CN109506127A - 卧式热管液化天然气气化器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于液化天然气技术领域，具体为卧式热管液化天然气气化器，是针对现有天然气气化装置换热差，结霜严重所提出，其主要包括空心壳体，在空心壳体的左右两端上分别开设有循环水进口和循环水出口，在空心壳体内部设有分层隔板，分层隔板将循环水进口向循环水出口方向横向分隔成多条通道，在每条通道内均设有换热管，换热管包括换热外管和换热内管，换热外管为直管，换热内管套设在换热外管内且偏心靠上部设置，在换热外管内还注有中间介质，中间介质位于换热内管的下方，且中间介质与换热内管两者不相接触，换热内管的两端分别将进口集箱管与出口集箱管连通。本发明具有结构简单,换热效率高，可避免换热时结霜问题的发生。

Description

卧式热管液化天然气气化器
技术领域：
本发明属于液化天然气技术领域，具体涉及卧式热管液化天然气气化器。
背景技术：
天然气是目前世界公认的绿色、环保型的能源，而天然气通常是液态的，即液态天然气(LNG)，在使用前需要进行气化，即气化天然气(NG)。目前，大、中型气化装置大致有三种：开架式气化器、中间介质气化器、浸没式气化器，但是由于其结构复杂，或是受环境温度影响严重，投资巨大，很难大面积推广及小型化；而现有的小型气化器主要有空温式气化器、电加热式气化器、蒸汽加热式气化器等。目前市场上主要是以空温式汽化器为主，但是，其存在结霜现象严重的问题。现有专利申请号为201710253818.8，专利名称为一种径向热管式液化天然气汽化器，该专利申请文件采用嵌套式设计的换热管，并将换热管内的换热管外管与换热管内管采用偏心设置，来避免结霜的问题，但是由于换热管整体是浸泡在热源水内，其又存在换热效率不高的问题。
发明内容：
本发明为克服上述缺陷，提供了一种卧式热管液化天然气气化器，该气化器不仅避免了结霜的问题，同时还进一步提高了气化器的换热效率。
本发明采用的技术方案在于：一种卧式热管液化天然气气化器，包括空心壳体、进口集箱管和出口集箱管，进口集箱管和出口集箱管分别位于在空心壳体的前后两侧，在空心壳体的左右两端上分别开设有循环水进口和循环水出口，在空心壳体内部设有分层隔板，所述分层隔板将循环水进口向循环水出口方向横向分隔成多条通道，在每条通道内均设有换热管，所述换热管包括换热外管和换热内管，所述换热外管为直管，所述换热内管偏心靠上部套设在换热外管内，且换热外管的两端固定在换热内管上，使换热外管与换热内管间形成密闭空间，且在密闭空间内填充有中间介质，所述中间介质位于换热内管的下方，且中间介质与换热内管两者不相接触，所述换热内管的两端分别将进口集箱管与出口集箱管连通。
优选地，每个换热管均通过支撑板固定在每层通道的中间，且支撑板将通道上下分隔成封闭空间和水循环通道，所述封闭空间位于水循环通道的上面，且换热管的下部位于水循环通道内。
优选地，每层并排设置两个以上的换热管，且每相邻的两个换热管的换热内管通过连接弯头首尾相连形成弯曲的蛇形管路。
优选地，所述中间介质为通过温差可实现气态与液态相互转换的导热物质。
优选地，在进口集箱管和出口集箱管上分别设有进口连接法兰和出口连接法兰。
本发明的有益效果是：
1、本发明整体采用卧式布置，从而降低了整体设备的高度，使设备的安装、操作、维修变得更加简单、方便。
2、本发明在空心壳体内设计了一种分层加热的结构，通过分层隔板将空心壳体内从循环水进口方向向循环水出口方向分割成多条通路，再利用支撑板与分层隔板间形成的水循环通道，使循环水进口在相同截面积的情况下，流通面积减少近一半，流速大幅度提高，从而提高了换热系数，同时明显提高了换热效率。
3、本发明将载有液态天然气的换热内管嵌套在换热外管内，通过对位于换热外管内的中间介质进行加热，进而使液态天然气转换成气态天然气，该结构简单,传热能力高，也避免了换热时结霜的问题。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图2中A-A的剖视图；
其中：1空心壳体、11循环水进口、12循环水出口、13分层隔板、14支撑板、2进口集箱管、21进口连接法兰、3出口集箱管、31出口连接法兰、4换热外管、5换热内管、6中间介质、7连接弯头、8天然气。
具体实施方式：
如图1至图3所示，本发明为一种卧式热管液化天然气气化器，包括空心壳体1、进口集箱管2和出口集箱管3，所述空心壳体1采用卧式结构，所述进口集箱管2和出口集箱管3分别位于在空心壳体1的前后两侧，所述进口集箱管2与存储液态天然气的装置相连，所述出口集箱管3与存储气态天然气的装置相连。
在空心壳体1的左右两侧端部分别开设有循环水进口11和循环水出口12，所述循环水进口11和循环水出口12分别与热源水连通，形成热水循环***。在空心壳体1内部设有分层隔板13，所述分层隔板13将循环水进口11向循环水出口12方向横向分隔成多条通道，在每条通道内均设有将液态天然气转换成气态天然气的换热管，所述换热管为管状结构，每层设置的换热管一端与进口集箱管2连通，另一端与出口集箱管3连通。
所述换热管包括换热外管4和换热内管5，所述换热内管5选用的是低温热管，所述换热外管4为直管，每根换热外管4的两端分别通过封头进行密封，在每个换热外管4内部均套设有一根换热内管5，且换热外管4内的两端均从换热外管4的端部伸出，使换热外管4与换热内管5间形成密闭空间，在密闭空间内填充有适量液态的中间介质6，而中间介质6位于换热内管5的下方，并且中间介质6与换热内管5两者不相接触。所述换热内管5偏心设置在换热外管4的上部，通过偏心设置一方面可以增大受热面积，另一方面减少换热面积，避免了换热管表面结霜的可能性。
为了提高换热效率，每层并排设置两个以上的换热管，且每相邻的两个换热管的换热内管5通过连接弯头7首尾相连形成弯曲的蛇形管路。为了方便设备的安装与操作，所述连接弯头7安装在空心壳体1外侧。
每层设置的每个换热管均通过支撑板14水平固定在通道中，所述支撑板14位于每根换热外管4长边的两侧壁上，使支撑板14分成上下两部分。支撑板14不仅为换热外管4在结构上提供支撑，而且使支撑板14的上方与上层相邻的分层隔板13之间形成封闭空间、使支撑板14的下方与下层相邻的分层隔板13之间形成水循环通道，且每层通道内封闭空间的高度与水循环通道的高度比为1：1。通过该结构，在相同截面积的情况下，可以使流通面积减少一半，使流速大幅度提高，从而提高了换热系数，明显提高了换热效果，具体详见下表。
而且换热外管4的下部位于水循环通道内，可与热源水实现充分接触，实现热源水逐层对换热管内的中间介质6进行加热的目的。此外由于换热外管4的上部位于封闭空间内，不与热源水相接触，即换热内管5仍处于相对低温状态，在中间介质6受热后，换热内管5与气化后的中间介质6两者的温差较大，使气化后的中间介质6与换热内管5间的热交换的速度快。
所述中间介质6为通过温差可实现气态与液态相互转换的导热物质，中间介质6的作用主要是用来往复传递热量，例如中间介质6可以采用氨、氟里昂-21(CHCI2F)等。
在进口集箱管2上设有用来与存储液态天然气的装置进行连接的进口连接法兰21，在出口集箱管3上设有用来与存储气态天然气的装置进行连接的出口连接法兰31
工作过程：
本申请的卧式热管液化天然气气化器在使用时，根据介质的不同，分为两个循环结构：
第一个为水循环结构：
热源水内较高温度的循环水从循环水进口11进入空气壳体1内，循环水流经支撑板14与分层隔板13间形成的每层循环水通道，并经循环水出口12流出。
第二为液化天然气的循环结构：
液化天燃气由经进口连接法兰21从进口集箱管2进入换热内管5，这期间，较高温度的循环水对换热外管4的下部进行加热，将热量传递给中间介质6，中间介质6吸收相应的气化潜热蒸发，蒸发到换热内管5的外壁，与换热内管5内的天然气8进行换热，放出气化潜热，凝结为液体，流回到换热外管4内的下部，如此反复；而换热内管5内的液体天然气吸收热量后被气化为气体天然气，并经出口集箱管3从出口连接法兰31流出。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且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书的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种卧式热管液化天然气气化器，包括空心壳体(1)、进口集箱管(2)和出口集箱管(3)，进口集箱管(2)和出口集箱管(3)分别位于在空心壳体(1)的前后两侧，在空心壳体(1)的左右两端上分别开设有循环水进口(11)和循环水出口(12)，其特征在于：在空心壳体(1)内部设有分层隔板(13)，所述分层隔板(13)将循环水进口(11)向循环水出口(12)方向横向分隔成多条通道，在每条通道内均设有换热管，所述换热管包括换热外管(4)和换热内管(5)，所述换热外管(4)为直管，所述换热内管(5)偏心靠上部套设在换热外管(4)内，且换热外管(4)的两端固定在换热内管(5)上，使换热外管(4)与换热内管(5)间形成密闭空间，且在密闭空间内填充有中间介质(6)，所述中间介质(6)位于换热内管(5)的下方，且中间介质(6)与换热内管(5)两者不相接触，所述换热内管(5)的两端分别将进口集箱管(2)与出口集箱管(3)连通。
2.如权利要求1所述的一种卧式热管液化天然气气化器，其特征在于：每个换热管均通过支撑板(14)固定在每层通道的中间，且支撑板(14)将通道上下分隔成封闭空间和水循环通道，所述封闭空间位于水循环通道的上面，且换热管的下部位于水循环通道内。
3.如权利要求2所述的一种卧式热管液化天然气气化器，其特征在于：每层并排设置两个以上的换热管，且每相邻的两个换热管的换热内管(5)通过连接弯头(7)首尾相连形成弯曲的蛇形管路。
4.如权利要求1-3任一所述的一种卧式热管液化天然气气化器，其特征在于：所述中间介质(6)为通过温差可实现气态与液态相互转换的导热物质。
5.如权利要求4所述的一种卧式热管液化天然气气化器，其特征在于：在进口集箱管(2)和出口集箱管(3)上分别设有进口连接法兰(21)和出口连接法兰(31)。
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