專利名稱：管殼式中間介質(zhì)氣化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型有關(guān)于一種氣化天然氣的換熱設(shè)備，特別是涉及一種應(yīng)用于石化行業(yè)的管殼式氣化器。
背景技術(shù)：
目前，我國天然氣消費強(qiáng)勁增長，據(jù)統(tǒng)計2010年我國天然氣需求量缺口在200億立方米左右，預(yù)計2020年天然氣市場缺口將達(dá)到900億立方米。天然氣的運(yùn)輸通常是以液態(tài)天然氣(LNG)形式完成的，而終端用戶使用的都是氣態(tài)的天然氣(NG)，因此在運(yùn)輸?shù)接脩糁靶枰獙⒁簯B(tài)的天然(LNG)氣轉(zhuǎn)換為氣態(tài)的天然氣(NG)。由于液態(tài)天然氣(LNG)的溫度為-165°C攝氏度左右，在技術(shù)上為汽化過程提供所要吸收的大量熱量，存在相當(dāng)?shù)碾y度。在管殼式換熱設(shè)備中，通常是采用介質(zhì)在殼體中自然蒸發(fā)來進(jìn)行換熱，由于殼體中存在大量的空氣以及不凝氣體，使得換熱效率較低，而且要想提供持續(xù)不斷的大量的熱源，要消耗大量的能源，而且啟動速度很慢。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種將液態(tài)天然氣(LNG)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的天然氣(NG)的管殼式中間介質(zhì)氣化器，以改善或克服上述技術(shù)中存在的一項或多項不足之處。本實用新型的技術(shù)解決方案是一種管殼式中間介質(zhì)氣化器，所述氣化器包括蒸發(fā)器、凝結(jié)器和調(diào)溫器，所述蒸發(fā)器與所述凝結(jié)器構(gòu)成主換熱器，所述調(diào)溫器設(shè)于所述主換熱器的一端，其中，所述蒸發(fā)器為位于下部的管板式換熱器，所述凝結(jié)器為位于上部的U型管式換熱器，所述U型管式換熱器由U型管束和管箱組成，管箱下部設(shè)有與各U型管相連通的液化天然氣進(jìn)口，所述管板式換熱器包括由多個具有撓性的換熱管組成的撓性換熱管束，所述主換熱器的中下部裝有液態(tài)的中間介質(zhì)，所述管板式換熱器完全浸沒在中間介質(zhì)中，其遠(yuǎn)離所述調(diào)溫器的一端設(shè)有與撓性換熱管束相連通的海水出口 ；所述調(diào)溫器內(nèi)部設(shè)有調(diào)溫管束，其頂部設(shè)有天然氣出口，且在遠(yuǎn)離主換熱器的一端設(shè)有與調(diào)溫管束相連通的海水入口。如上所述的管殼式中間介質(zhì)氣化器，其中，所述調(diào)溫器為折流板式換熱器，其內(nèi)部沿著調(diào)溫管束的延伸方向等間距設(shè)有多個折流板，其中每個折流板的設(shè)置方向垂直于調(diào)溫管束的延伸方向。如上所述的管殼式中間介質(zhì)氣化器，其中，所述連接管道連通所述U型管式換熱器和折流板式換熱器，并形成Π形。如上所述的管殼式中間介質(zhì)氣化器，其中，所述主換熱器與所述折流板式換熱器之間具有一連接段，該主換熱器的殼體與連接段的連接部位設(shè)有上為盲板、下為管板的組合式第一復(fù)合板；殼體的另一端設(shè)有上為孔板、下為管板的組合式第二復(fù)合板，U型管束兩端與殼體外的管箱一側(cè)的外部管板脹焊相接；彎曲管束兩端分別與對應(yīng)的第一復(fù)合板、第二復(fù)合板的下部脹焊相接構(gòu)成所述管板式換熱器；所述折流板式換熱器內(nèi)的調(diào)溫管束分別與調(diào)溫器殼體兩端的管板、脹焊相連。如上所述的管殼式中間介質(zhì)氣化器，其中，所述U型管束通過一滑動式固定結(jié)構(gòu)能夠滑動地設(shè)置于所述主換熱器的殼體內(nèi)。如上所述的管殼式中間介質(zhì)氣化器，其中，所述滑動式固定結(jié)構(gòu)包括固定于主換熱器殼體的U型吊架組，所述U型吊架組鋪設(shè)有滑道，所述U型管束底部設(shè)有與該滑道相配合的滑槽。如上所述的管殼式中間介質(zhì)氣化器，其中，所述中間介質(zhì)是丙烷，所述主換熱器的中下部裝有液態(tài)丙烷。如上所述的管殼式中間介質(zhì)氣化器，其中，所述管板式換熱器的各換熱管包括兩端的平直管部和中部的彎管部，且各換熱管的彎管部位置相互交疊對應(yīng)。如上所述的管殼式中間介質(zhì)氣化器，其中，所述管板式換熱器的撓性換熱管束是由具有撓性的平直管加工成的中部具有彎管部的一體式換熱管組成的管束。如上所述的管殼式中間介質(zhì)氣化器，其中，所述折流板式換熱器內(nèi)部沿著調(diào)溫管束的延伸方向等間距設(shè)有多個折流板，且每個折流板的設(shè)置方向垂直于調(diào)溫管束的延伸方向；所述連接管道連通所述U型管式換熱器和折流板式換熱器，并形成Π形；所述U型管束通過一滑動式固定結(jié)構(gòu)能夠滑動地設(shè)置于所述主換熱器的殼體內(nèi)，所述滑動式固定結(jié)構(gòu)包括固定于主換熱器殼體的U型吊架組，所述U型吊架組內(nèi)底設(shè)有滑道，所述U型管束底部設(shè)有與該滑道相配合的滑槽；所述中間介質(zhì)是丙烷；所述管板式換熱器的撓性換熱管束是由具有撓性的平直管加工成的中部具有彎管部的一體式換熱管組成的管束。本實用新型的特點和優(yōu)點是本實用新型的管殼式中間介質(zhì)氣化器能夠?qū)⒁簯B(tài)天然氣(LNG)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的天然氣(NG)，其結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計合理，具有成本低、耗能少、換熱效率高以及防腐效果好的優(yōu)點。

圖1為本實用新型的管殼式中間介質(zhì)氣化器的一具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中管殼式中間介質(zhì)氣化器的中部結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖3為本實用新型的管殼式中間介質(zhì)氣化器的具體實施例的側(cè)視圖。圖4為本實用新型的管殼式中間介質(zhì)氣化器的另一具體實施例對應(yīng)圖1中A處(虛線方框)的局部結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
下面配合附圖及具體實施例對本實用新型的具體實施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本實用新型提出一種管殼式中間介質(zhì)氣化器，所述氣化器包括蒸發(fā)器、凝結(jié)器和調(diào)溫器，所述蒸發(fā)器與所述凝結(jié)器構(gòu)成主換熱器，所述調(diào)溫器設(shè)于所述主換熱器的一端，其中，所述蒸發(fā)器為位于下部的管板式換熱器，所述凝結(jié)器為位于上部的U型管式換熱器，所述U型管式換熱器由U型管束和管箱組成，管箱下部設(shè)有與各U型管相連通的液化天然氣進(jìn)口，所述管板式換熱器包括由多個具有撓性的換熱管組成的撓性換熱管束，所述主換熱器的中下部裝有液態(tài)的中間介質(zhì)，所述管板式換熱器完全浸沒在中間介質(zhì)中，其遠(yuǎn)離所述調(diào)溫器的一端設(shè)有與撓性換熱管束相連通的海水出口 ；所述調(diào)溫器內(nèi)部設(shè)有調(diào)溫管束，其頂部設(shè)有天然氣出口，且在遠(yuǎn)離主換熱器的一端設(shè)有與調(diào)溫管束相連通的海水入口。本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊、成本低，耗能小、換熱效率高。較佳地，所述管板式換熱器的各換熱管包括兩端的平直管部和中部的彎管部，且各換熱管的彎管部位置相互交疊對應(yīng)，用來釋放兩端管板產(chǎn)生的應(yīng)力。較佳地，所述調(diào)溫器內(nèi)部沿著調(diào)溫管束10的延伸方向等間距設(shè)有多個折流板13，調(diào)溫管束10穿過折流板13，構(gòu)成折流板式調(diào)溫器，其中每個折流板的設(shè)置方向垂直于調(diào)溫管束10的延伸方向，從而延長氣體在調(diào)溫器內(nèi)的行程，提高換熱調(diào)溫效能。較佳地，連接管道在連通所述U型管式換熱器和折流板式換熱器時是形成Π形(類似η形)，以吸收該連接管道在長度方向上的伸縮量。較佳地，所述U型管束通過一滑動式固定結(jié)構(gòu)能夠滑動地設(shè)置于所述主換熱器的殼體內(nèi)，所述滑動式固定結(jié)構(gòu)包括間隔固定于主換熱器殼體的U型吊架組，所述U型吊架組內(nèi)底設(shè)有滑道，所述U型管束底部設(shè)有與該滑道相配合的滑槽。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1至圖3所示，其為本實用新型的管殼式中間介質(zhì)氣化器的具體實施例結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例中，氣化器的主換熱器的殼體1內(nèi)設(shè)有兩個換熱器，殼體1右側(cè)與連接段2連接部位之間設(shè)有上為盲板、下為管板的組合式的復(fù)合板3 ；殼體1左側(cè)設(shè)有上為孔板下為管板的組合式的復(fù)合板4 ；殼體1內(nèi)上部設(shè)有U型管束5，構(gòu)成U型管式換熱器，U型管束5兩端與管板6脹焊相接；殼體1內(nèi)下部設(shè)有由多個具有一定撓性的換熱管組成的撓性換熱管束7(圖1中各換熱器中每條點劃線表示一根換熱管)，換熱管束7兩端分別與復(fù)合板3、4脹焊相接構(gòu)成管板式換熱器；殼體1上部位置設(shè)有連接管道8，連接管道8另一端與調(diào)溫器的殼體9頂部相接，調(diào)溫器殼體9內(nèi)設(shè)有調(diào)溫管束10，管束10分別與調(diào)溫器殼體9兩端的管板11、12脹焊相連，沿調(diào)溫管束10的延伸方向等間距設(shè)有多個折流板13。如圖2所示，組成凝結(jié)器的U型管束5設(shè)置于U型吊架組16的滑道17上，各U型吊架在主換熱器殼體內(nèi)均勻分布，由此凝結(jié)器可從主換熱器的殼體中拉出，本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計既方便安裝、拆卸、及運(yùn)輸；也方便了日后的維修。下面結(jié)合上述主要結(jié)構(gòu)對本實用新型的設(shè)計思路及工作原理說明如下在天然氣變成液化天然氣的過程需放出大量的氣化潛熱，是一個放熱過程；相反，如果再將液態(tài)天然氣變成氣態(tài)天然氣，則需要吸收大量的氣化潛熱，是一個吸熱過程，所以液化天然氣氣化器是一個需要外界供熱的蒸發(fā)器，故此需要尋找合適的供熱熱源。作為液化天然氣接受終端的海港，海水將是首選的取之不盡的熱源?？紤]到液化天然氣的氣化溫度為零下165°C左右，因而常溫下的海水具有足夠高的溫度向蒸發(fā)器供熱。本實用新型采取中間介質(zhì)(intermediate fluid)的加熱方案。首先，如圖1所示，在主換熱器殼體中上部設(shè)置U型管換熱器，下部設(shè)有由撓性換熱管束及管板組成的管板式換熱器，在主換熱器的中下部裝有液態(tài)的中間介質(zhì)，液面的高度由計算得出，并使組成管板式換熱器的撓性換熱管束完全浸沒在液態(tài)介質(zhì)中。以圖1所示方向，海水由換熱器的右側(cè)進(jìn)入，從換熱器的左側(cè)流出，經(jīng)過主換熱器中的管板式換熱器時，其換熱過程為管內(nèi)是強(qiáng)制對流換熱，管外為池沸騰換熱。丙烷介質(zhì)在流經(jīng)海水的撓性換熱管束外表面上被加熱、沸騰蒸發(fā)，是一個蒸發(fā)吸熱的相變過程，中間
6介質(zhì)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，該部分稱作中間介質(zhì)蒸發(fā)器。然后，中間介質(zhì)以蒸汽形式攜帶大量的氣化潛熱，蒸發(fā)到上部液化天然氣流經(jīng)的U型管束外部，遇到低溫的管束表面，丙烷蒸汽會在低溫的U型管束面上凝結(jié)成液體，同時放出氣化潛熱并實現(xiàn)對管內(nèi)液化天然氣的加熱，這部分換熱設(shè)備可稱之為中間介質(zhì)凝結(jié)器。其換熱過程為U型管外為膜凝結(jié)換熱(即中間介質(zhì)凝結(jié)成液膜)，管內(nèi)為超臨界換熱。凝結(jié)器外表面凝結(jié)出的液態(tài)中間介質(zhì)會在重力的作用下自動回流到蒸發(fā)器的液池中，使中間介質(zhì)的這種蒸發(fā)吸熱至凝結(jié)放熱的過程得以連續(xù)并循環(huán)進(jìn)行。中間介質(zhì)在海水(熱源)和液化天然氣(冷源)之間的傳熱特點可以看出，這是一種特殊的低溫?zé)峁軅鳠徇^程。眾所周知，熱管是一種高效傳熱元件，又稱之為超導(dǎo)傳熱元件，所以，這種具有中間介質(zhì)的海水與LNG之間的傳熱過程屬于這種高效的相變傳熱過程。因此選取合適的中間介質(zhì)及殼體內(nèi)的真空度是該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本實用新型使用的中間介質(zhì)是丙烷(propane)，其化學(xué)式為C3H8。丙烷作為中間介質(zhì)的優(yōu)點在于其熔點為_187°C，低于液化天然氣的最低溫度-163°C，因而丙烷凝結(jié)液不會在液化天然氣的管面上凍結(jié)。其次，丙烷的臨界壓力為42. 49bar,臨界溫度為96. 67°C。由于臨界溫度既高于熱源(海水)的溫度，也高于冷源(液化天然氣)的溫度，這就保證了中間介質(zhì)氣液兩相同時存在的條件，即保證了蒸發(fā)、凝結(jié)相變過程存在的條件。事實上中間介質(zhì)丙烷的實際運(yùn)行溫度決定于熱源(海水)和冷源(液化天然氣)的溫度水平和換熱情況，其運(yùn)行溫度會自動穩(wěn)定在海水溫度與液化天然氣溫度之間的某一溫度上。由于丙烷的運(yùn)行溫度很低，因而其對應(yīng)的飽和壓力也很低，降低了對殼體的承壓能力的要求，這對設(shè)備的安全性和成本是有利的。其次，液態(tài)天然氣在主換熱器中被加熱為氣態(tài)后，通過連接管道8進(jìn)入到布置在主換熱器右側(cè)的調(diào)溫器中，進(jìn)行再一次的加熱，其換熱過程為管內(nèi)為強(qiáng)制對流換熱，管外亦為強(qiáng)制對流換熱，其作用為調(diào)整氣態(tài)天然氣的出口溫度。最后，經(jīng)過調(diào)整后一定溫度的氣態(tài)天然氣經(jīng)接口由調(diào)溫器頂部的天然氣出口，經(jīng)管道輸送到終端用戶。在本實用新型的一優(yōu)選實施例中，如圖4所示，其主要特點在于，管板式換熱器的各撓性換熱管包括兩端的平直管部和中部的彎管部27，較佳地，管板式換熱器的換熱管是將平直管經(jīng)現(xiàn)有工藝加工形成一定撓度，以形成中部的彎管部27，用來釋放兩端管板產(chǎn)生的應(yīng)力。進(jìn)一步地，各撓性換熱管的彎管部27的位置較佳是相互交疊對應(yīng)，以利于組裝。雖然本實用新型已以具體實施例揭示，但其并非用以限定本實用新型，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的構(gòu)思和范圍的前提下所作出的等同組件的置換，或依本實用新型專利保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本專利涵蓋的范疇。
權(quán)利要求1.一種管殼式中間介質(zhì)氣化器，其特征在于，所述氣化器包括蒸發(fā)器、凝結(jié)器和調(diào)溫器，所述蒸發(fā)器與所述凝結(jié)器構(gòu)成主換熱器，所述調(diào)溫器設(shè)于所述主換熱器的一端；所述蒸發(fā)器為位于下部的管板式換熱器，所述凝結(jié)器為位于上部的U型管式換熱器，所述U型管式換熱器由U型管束和管箱組成，管箱下部設(shè)有與各U型管相連通的液化天然氣進(jìn)口，所述管板式換熱器包括由多個具有撓性的換熱管組成的撓性換熱管束，所述主換熱器的中下部裝有液態(tài)的中間介質(zhì)，所述管板式換熱器完全浸沒在中間介質(zhì)中，其遠(yuǎn)離所述調(diào)溫器的一端設(shè)有與所述撓性換熱管束相連通的海水出口 ；所述氣化器的殼體上部位置設(shè)有連接管道(8)，連接管道(8)另一端與調(diào)溫器的殼體(9)頂部相接；所述調(diào)溫器內(nèi)部設(shè)有調(diào)溫管束 (10)，其頂部設(shè)有天然氣出口，且在遠(yuǎn)離主換熱器的一端設(shè)有與調(diào)溫管束(10)相連通的海水入口。
2.如權(quán)利要求1所述的管殼式中間介質(zhì)氣化器，其特征在于，所述調(diào)溫器為折流板式換熱器，其內(nèi)部沿著調(diào)溫管束(10)的延伸方向等間距設(shè)有多個折流板(13)，其中每個折流板的設(shè)置方向垂直于調(diào)溫管束(10)的延伸方向。
3.如權(quán)利要求2所述的管殼式中間介質(zhì)氣化器，其特征在于，所述連接管道(8)連通所述U型管式換熱器和折流板式換熱器，并形成Π形。
4.如權(quán)利要求2所述的管殼式中間介質(zhì)氣化器，其特征在于，所述主換熱器與所述折流板式換熱器之間具有一連接段，該主換熱器的殼體(1)與連接段O)的連接部位設(shè)有上為盲板、下為管板的組合式第一復(fù)合板(3)；殼體(1)的另一端設(shè)有上為孔板、下為管板的組合式第二復(fù)合板G)，U型管束( 兩端與殼體(1)外的管箱一側(cè)的外部管板(6)脹焊相接；彎曲管束(7)兩端分別與對應(yīng)的第一復(fù)合板(3)、第二復(fù)合板的下部脹焊相接構(gòu)成所述管板式換熱器；所述折流板式換熱器內(nèi)的調(diào)溫管束(10)分別與調(diào)溫器殼體(9)兩端的管板(11)、(12)脹焊相連。
5.如權(quán)利要求1所述的管殼式中間介質(zhì)氣化器，其特征在于，所述U型管束通過一滑動式固定結(jié)構(gòu)能夠滑動地設(shè)置于所述主換熱器的殼體內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的管殼式中間介質(zhì)氣化器，其特征在于，所述滑動式固定結(jié)構(gòu)包括固定于主換熱器殼體的U型吊架組，所述U型吊架組鋪設(shè)有滑道，所述U型管束底部設(shè)有與該滑道相配合的滑槽。
7.如權(quán)利要求6所述的管殼式中間介質(zhì)氣化器，其特征在于，所述中間介質(zhì)是丙烷，所述主換熱器的中下部裝有液態(tài)丙烷。
8.如權(quán)利要求1至7任一項所述的管殼式中間介質(zhì)氣化器，其特征在于，所述管板式換熱器的各換熱管包括兩端的平直管部和中部的彎管部，且各換熱管的彎管部位置相互交疊對應(yīng)。
9.如權(quán)利要求8所述的管殼式中間介質(zhì)氣化器，其特征在于，所述管板式換熱器的撓性換熱管束是由具有撓性的平直管加工成的中部具有彎管部的一體式換熱管組成的管束。
10.如權(quán)利要求4所述的管殼式介質(zhì)中間氣化器，其特征在于，所述折流板式換熱器內(nèi)部沿著調(diào)溫管束(10)的延伸方向等間距設(shè)有多個折流板(13)，且每個折流板的設(shè)置方向垂直于調(diào)溫管束(10)的延伸方向；所述連接管道(8)連通所述U型管式換熱器和折流板式換熱器，并形成Π形；所述U型管束通過一滑動式固定結(jié)構(gòu)能夠滑動地設(shè)置于所述主換熱器的殼體內(nèi)，所述滑動式固定結(jié)構(gòu)包括固定于主換熱器殼體的U型吊架組，所述U型吊架組內(nèi)底設(shè)有滑道，所述U型管束底部設(shè)有與該滑道相配合的滑槽；所述中間介質(zhì)是丙烷；所述管板式換熱器的撓性換熱管束是由具有撓性的平直管加工成的中部具有彎管部的一體式換熱管組成的管束。
專利摘要一種管殼式中間介質(zhì)氣化器，其中，所述氣化器包括蒸發(fā)器、凝結(jié)器和調(diào)溫器，所述蒸發(fā)器與所述凝結(jié)器構(gòu)成主換熱器，所述調(diào)溫器設(shè)于所述主換熱器的一端，其中，所述蒸發(fā)器為位于下部的管板式換熱器，所述凝結(jié)器為位于上部的U型管式換熱器，所述U型管式換熱器由U型管束和管箱組成，管箱下部設(shè)有與各U型管相連通的液化天然氣進(jìn)口，所述管板式換熱器包括由多個具有撓性的換熱管組成的撓性換熱管束，所述主換熱器的中下部裝有液態(tài)的中間介質(zhì)，所述管板式換熱器完全浸沒在中間介質(zhì)中，其遠(yuǎn)離所述調(diào)溫器的一端設(shè)有與所述撓性換熱管束相連通的海水出口；所述調(diào)溫器內(nèi)部設(shè)有調(diào)溫管束(10)，其頂部設(shè)有天然氣出口，且在遠(yuǎn)離主換熱器的一端設(shè)有與調(diào)溫管束(10)相連通的海水入口。本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊、成本低，耗能小、換熱效率高。
文檔編號F23K5/22GK202328324SQ20112035958
公開日2012年7月11日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者伍琳, 蘭鳳江, 劉仲權(quán), 劉俊秀, 宋坤, 房國新, 肖波, 邱建勇, 韓方明, 高丹 申請人:航天科工哈爾濱風(fēng)華有限公司