用于支撑太阳墙,底部支架3的高度与气化器基础15高度相等,由于LNG空温式气化器14下部空气温度低,冷空气聚集于底部,太阳墙加热后的热空气通过风机6由上至下送至LNG空温式气化器14,利用太阳墙形成的空气流场,吸收底部冷空气由底部进风口4进入太阳墙继续加热。
检修门16设置在太阳墙的正北方向,检修门16向外开启,保证该装置在LNG空温式气化器14发生故障时的安全可靠性,工作人员开启检修门16可进入太阳墙内部对LNG空温式气化器14、电机7等设备进行检修维护。
本发明适用于LNG卫星站、LNG接收终端等任何采用空温式气化器气化LNG的场合。本发明结构新颖,加工制作简单,不仅适用于新建LNG空温式气化器,而且对已有LNG空温式气化器的改造也非常方便。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种利用太阳墙和温差发电的LNG空温式气化装置,其特征在于,该装置包括太阳墙、温差发电片(9)、风机(6)、风管(5)、电机(7)和LNG空温式气化器(14);
所述太阳墙为圆筒形结构,由内至外包括太阳墙内板(1)和太阳墙集热板(2),所述太阳墙内板(1)和太阳墙集热板(2)为镀锌钢材质,两者相隔开形成太阳墙空腔,所述太阳墙空腔的底部不封口,形成底部进风口(4),顶部除正南、正西、正北、正东方向的4个预留风口外,其余部分用镀锌钢板焊接密封;所述风管(5)设置四条,正南、正西、正北、正东方向各布置一条,风管(5)的一端连接至太阳墙空腔顶部相应方向的预留风口,另一端连接至风机(6)的入口,风机(6)与电机(7)连接;所述太阳墙集热板(2)上均匀开设小孔;
一组温差发电片(9)分布安装在太阳墙集热板(2)的外壁上,该组温差发电片(9)的高温端温度为太阳墙集热板(2)的温度,低温端温度为环境空气温度;另一组温差发电片(9)安装在气化器入口管道(12)上,该组温差发电片(9)的高温端为环境空气温度,低温端为气化器入口管道(12)的壁温;所有的温差发电片(9)通过导线(11)依次串联连接,形成电源,电源通过导线(11)连接至电机(7),电源与电机(7)之间设有开关(17);
底部支架(3)均匀设置在太阳墙内板(1)底部的圆周上,并固定在地面上形成支撑;LNG空温式气化器(14)支撑在太阳墙内部。
2.根据权利要求1所述一种利用太阳墙和温差发电的LNG空温式气化装置,其特征在于,所述风机(6)位于太阳墙上方,且位于太阳墙的中轴线上。
3.根据权利要求1所述一种利用太阳墙和温差发电的LNG空温式气化装置,其特征在于,所述电源与电机(7)之间设有稳压模块(10)。
4.根据权利要求1所述一种利用太阳墙和温差发电的LNG空温式气化装置,其特征在于,所述太阳墙集热板(2)与太阳墙内板(1)之间从下到上焊接若干加强筋。
5.根据权利要求1所述一种利用太阳墙和温差发电的LNG空温式气化装置,其特征在于,所述太阳墙集热板(2)的底部与太阳墙内板(1)的底部齐平,且太阳墙集热板(2)的顶部与太阳墙内板(1)的顶部齐平。
6.根据权利要求1所述一种利用太阳墙和温差发电的LNG空温式气化装置,其特征在于,所述LNG空温式气化器(14)支撑在气化器基础(15)上,气化器基础(15)的顶部和底部支架(3)的顶部齐平。
7.根据权利要求1所述一种利用太阳墙和温差发电的LNG空温式气化装置,其特征在于,所述太阳墙内设置LNG空温式气化器(14)的数量为一个以上。
8.根据权利要求1所述一种利用太阳墙和温差发电的LNG空温式气化装置,其特征在于,太阳墙的正北方设有检修门(16),所述检修门(16)向外开启。
9.权利要求1-7任一权利要求所述一种利用太阳墙和温差发电的LNG空温式气化装置气化LNG的方法,其特征在于,环境中的空气通过太阳墙集热板(2)上的小孔和底部进风口(4)进入由太阳墙内板(1)和太阳墙集热板(2)构成的太阳墙空腔,太阳墙集热板(2)吸收太阳辐射加热空气,空气受热后向上流动,通过风管(5)汇总至风机(6)的入口,由风机(6)加压后送出至LNG空温式气化器(14),与LNG通过LNG空温式气化器(14)进行间壁式换热,从而气化LNG,气化后的天然气通过气化器出口管道(13)进入燃气管网;
当夜间无太阳辐射时,通过太阳墙自身的蓄热功能加热空气,热空气通过风机(6)送至LNG空温式气化器(14)气化LNG;
风机(6)所需电能由温差发电片(9)形成的电源提供。
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