CN108518675A - 一种新型燃烧式气化器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型燃烧式气化器，包括设有空腔的圆形的外壳体，外壳体上插设有贯穿至空腔内的设有半内夹套且半浸没的燃烧室，燃烧室的上端和下端分别连接有水冷式燃烧器和锥型盘式烟气分配器；本发明的有益效果是：采用水冷却的燃烧器和半内夹套、半浸没式燃烧室和锥形盘式烟气分配器，使燃烧产生的烟气和换热媒介‑‑水混合换热，换热媒介‑‑水再和介质间壁式高换热，实现气化器的高效换热和热量高效回收利用；采用锥形盘式烟气分配器使高温烟气均匀、高效的与空腔中的水混合鼓泡，扰动水流；采用环形螺旋盘管和导流筒，使气‑水混物流体湍流强度增加，增大换热系数；并利用流场原理实现水的循环流动，提高了换热效率和设备投资及操作的经济性。

Description

一种新型燃烧式气化器

技术领域

本发明属于节能环保设备，应用于燃气、化工和石油化工领域，具体涉及的是一种新型燃烧式气化器，适用于液化天然气、液化石油气等需要快速启动气化的液体。

背景技术

随着我国工业化程度和节能减排工作的不断发展，能源尤其是清洁能源的需求和使用问题越来越突出。天然气作为一种清洁、热值高、便于运输和储存的能源，越来越受到人们的青睐。但近年来我国每逢冬季必出现供气紧张造成“气荒”现象，按2017年全国天然气消费量2300亿立方米计算，相比国家***要求的“天然气销售方应建与销量配套10％的调峰能力”，全年调峰缺口接近50％。

《国家发展改革委办公厅国家能源局综合司关于全面开展天然气储气调峰设施建设运营情况自查和整改的通知》发布。《通知》指出，按照2020年主要供气企业储气能力达到合同供气量的10％、各地达到平均3天用气量的储气能力的规定，各地和主要供气企业要最大限度发挥现有天然气储气调峰能力，加快项目建设，确保未来各年度迎峰度冬天然气供应稳定，2020年达到规定指标。为了便于储存和运输，天然气被液化成低温的液化天然气(LNG)，在供给用户使用时，需要再将LNG气化使用。气化器是国际上常用的LNG气化设备，但国产气化器气化能力尚不足，因此研制具有较大气化能力的气化设备势在必行。

LNG气化器是一种专门用于液化天然气气化的换热器。是LNG调峰必需的一个装置，低温的液化天然气要转变成常温的气体，必须要提供相应的热量使其气化。型式有环境气化器和加热气化器，环境气化器的热量来源可以利用天然热源，如：空气、海水、地热水等，加热气化器的热源主要来自于燃料的燃烧、电能或废热等，如：锅炉或内燃机废热等。浸没燃烧式气化器(SCV)是燃烧加热型气化器中使用最多的一种。其燃烧室浸没在水中，燃烧后的烟气直接排放在水中，在水中与水直接接触，烟气激烈的搅动水，热效率非常高。水沿着气化器管路向上流动，LNG在管内气化。SCV的气化量可以在10％～100％的范围内进行调节，能对负荷的突然变化做出反应，特别适合于负荷变化幅度比较大的情况。SCV气化器的启动速度快，适合于紧急情况或调峰时的快速启动要求。在大型的LNG接收站，通常配备相应的SCV气化器，以备用气负荷急增的情况下，迅速启动，提高***的应变能力。现有技术的浸没燃烧式气化器的燃烧室浸没在水池内，在换热管的下方设置烟气分布器，烟气分布器包括集合管和鼓泡管，烟气分布器的配置不合理往往导致烟气分布不均，从而影响换热效率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种提高了换热效率和操作的经济性的新型燃烧式气化器。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种新型燃烧式气化器，包括设有空腔的圆形的外壳体，其结构要点是，外壳体上插设有贯穿至空腔内的设有半内夹套且半浸没的燃烧室，燃烧室的上端和下端分别连接有水冷式燃烧器和锥型盘式烟气分配器，锥型盘式烟气分配器的烟气出口于空腔内的传热介质---水中；空腔内的设循环换热装置，所述的外壳体的内壁上设有贮水槽，空腔的底部通过出水管连接有循环水泵，循环水泵通过设有两个出口的回水管将水输送至水冷式燃烧器和燃烧室内，水冷式燃烧器和燃烧室内上均设有出水口且出水口通过汇流管连接有循环水分配器，循环水分配器通过管道与烟气分配锥冷却器连接。

作为本发明的进一步改进，循环换热装置包括导流筒和设在空腔内位于导流筒上方的低温液体气化盘管，空腔内位于低温液体气化盘管的上方设有溢流堰，导流筒的底部设有与空腔连通的回液口。

作为本发明的进一步改进，低温液体气化盘管呈螺旋状连接在空腔壁上。

作为本发明的进一步改进，外壳体上设有设在溢流堰上方的烟囱和人孔。

作为本发明的进一步改进，外壳体上设有碱液槽，碱液槽内设有pH检测仪表和与空腔连通的碱液进入管。

作为本发明的进一步改进，空腔上设有补水口，补水口连接有补入新鲜水的补水管。

作为本发明的进一步改进，锥形盘式烟气分配器的表面设有均匀阵列的气孔。

与现有技术相对比，本发明的有益效果是：

1.设计合理，利用改变燃烧室的结构和冷却方式，采用水冷冷却的燃烧器和半内夹套、半浸没式燃烧室，实现燃烧室的热量高效回收利用；改变烟气的分配形式，采用锥形盘式烟气分配器使高温烟气均匀、高效的与空腔中的水混合鼓泡，用高效的混合换热把热量传给换热介质---水，同时增大水、烟、气混合物的流速和湍动，提高换热系数，提高设备的经济性；

2.结构简单，改变气化管的排列分布形式，采用环形螺旋盘管和导流筒，使气-水混和流体流速增加，换热系数增大，并利用流场原理实现水的循环流动，提高了换热效率和操作的经济性。

3.设备设计为圆形，设备占地面积小，充分利用了有效空间。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的热量流动示意图；

其中，1-空腔，2-外壳体，4-燃烧室，5-水冷式燃烧器，6-锥型盘式烟气分配器，7-导流筒，8-贮水槽，9-低温液体气化盘管，10-溢流堰，11-烟囱，12-人孔，13-出水管，14-循环水泵，15-回水管，16-汇流管，17-循环水分配器，18-烟气分配锥冷却器，19-碱液槽，20-补水管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的解释说明，但不限制本发明的保护范围。

如图1至图2所示，一种新型的燃烧式气化器，包括设有空腔1的圆形的外壳体2，所述的外壳体2上插设有贯穿至空腔1内的设有半内夹套且半浸没的燃烧室4，燃烧室4下段部分浸没于空腔1内的水中，燃烧室4的上端和下端分别连接有水冷式燃烧器5和锥型盘式烟气分配器6，锥型盘式烟气分配器6的烟气出口于空腔1内的传热介质---水中，空腔1内设有循环换热装置，所述的外壳体2的内壁上设有设在与导流筒7之间的贮水槽8；使得设备布局更加合理、紧凑，占地面积小，又便于安装、检修，必要时可便捷地移动设备使用地点，布置方案灵活，而且燃料气与足量空气在燃烧室4中充分燃烧，利用内夹套中的循环水对燃烧室4上段室壁进行冷却降温，同时吸收热量、温度升高的循环水又返回至空腔中；浸入空腔1中的燃烧室4下段直接利用空腔1中的水进行降温。这种设计既降低了燃烧室4温度，又利用了燃烧室4外壁散发的热量，避免了热量损失，降低了燃烧室4的选材要求，达到了节约能源和成本的目的。

所述的循环换热装置包括导流筒7和设在空腔1内位于导流筒7上方的低温液体气化盘管9，空腔1内位于低温液体气化盘管9的上方设有溢流堰10，导流筒7的底部设有与空腔1连通的回液口，低温液体气化盘管9呈螺旋状连接在空腔1壁上，燃烧室4外，并与燃烧室4、锥形盘式烟气分配器6同轴，位于锥形盘式烟气分配器6上方，烟气从锥形盘式烟气分配器6中喷出后，形成水-气混合流体，经低温液体气化盘管9的间隙向上流动，与低温液体气化盘管9中的低温介质发生热交换，使得低温介质吸热升温气化，低温液体气化盘管9和其支撑的特殊设计，其制造、检修方便，管间距小，水流速大，换热效率高。

烟气从锥形盘式烟气分配器6中喷出后，搅动空腔1中的水并鼓泡并形成气-水混合流体，混合流体温度高、密度低，向上从内部经过由低温液体气化盘管9和低温液体气化盘管9两侧的导流筒7壁构成的环形导流，在导流筒7顶部溢流堰10处进行气-水分离，尾气从上方逸出，换热降温后密度较高的水流动至导流筒7底部，再次与烟气混合向上流动，从而利用流场原理，形成一个高效的循环。

所述的外壳体2上设有设在溢流堰10上方的烟囱11和人孔12。

所述的锥形盘式烟气分配器6的表面设有均匀阵列的气孔；燃烧室4中燃料气充分燃烧所产生的高温烟气，经过与燃烧室4同轴的锥形盘式烟气分配器6进行导流，由于为锥形盘式，所以在平面上360°向外扩散、均匀导流，再经锥形盘式烟气分配器6上方均匀分布的气孔，从下方向上喷入水中鼓泡，将水加热升温的同时，增大流速，增大了换热系数，提高了设备运行的经济性。

本发明在具体实施时，水冷式燃烧器5的出口与设有半内夹套且半浸没的燃烧室4相连，燃料气与空气通过水冷式燃烧器5混合并充分燃烧，在燃烧室4内形成高温烟气；高温烟气经过锥形盘式烟气分配器6均匀分配至导流筒7底部空间，锥形盘式烟气分配器6中喷出的烟气搅动水并鼓泡，形成高温、低密度气-水混合流体，向上流动，流经低温液体气化盘管9的间隙，与低温液体气化盘管9中的低温液体换热，使低温液体气化；气-水混合流体在导流筒7顶部溢流堰10处进行气-水分离，降温后的尾气逸出，经烟囱排放，降温后的水溢流至导流筒7底部，再次与烟气混合，形成一个高效的热量循环过程。

空腔1的底部通过出水管13连接有循环水泵14，循环水泵14通过设有两个出口的回水管15将水输送至水冷式燃烧器5和燃烧室4内，水冷式燃烧器5和燃烧室4内上均设有出水口且出水口通过汇流管16连接有循环水分配器17，循环水分配器17通过管道与烟气分配锥冷却器18连接，向分配锥喷水冷却，水再次进入空腔1内进行循环，空腔1上设有补水口，补水口连接有补入新鲜水的补水管20，当液位检测仪表检测到液位低时，自动向空腔1中补充新鲜水。

外壳体2上设有碱液槽19，碱液槽19内设有pH检测仪表和与空腔1连通的碱液进入管，碱液槽19位于外壳体2外壁上方，当pH检测仪表检测到pH值低于定值时，向水槽中滴加碱液，pH回到设定范围时，停止加入碱液，保证水槽内的液体酸性在控制范围内，避免酸性对设备内部材料的腐蚀，延长设备使用寿命。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明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发明。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，本发明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发明内，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 (7)

1.一种新型燃烧式气化器，包括设有空腔的圆形的外壳体，其特征在于：所述的外壳体上插设有贯穿至空腔内的设有半内夹套且半浸没的燃烧室，燃烧室的上端和下端分别连接有水冷式燃烧器和锥型盘式烟气分配器，锥型盘式烟气分配器的烟气出口于外壳体内空腔的换热介质—水中；在空腔内设有循环换热装置；所述的外壳体的内壁上设有贮水槽，空腔的底部通过出水管连接有循环水泵，循环水泵通过设有两个出口的回水管将水输送至水冷式燃烧器和燃烧室内夹套，水冷式燃烧器和燃烧室内夹套上均设有出水口且出水口通过汇流管连接有循环水分配器，循环水分配器通过管道与烟气分配锥冷却器连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型燃烧式气化器，其特征在于：所述的循环换热装置包括导流筒和设在空腔内位于导流筒上方的低温液体气化盘管，空腔内位于低温液体气化盘管的上方设有溢流堰，导流筒的底部设有与空腔连通的回液口。

3.根据权利要求2所述的一种新型燃烧式气化器，其特征在于：所述的低温液体气化盘管呈螺旋状连接在空腔壁上。

4.根据权利要求1所述的一种新型燃烧式气化器，其特征在于：所述的外壳体上设有设在溢流堰上方的烟囱和人孔。

5.根据权利要求1所述的一种新型燃烧式气化器，其特征在于：所述的外壳体上设有碱液槽，碱液槽内设有pH检测仪表和与空腔连通的碱液进入管。

6.根据权利要求1所述的一种新型的燃烧式气化器，其特征在于：所述的空腔上设有补水口，补水口连接有补入新鲜水的补水管。

7.根据权利要求1所述的一种新型燃烧式气化器，其特征在于：所述的锥形盘式烟气分配器的表面设有均匀阵列的气孔。