專利名稱：一種煙氣沖擊旋水式lng加熱氣化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種LNG加熱氣化裝置，特別是涉及適用于中小規(guī)模區(qū)域使用的LNG 加熱氣化裝置。
背景技術(shù)：
天然氣是在氣田中自然開采出來的可燃?xì)怏w，主要成分是甲烷、乙烷等氣體，是一 種清潔能源，具有高效，儲(chǔ)運(yùn)方便等特點(diǎn)，且其資源較豐富，在當(dāng)今節(jié)能減排成為全球共識(shí) 之時(shí)，天然氣作為清潔能源越來越受到青睞，很多國(guó)家都將其列為首選燃料，天然氣在能源 供應(yīng)中的比例迅速增加，因此成為世界能源發(fā)展的方向之一。按照中國(guó)的天然氣使用計(jì)劃， 2010年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)能力將達(dá)到900億立方米，到2020年將為2400億立方米，而在進(jìn)口天然氣 方面，發(fā)改委預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)要進(jìn)口 350億立方米，相當(dāng)于2500萬噸/年。在運(yùn)輸方 面，天然氣往往采用管道運(yùn)輸，如西氣東輸管線和近期通氣的中亞三國(guó)至我國(guó)的管線，或?qū)?天然氣冷凝液化，大大縮小其體積后用船、車等交通工具運(yùn)輸，如從東南亞用大型LNG運(yùn)輸 船進(jìn)口 ；在貯藏方面，天然氣一般采用地下儲(chǔ)氣、管束儲(chǔ)氣或大型球罐儲(chǔ)氣，而LNG更有其 優(yōu)勢(shì)，只需較小的貯液容器就能貯藏大量天然氣。 LNG(Liquefied Natural Gas)，即液化天然氣的英文縮寫。LNG是將在常溫常壓下 呈氣態(tài)的天然氣冷卻至_1621:，使之凝結(jié)而成的液體。天然氣液化后可以大大節(jié)約儲(chǔ)運(yùn)空 間和成本，常壓下每立方米LNG就能氣化成625立方米的天然氣，因此LNG常用于貿(mào)易運(yùn)輸 或戰(zhàn)略儲(chǔ)備。由于進(jìn)口 LNG有助于天然氣消費(fèi)國(guó)實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)多元化、保障能源安全，而出 口 LNG有助于天然氣生產(chǎn)國(guó)有效開發(fā)天然氣資源、增加外匯收入、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因而 LNG貿(mào)易正成為全球能源市場(chǎng)的新熱點(diǎn)。近年來全球LNG的生產(chǎn)和貿(mào)易日趨活躍，LNG正以 每年約12%的速度增長(zhǎng)，成為全球增長(zhǎng)最迅猛的能源行業(yè)之一。為保證能源供應(yīng)多元化和 改善能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，一些能源消費(fèi)大國(guó)越來越重視LNG的引進(jìn)，日本、韓國(guó)、美國(guó)、歐洲都在 大規(guī)模興建LNG接收站。國(guó)際大石油公司也紛紛將其新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)轉(zhuǎn)向LNG業(yè)務(wù)，LNG將 成為石油之后下一個(gè)全球爭(zhēng)奪的熱門能源商品。 中國(guó)天然氣資源相對(duì)貧乏，迄今為止天然氣在中國(guó)一次能源消費(fèi)中的比重很小。 從中國(guó)天然氣工業(yè)的發(fā)展形勢(shì)來看，由于資源有限，天然氣產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于需求，供需缺口將 越來越大，因而必然需要進(jìn)口 ， 2007年中國(guó)進(jìn)口 291萬噸LNG，是2006年進(jìn)口量的3倍多。 2008年1-11月中國(guó)LNG的進(jìn)口總量為314萬噸，比2007年同期增長(zhǎng)18%?？梢灶A(yù)見，在 未來10-20年的時(shí)間內(nèi)，LNG產(chǎn)業(yè)必然在中國(guó)得到迅速發(fā)展，LNG將成為中國(guó)天然氣市場(chǎng)的 主力軍。因此，中國(guó)對(duì)LNG產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來越重視，中國(guó)正在規(guī)劃和實(shí)施的沿海LNG項(xiàng)目遍 布廣東、福建、浙江、上海、江蘇、山東、遼寧等省市，這些項(xiàng)目將最終構(gòu)成一個(gè)沿海LNG接收 站與輸送網(wǎng)絡(luò)。 然而在使用LNG時(shí)，仍需將其先加熱氣化成工藝所需壓力溫度下的天然氣，才能 供工程實(shí)際使用，因此LNG供氣系統(tǒng)中，必須有加熱氣化裝備，其中的主要設(shè)備就是LNG加 熱氣化裝置。我國(guó)目前主要采用以下幾種加熱氣化裝置
1.水加熱型氣化裝置這類氣化裝置用鋁合金支架固定安裝，其基本加熱元件是 傳熱管。由若干根傳熱管排列成板狀，兩端與集液或集氣聯(lián)箱相連，焊接成管板，再由若干 塊管板組成氣化裝置，裝置頂部裝有噴淋器，水或海水噴淋在管板外表面上，依靠重力作用 自上而下流動(dòng)，LNG在管內(nèi)自下而上流動(dòng)，在此過程中，LNG被加熱氣化。這類裝置的優(yōu)點(diǎn)是 運(yùn)行費(fèi)用較低，操作維護(hù)方便，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍較大；缺點(diǎn)是初投資較大，氣化能力受氣候等 因素的影響較大，隨氣溫降低，氣化能力下降，且工作時(shí)有些部位可能結(jié)冰，使傳熱效果降 低，因此通常裝置的進(jìn)口水溫應(yīng)控制在5t:以上；這類裝置常用于基本負(fù)荷型的大型氣化 場(chǎng)合。 2.浸沒式燃燒加熱型氣化裝置這類氣化裝置主要由外殼、燃燒器、盤管三個(gè)部 分組成，其工作過程是燃料在燃燒器中與空氣混合后著火燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^噴氣 管噴入水池與水直接接觸，激烈地?cái)噭?dòng)水，盤管浸沒在水池中，盤管內(nèi)的LNG與管外高度湍 動(dòng)的水換熱，吸熱氣化。這種氣化爐的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省空間，傳熱效率高，初投資較 小，適用于負(fù)荷變化較大的場(chǎng)合，常用于緊急情況或調(diào)峰狀態(tài)；缺點(diǎn)是運(yùn)行成本較高。
3.空氣加熱型氣化裝置這類裝置常采用帶有翅片等擴(kuò)展表面的換熱管組成管 排，LNG在管排中流動(dòng)若干個(gè)回程，空氣則在管排間流動(dòng)加熱管內(nèi)的LNG。這類裝置的優(yōu)點(diǎn) 是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低，管理維護(hù)方便；缺點(diǎn)是因空氣的熱容量小，因此單位天然氣氣化 量的投資較高，占地面積大，且氣化能力較小，還受到環(huán)境條件的影響，當(dāng)氣溫較低或濕度 較大時(shí)，管排間會(huì)結(jié)冰，從而減少有效傳熱面積，并堵塞空氣流通通道，大大影響換熱，因此 一般用于氣化量較小的場(chǎng)合。 4.中間載熱介質(zhì)型氣化裝置這類裝置主要由圓筒型外殼、加熱管束和被加熱管 束等部件組成，外殼中充滿中間載熱介質(zhì)如丙烷、丁烷、氟里昂等，加熱管束和被加熱管束 都浸沒在中間載熱介質(zhì)中，加熱管中引入余熱水或海水，以此加熱中間載熱介質(zhì)，升溫后的 中間載熱介質(zhì)再加熱被加熱管束中的LNG，使之升溫氣化。這類裝置的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行費(fèi)用低， 結(jié)構(gòu)緊湊，占地小，不會(huì)發(fā)生結(jié)冰問題；缺點(diǎn)是加熱管束和被加熱管束因防腐蝕而需采用合 金材料，因此造價(jià)高且綜合熱效率較低；一般用于基本負(fù)荷型的LNG加熱氣化系統(tǒng)。為強(qiáng)化 傳熱，現(xiàn)在這類裝置也有采用燃料燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔膺M(jìn)入加熱管束加熱中間載熱介質(zhì)，并 采取措施加強(qiáng)圓筒體內(nèi)傳熱介質(zhì)的流場(chǎng)以強(qiáng)化傳熱，取得較好的效果；當(dāng)然采用燃燒器后， 大大提高了傳熱效果，增大了 LNG氣化負(fù)荷，但運(yùn)行費(fèi)用增加了 ，初投資也上升了 。
5.蒸汽加熱型氣化裝置這類氣化裝置需要蒸汽汽源，裝置啟動(dòng)時(shí)，LNG在受熱管 束內(nèi)流動(dòng)，蒸汽在管外流動(dòng)，LNG被蒸汽加熱氣化，達(dá)到供氣要求。這類裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu) 緊湊，效率高，可靠性強(qiáng)，運(yùn)行范圍寬，溫度控制容易；缺點(diǎn)是要蒸汽汽源，初投資高，運(yùn)行費(fèi) 用高；這類裝置適用于LNG運(yùn)輸船，在處理惰性氣體清除與純化、緊急供應(yīng)天然氣、液艙惰 化等情況下，迅速氣化LNG或液氮等。 上述LNG加熱氣化裝置各有特點(diǎn)，也各自適用于一些場(chǎng)合。目前在一些大中城市 的社區(qū)中，尤其需要一種適應(yīng)中小規(guī)模供氣量，即每小時(shí)供氣量為5000至10000立方米左 右的，結(jié)構(gòu)緊湊，投資較低，熱效率高，供氣速度快，適合于調(diào)峰的加熱氣化裝置，縱觀上述 現(xiàn)有技術(shù)的加熱氣化爐均不太合適，或者結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，投資高，日供氣量太大或太小，不 適宜區(qū)域生活供氣；或者加熱氣化不穩(wěn)定，氣化率和熱效率偏低，不能自動(dòng)調(diào)節(jié)，不能滿足 峰、谷差異大的場(chǎng)合，因此，急需有所改變和改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種工作負(fù)荷范圍廣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，運(yùn)行維護(hù)方便，熱效
率高，供氣速度快，適合中小型LNG加熱氣化站使用的LNG加熱氣化裝置。 本發(fā)明的目的是由如下結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的 —種煙氣沖擊旋水式LNG加熱氣化裝置，其特征在于 在立式密閉圓筒形外殼的頂部安裝燃燒室，燃燒室由內(nèi)筒和外筒構(gòu)成，內(nèi)筒的頂 部安裝燃燒器，外筒的下端為錐形噴口 ；在外筒的外壁與圓筒形外殼的內(nèi)壁之間形成換熱 面布置空間，在換熱面布置空間的上部開設(shè)排煙管道； 在燃燒室外筒與內(nèi)筒之間構(gòu)成夾套層，夾套層的底部與錐形噴口連通，夾套層的 頂部經(jīng)循環(huán)煙道與排煙管道連通； 在排煙管道中設(shè)置排煙管道調(diào)風(fēng)門，在循環(huán)煙道中設(shè)置循環(huán)煙道調(diào)風(fēng)門；
立式密閉圓筒形外殼的下部為積存水的水池，水池的水面部分浸沒呈倒置傘狀的 氣流旋水子，氣流旋水子的中心為向上突起的尖頂，由尖頂向下并向四周擴(kuò)展的是以某種 曲線形狀先向下至圓盤邊緣后再略向上彎曲的曲面； 在換熱面布置空間中布置了圍繞燃燒室外筒呈螺旋上升排列的盤管；盤管的一端 為L(zhǎng)NG進(jìn)口 ，另一端為天然氣出口 。 進(jìn)一步，所述盤管分為上盤管和下盤管兩部分，上盤管圍繞燃燒室外筒呈螺旋上
升排列，下盤管呈螺旋上升排列浸沒在圓筒形外殼下部的水池中，氣流旋水子布置在下盤
管的上面，上盤管與下盤管之間由連通管相互連接。 進(jìn)一步，在所述氣流旋水子的曲面上開設(shè)若干小孔。 進(jìn)一步，所述排煙管道調(diào)風(fēng)門和循環(huán)煙道調(diào)風(fēng)門可分別呈全部開啟、全部關(guān)閉或 部分開啟三種狀態(tài)。 進(jìn)一步，所述噴口與氣流旋水子的尖頂之間的距離為噴口至噴口氣流的射流核心 頂端距離的±10%以內(nèi)。 進(jìn)一步，所述燃燒室內(nèi)筒、外筒、噴口的橫截面和氣流旋水子的俯視圖外形應(yīng)一致 為圓形或矩形。 進(jìn)一步，所述氣流旋水子的曲面依據(jù)的曲線是拋物線、圓弧或雙曲線的弧形曲線。
進(jìn)一步，所述噴口噴出氣流速度在20m/s以上。 本發(fā)明一種煙氣沖擊旋水式LNG加熱氣化裝置的設(shè)計(jì)思想是采用燃料燃燒產(chǎn)生 的高溫?zé)煔庾鳛闊嵩匆栽龃蟛⒓涌霯NG氣化負(fù)荷和速率，并可控制負(fù)荷變化范圍，不受外 界干擾，上盤管以?shī)A帶液滴、霧和蒸汽的高溫?zé)煔鉃楣峤橘|(zhì)，通過對(duì)流換熱和相變換熱強(qiáng) 化傳熱；另外，將換熱面分成上下兩部分，在上盤管的基礎(chǔ)上，加之下盤管浸沒在水池中，以 水作為熱源加熱下盤管中的天然氣，水用高溫?zé)煔饧訜?，這樣能更好地控制出口天然氣的 溫度。
本發(fā)明專利的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)是 1.設(shè)計(jì)了傘形氣流旋水子，如圖3、4所示，高溫?zé)煔飧咚贈(zèng)_擊氣流旋水子時(shí)，在尖 頂?shù)囊龑?dǎo)下，沿著弧形表面流動(dòng)沖擊水面，濺出并夾帶液滴、霧和水蒸氣后向上流動(dòng)，進(jìn)入 由燃燒室外筒的外壁與圓筒形外殼的內(nèi)壁之間形成的換熱面布置空間，并直接與置入空間中的盤管換熱，其效果一是煙氣通過上述過程增大了與水接觸的面積而增加了加熱蒸發(fā)水 的能力，二是適當(dāng)降低了煙溫，使接觸盤管的煙氣溫度低于LNG的燃點(diǎn)，確保運(yùn)行安全，同 時(shí)防止因盤管內(nèi)、外工質(zhì)溫差太高造成熱應(yīng)力而損壞管道；三是濕煙氣流經(jīng)盤管時(shí)，管內(nèi)外 均發(fā)生相變換熱而使傳熱效果大大增加。 2.設(shè)計(jì)了煙氣循環(huán)以增大沖擊氣流旋水子的煙氣量，從而提高噴口處煙氣速度， 以強(qiáng)化沖擊水面的力度。其工作過程是燃燒產(chǎn)生的煙氣在循環(huán)風(fēng)機(jī)的作用下，經(jīng)過上盤管 放熱后流入換熱面布置空間，再流經(jīng)排煙管道， 一部分煙氣經(jīng)煙閨排入大氣，另一部分煙氣 經(jīng)調(diào)風(fēng)門流入夾套層成為循環(huán)煙氣，與燃燒產(chǎn)生的煙氣混合，從而增大了沖擊氣流旋水子 的煙氣量，亦即提高了煙速。其效果一是增強(qiáng)了煙氣沖擊濺出并巻吸液滴、霧和蒸汽的能 力，同時(shí)因擴(kuò)大了煙氣與水的接觸面而強(qiáng)化了加熱水池中水的作用；二是通過調(diào)節(jié)循環(huán)煙 氣量而能控制煙溫，確保安全；三是回收了排煙熱量，提高了加熱氣化爐的效率；四是溫度 較低的循環(huán)煙氣在夾套層中流動(dòng)時(shí)，可以保護(hù)燃燒室內(nèi)筒的壁面不致超溫，保護(hù)裝置的安 全。 3.設(shè)計(jì)了燃燒室內(nèi)筒和外筒間的夾套層及煙氣噴嘴，如圖1、2所示。燃燒室內(nèi) 筒和外筒間形成的環(huán)形通道即夾套層，外筒上端接循環(huán)煙道入口 ，下端接錐形噴口 ，流經(jīng)夾 套層的循環(huán)煙氣與燃燒室內(nèi)筒中燃料燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠阱F形噴口中混合并噴射出，形 成高速煙氣射流直接噴射到安裝在噴口正下方的氣流旋水子上，形成巻吸力很強(qiáng)的翻巻氣 流。其效果一是使循環(huán)煙氣與燃燒產(chǎn)生的煙氣充分混合并形成溫度合適的高速煙氣射流； 二是形成了冷卻燃燒室內(nèi)筒壁溫的通道。 4.將換熱面設(shè)計(jì)成上、下兩組盤管，上盤管設(shè)置在換熱面布置空間中圍繞燃燒室 外筒呈螺旋上升排列布置，主要起加熱和氣化LNG的作用，下盤管浸沒在水池中，主要加熱 已氣化了的天然氣，上下盤管之間用連通管連接，連通管上可裝測(cè)溫點(diǎn)。其效果一是明確地 分開了 LNG加熱氣化過程中的加熱蒸發(fā)段和過熱段，將需要較多熱量的加熱蒸發(fā)段放在高 溫區(qū)，用高溫濕煙氣加熱，而過熱段所需熱量較少，則放在水池中加熱，從而提高了整體傳 熱效果，減少了受熱面積；二是上、下盤管間的天然氣溫度變化能有效反映負(fù)荷變化狀況， 據(jù)此能迅速調(diào)節(jié)燃燒工況，節(jié)省燃料。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，占地面積小，初投資少，運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低，運(yùn)行 維護(hù)方便，熱效率高，供氣速度快，能較好滿足調(diào)峰需要，適用于中小型氣化站對(duì)LNG加熱 氣化的需求。


圖1為本發(fā)明一種煙氣沖擊旋水式LNG加熱氣化裝置的一種實(shí)施方式的總結(jié)構(gòu)布 置圖，布置的受熱面分成了上、下盤管； 圖2為本發(fā)明一種煙氣沖擊旋水式LNG加熱氣化裝置的另一種實(shí)施方式的總結(jié)構(gòu) 布置圖，受熱面全部布置成上盤管； 圖3為本發(fā)明的氣流旋水子部件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明高溫氣流撞擊旋水子部件的氣流示意圖； 圖5為本發(fā)明氣流旋水子部件的當(dāng)旋水子曲面的周邊呈圓形時(shí)的俯視圖；
圖6為本發(fā)明氣流旋水子部件的當(dāng)旋水子曲面的周邊呈矩形時(shí)的俯視6
圖7為噴口至噴口氣流的射流核心頂端距離L的示意圖。
圖中 1是燃燒器，2是夾套層，3是燃燒室外筒，4是換熱面布置空間，5是盤管，6是LNG 進(jìn)口 ， 7是氣流旋水子，7a是尖頂，7b是小孔，7c是曲面，8是天然氣出口 ， 9是支架，10是水 池，11是錐形噴口， 12是外殼，13是連通管，14是排煙管道，15是排煙管道調(diào)風(fēng)門，16是燃 燒室內(nèi)筒，17是循環(huán)煙道，18是循環(huán)煙道調(diào)風(fēng)門，L是噴口至噴口氣流的射流核心頂端的距 離。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。 —種煙氣沖擊旋水式LNG加熱氣化裝置，在立式密閉圓筒形外殼12的頂部安裝燃 燒室，燃燒室由內(nèi)筒16和外筒3構(gòu)成，內(nèi)筒16的頂部安裝燃燒器1 ，外筒3的下端為錐形噴 口 11 ;在外筒3的外壁與圓筒形外殼12的內(nèi)壁之間形成換熱面布置空間4，在換熱面布置 空間4的上部開設(shè)排煙管道14 ;在燃燒室外筒3與內(nèi)筒16之間構(gòu)成夾套層2，夾套層2的 頂部與循環(huán)煙道17連通，底部出口與外筒3下端的錐形噴口 11連通；循環(huán)煙道17的另一 端與排煙管道14連接，安裝在排煙管道14上的調(diào)風(fēng)門15與安裝在循環(huán)煙道17上的調(diào)風(fēng) 門18可控制排煙量和循環(huán)煙氣量；圓筒形外殼12的下部為積存水的水池10，水池10的水 面部分浸沒呈倒置傘狀的氣流旋水子7，氣流旋水子7的中心為向上突起的尖頂7a，由尖頂 7a向下并向四周擴(kuò)展的是以某種曲線形狀先向下至圓盤邊緣后再略向上彎曲的曲面7c ; 在換熱面布置空間4中布置了圍繞燃燒室外筒3呈螺旋上升排列的盤管5 ;盤管5的一端 為L(zhǎng)NG進(jìn)口 6，另一端為天然氣出口 8。 所述盤管5分為上盤管和下盤管兩部分，上盤管設(shè)置在受熱面布置空間4中，圍繞 燃燒室外筒3呈螺旋上升排列，主要起加熱和氣化LNG的作用，下盤管呈螺旋上升排列浸沒 在圓筒形外殼12下部的水池10中，主要加熱已氣化了的天然氣；氣流旋水子7置于下盤管 的上面，上盤管與下盤管之間由連通管13相互連接。這種布置方式明確地分開了 LNG加熱 氣化過程中的加熱蒸發(fā)段和過熱段，將需要較多熱量的加熱蒸發(fā)段放在高溫區(qū)，即換熱面 布置空間4內(nèi)，用高溫濕煙氣加熱，而所需熱量較少的過熱段則放在低溫區(qū)，即圓筒形外殼 下部的水池10中，用水加熱，從而提高了整體傳熱效果，減少了受熱面積；并且根據(jù)按裝在 上、下盤管間的連通管13上的測(cè)溫點(diǎn)的溫度變化，能有效反映負(fù)荷變化狀況，據(jù)此調(diào)節(jié)燃 燒工況，節(jié)省燃料。 在所述氣流旋水子7的曲面7c的最低處開設(shè)若干小孔7b。水從小孔7b中不斷溢 入以保證氣流旋水子7的曲面7c下部始終浸沒在水中，使得沿曲面7c流動(dòng)的氣流可以始 終沖擊留存在曲面上的水，而不會(huì)因曲面7c上的水被氣流帶走，無法及時(shí)補(bǔ)充而發(fā)生缺水 的情況。 燃燒室內(nèi)筒16和外筒3之間構(gòu)成夾套層2，夾套層2的上部與循環(huán)煙道17連通， 底部出口與外筒3下端的錐形噴口 11連通，由此使循環(huán)煙氣與燃燒產(chǎn)生的煙氣在錐形噴口 11中充分混合增加了煙氣流量，從而形成高速煙氣射流，；此外，夾套層2成為冷卻燃燒室 內(nèi)筒16的外壁溫度的通道，有利于保護(hù)和延長(zhǎng)燃燒室內(nèi)筒16的壽命。 所述循環(huán)煙道17的另一端與排煙管道14連接，排煙管道14上的調(diào)風(fēng)門15與循
7環(huán)煙道17上的調(diào)風(fēng)門18可以控制排煙量和循環(huán)煙氣量。 所述通道調(diào)風(fēng)門15和18可分別呈全部開啟、全部關(guān)閉或部分開啟的三種狀態(tài)，但 兩調(diào)風(fēng)門的啟閉狀態(tài)須妥善搭配。通過調(diào)節(jié)調(diào)風(fēng)門可以控制煙氣流量和流速，以提高煙氣 沖擊濺出水的能力，增大煙氣與水接觸的面積，從而強(qiáng)化煙氣加熱水池10中水的作用；通 過調(diào)節(jié)調(diào)風(fēng)門可以控制煙溫，使其低于LNG的燃點(diǎn)以保護(hù)裝置安全，此外，低溫循環(huán)煙氣可 以保護(hù)燃燒室內(nèi)筒16的壁面不致超溫；煙氣循環(huán)還可回收排煙熱量，提高裝置熱效率。
所述噴口 11與氣流旋水子7之間的距離為噴口 11至噴口氣流的射流核心頂端距 離L的±10%以內(nèi)。經(jīng)計(jì)算和測(cè)試，在此距離范圍內(nèi)，會(huì)取得較好的氣流沖擊性能，從而形 成更好的沖擊、濺出、巻吸液滴、霧和蒸汽的能力。 所述燃燒室內(nèi)筒16、外筒3、噴口 11的橫截面和氣流旋水子7的俯視圖外形應(yīng)一 致為圓形，如本實(shí)施例，或者為矩形。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)工藝需要選用圓形或矩形，均能 取得較好的效果。 所述氣流旋水子7的曲面7c所依據(jù)的曲線是拋物線、圓弧、雙曲線等弧形曲線，實(shí) 際應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)加熱氣化裝置的規(guī)格、容量、氣化溫度等要求，以及裝置整體結(jié)構(gòu)和加工 制作工藝等，選用所述不同的曲面曲線。 所述噴口 11噴出氣流速度應(yīng)為20m/s以上。以此噴射速度，氣流能產(chǎn)生較好的沖 擊、濺出、巻吸液滴、霧和蒸汽的效果。 本發(fā)明的技術(shù)方案已經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，所述煙氣沖擊旋水式LNG加熱氣化裝置將溫度 為-18(TC左右的LNG快速氣化產(chǎn)生50立方米的天然氣，僅耗燃料天然氣1立方米，裝置的 排煙溫度為50-6(TC，熱效率達(dá)95^以上，遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的其它加熱氣化裝置。本發(fā)明在 天然氣工業(yè)，尤其在中小型供氣站的供氣和調(diào)峰中有廣泛的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
一種煙氣沖擊旋水式LNG加熱氣化裝置，其特征在于在立式密閉圓筒形外殼(12)的頂部安裝燃燒室，燃燒室由內(nèi)筒(16)和外筒(3)構(gòu)成，內(nèi)筒(16)的頂部安裝燃燒器(1)，外筒(3)的下端為錐形噴口(11)；在外筒(3)的外壁與圓筒形外殼(12)的內(nèi)壁之間形成換熱面布置空間(4)，在換熱面布置空間(4)的上部開設(shè)排煙管道(14)；在燃燒室外筒(3)與內(nèi)筒(16)之間構(gòu)成夾套層(2)，夾套層(2)的底部與錐形噴口(11)連通，夾套層(2)的頂部經(jīng)循環(huán)煙道(17)與排煙管道(14)連通；在排煙管道(14)中設(shè)置排煙管道調(diào)風(fēng)門(15)，在循環(huán)煙道(17)中設(shè)置循環(huán)煙道調(diào)風(fēng)門(18)；外殼(12)的下部為積存水的水池(10)，水池(10)的水面部分浸沒呈倒置傘狀的氣流旋水子(7)，氣流旋水子(7)的中心為向上突起的尖頂(7a)，由尖頂(7a)向下并向四周擴(kuò)展的是以某種曲線形狀先向下至圓盤邊緣后再略向上彎曲的曲面(7c)；在換熱面布置空間(4)中布置了圍繞燃燒室外筒(3)呈螺旋上升排列的盤管(5)；盤管(5)的一端為L(zhǎng)NG進(jìn)口(6)，另一端為天然氣出口(8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述煙氣沖擊旋水式LNG加熱氣化裝置，其特征在于所述盤管(5) 分為上盤管和下盤管兩部分，上盤管圍繞燃燒室外筒(3)呈螺旋上升排列，下盤管呈螺旋 上升排列浸沒在圓筒形外殼(12)下部的水池(10)中，氣流旋水子(7)布置在下盤管的上 面，上盤管與下盤管之間由連通管(13)相互連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述煙氣沖擊旋水式LNG加熱氣化裝置，其特征在于在所述氣流旋 水子(7)的曲面(7c)上開設(shè)若干小孔(7b)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述煙氣沖擊旋水式LNG加熱氣化裝置，其特征在于所述排煙管道 調(diào)風(fēng)門(15)和循環(huán)煙道調(diào)風(fēng)門(18)可分別呈全部開啟、全部關(guān)閉或部分開啟三種狀態(tài)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述煙氣沖擊旋水式LNG加熱氣化裝置，其特征在于所述噴口 (11) 與氣流旋水子的尖頂(7c)之間的距離為噴口 (11)至噴口氣流的射流核心頂端距離(L)的 ±10%以內(nèi)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述煙氣沖擊旋水式LNG加熱氣化裝置，其特征在于所述燃燒室內(nèi) 筒(16)、外筒(3)、噴口 (11)的橫截面和氣流旋水子(7)的俯視圖外形一致為圓形或矩形。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述煙氣沖擊旋水式LNG加熱氣化裝置，其特征在于所述氣流旋水 子(7)的曲面(7c)依據(jù)的曲線是拋物線、圓弧或雙曲線的弧形曲線。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述煙氣沖擊旋水式LNG加熱氣化裝置，其特征在于所述噴口 (11) 噴出氣流速度在20m/s以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種適用于中小規(guī)模區(qū)域使用的LNG加熱氣化裝置。一種煙氣沖擊旋水式LNG加熱氣化裝置，在圓筒形外殼(12)的頂部安裝燃燒室，由內(nèi)筒(16)和外筒(3)構(gòu)成，內(nèi)筒(16)頂部安裝燃燒器(1)，外筒(3)的下端為錐形噴口(11)；在外筒(3)與外殼(12)之間形成換熱面布置空間(4)，上部開設(shè)排煙管道(14)；在燃燒室外筒(3)與內(nèi)筒(16)之間構(gòu)成夾套層(2)，夾套層(2)的底部與錐形噴口(11)連通，頂部經(jīng)循環(huán)煙道(17)與排煙管道(14)連通；外殼(12)的下部為積存水的水池(10)，水池(10)的水面部分浸沒呈倒置傘狀的氣流旋水子(7)，在換熱面布置空間(4)中布置了圍繞燃燒室外筒(3)呈螺旋上升排列的盤管(5)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，工作負(fù)荷范圍廣，運(yùn)行維護(hù)方便，熱效率高，供氣速度快，適用于中小型氣化站對(duì)LNG加熱氣化。
文檔編號(hào)F17C7/04GK101776204SQ20101011349
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月31日
發(fā)明者嚴(yán)平, 劉偉軍, 曹偉武, 錢尚源 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)