本發(fā)明涉及l(fā)ng中間介質(zhì)型氣化器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種纏繞管式lng中間介質(zhì)氣化器。
背景技術(shù)：
在經(jīng)濟快速發(fā)展、環(huán)境保護及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等因素的影響下，我國天然氣消費量增長迅速，與此同時，lng(液化天然氣)產(chǎn)業(yè)得到迅猛發(fā)展，lng進口量增長幅度更加明顯，由2006年初進口9×108m3，增至2015年進口258×108m3年均增長45.2％，并且在未來的短時間內(nèi)lng進口量還將持續(xù)增長。進口來的lng需要lng接收終端的接收，將其儲存氣化后供應(yīng)給用戶，lng接收終端的核心設(shè)備是lng氣化器，其中，中間介質(zhì)型氣化器(ifv)利用其傳熱和結(jié)構(gòu)特性避免了海水結(jié)冰等問題，保證了設(shè)備的穩(wěn)定、高效運行，近年來開始推廣使用。
傳統(tǒng)的中間介質(zhì)氣化器由蒸發(fā)器、冷凝器、和調(diào)溫器三部分管殼式換熱器組成，蒸發(fā)器和冷凝器安裝在同一個殼體中，其中蒸發(fā)器為滿液式換熱器，中間介質(zhì)充灌在殼體的下部，完全浸沒蒸發(fā)器傳熱管束，各部分傳熱管束采用直管或者u型管形式，換熱器殼體間通過異型管箱連接。高溫?zé)嵩戳黧w和低溫lng通過中間介質(zhì)作為載體來傳遞熱量，實現(xiàn)了lng的氣化。
傳統(tǒng)的中間介質(zhì)氣化器的蒸發(fā)器為滿液式換熱器，運行時需要向殼體中充灌大量的中間介質(zhì)，傳熱過程中存在一定的流動死區(qū)，大量的中間介質(zhì)得不到充分的利用，并不經(jīng)濟高效；由于自由液面的存在，在晃蕩等工況下，極易影響氣化器的換熱效率；為了保證良好的氣化效果，氣化器從管排和空間結(jié)構(gòu)布置上都不夠緊湊，并且采用直管或者u型管管束，導(dǎo)致占地空間大。傳統(tǒng)的中間介質(zhì)氣化器存在運行成本高、換熱效率低、占地空間大、工作條件受限等弊端。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種纏繞管式lng中間介質(zhì)氣化器，具有節(jié)省中間介質(zhì)用量，同時換熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、運行穩(wěn)定、適用范圍廣的特點。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
一種纏繞管式lng中間介質(zhì)氣化器，包括第一殼體和第二殼體，所述的第一殼體和第二殼體通過連接管連通；所述的第一殼體為lng氣化器，所述的lng氣化器采用單股流繞管式換熱器結(jié)構(gòu)，進行低溫lng與中間介質(zhì)飽和蒸汽的換熱過程；所述的第二殼體為以海水作為熱源的加熱器，所述的加熱器采用雙股流繞管式換熱器結(jié)構(gòu)，同時實現(xiàn)中間介質(zhì)氣化和lng氣體加熱升溫過程。
進一步的，所述的lng氣化器包括第一筒體、芯筒i和傳熱管束i，所述的芯筒i和傳熱管束i設(shè)于第一筒體的內(nèi)部；所述的第一筒體的頂部設(shè)有管側(cè)流體出口i，所述的第一筒體的底部設(shè)有管側(cè)流體進口i，所述的第一筒體的一側(cè)設(shè)有殼側(cè)流體進口i，所述的第一筒體的另一側(cè)設(shè)有殼側(cè)流體出口i；所述的殼側(cè)流體進口i設(shè)于第一筒體的側(cè)面靠上位置，所述的殼側(cè)流體出口i設(shè)于第一筒體的側(cè)面靠下位置；所述的殼側(cè)流體進口i上設(shè)有分配器，使得海水流動分布均勻，充分覆蓋傳熱管束i進行換熱。
進一步的，所述的第一筒體的內(nèi)部縱向設(shè)有芯筒i，所述的傳熱管束i呈單股式繞在芯筒i的外側(cè)形成單股流繞管式結(jié)構(gòu)；所述的傳熱管束i的一端與管側(cè)流體出口i連通，所述的傳熱管束i的另一端與管側(cè)流體進口i連通。
進一步的，所述的第一筒體和芯筒i采用合金鋼材質(zhì)制成，所述的傳熱管束i采用不銹鋼材質(zhì)制成。
進一步的，所述的加熱器包括第二筒體、芯筒ii、傳熱管束ii和傳熱管束iii，所述的芯筒ii、傳熱管束ii和傳熱管束iii設(shè)于第二筒體的內(nèi)部；所述的第二筒體的頂部設(shè)有殼側(cè)流體進口ii，所述的第二筒體的底部設(shè)有殼側(cè)流體出口ii，所述的第二筒體的一側(cè)設(shè)有管側(cè)流體進口iii和管側(cè)流體出口ii，所述的第二筒體的另一側(cè)設(shè)有管側(cè)流體進口ii和管側(cè)流體出口iii。
進一步的，所述的管側(cè)流體進口iii設(shè)于管側(cè)流體出口ii的下側(cè)，所述的管側(cè)流體出口iii設(shè)于管側(cè)流體進口ii的上側(cè)。
進一步的，所述的第二筒體的內(nèi)部縱向設(shè)有芯筒ii，所述的傳熱管束ii和傳熱管束iii呈雙股式繞在芯筒ii的外側(cè)形成雙股流繞管式結(jié)構(gòu)；所述的傳熱管束ii的一端與管側(cè)流體出口ii連通，所述的傳熱管束ii的另一端與管側(cè)流體進口ii連通；所述的傳熱管束iii的一端與管側(cè)流體出口iii連通，所述的傳熱管束iii的另一端與管側(cè)流體進口iii連通；所述的傳熱管束ii和傳熱管束iii的長度不同。
進一步的，所述的第二筒體、芯筒ii、傳熱管束ii和傳熱管束iii采用純鈦或鈦合金材質(zhì)制成。
進一步的，所述的管側(cè)流體出口i通過連接管i與管側(cè)流體進口ii連通，所述的殼側(cè)流體出口i通過連接管iii與管側(cè)流體進口iii連通，所述的殼側(cè)流體進口i通過連接管ii與管側(cè)流體出口iii連通。
進一步的，所述的連接管i上設(shè)有三通管路，所述的連接管i的一條支路上設(shè)有閥門i，所述的連接管i的另一條支路上設(shè)有閥門ii。
進一步的，所述的連接管iii上設(shè)有泵。
進一步的，運行時，熱源海水走殼程(在殼體內(nèi)部流動)，lng走管程(在傳熱管束和連接管內(nèi)流動)，中間介質(zhì)在第一殼體內(nèi)走殼程，在第二殼體內(nèi)走管程，實現(xiàn)熱量傳遞的循環(huán)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
1、本發(fā)明采用雙股流纏繞管式加熱器結(jié)構(gòu)，中間介質(zhì)走管程吸熱氣化，相比于傳統(tǒng)的滿液式中間介質(zhì)蒸發(fā)器，明顯節(jié)省了中間介質(zhì)的用量，并且使流場充分發(fā)展，不存在傳熱死區(qū)，既強化了傳熱，又避免了中間介質(zhì)的大量浪費，保證了運行的經(jīng)濟高效；同時也避免了晃蕩等隱患，適用于多種工況；
2、本發(fā)明包括兩部分纏繞管式換熱器，即lng氣化器和加熱器，其中加熱器為雙股流纏繞管式換熱器，能夠同時進行中間介質(zhì)吸熱氣化和lng氣體加熱升溫的換熱過程，用一臺換熱器就能實現(xiàn)蒸發(fā)器和調(diào)溫器的功能，并且單位容積具有較大的傳熱面積，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，相比于傳統(tǒng)的管殼式中間介質(zhì)氣化器明顯減少了占地空間；
3、本發(fā)明的纏繞管式lng中間介質(zhì)氣化器適用范圍廣，可以在較小的溫差下運行，系統(tǒng)阻力小，對于換熱管的熱應(yīng)力可自身消除，同時適用于管側(cè)高壓流動傳熱，具有運行穩(wěn)定的特點。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中，1-第一筒體，2-傳熱管束i，3-殼側(cè)流體出口i，4-管側(cè)流體進口i，5-管側(cè)流體出口i，6-分配器，7-殼側(cè)流體進口i，8-閥門i，9-閥門ii，10-連接管i，11-連接管ii，12-第二筒體，13-管側(cè)流體出口iii，14-管側(cè)流體進口ii，15-殼側(cè)流體出口ii，16-殼側(cè)流體進口ii，17-管側(cè)流體出口ii，18-傳熱管束ii，19-傳熱管束iii，20-管側(cè)流體進口iii，21-連接管iii，22-泵，23-芯筒i，24-芯筒ii，s1-lng氣化器，s2-加熱器。
具體實施方式
應(yīng)該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本發(fā)明提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。
需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中存在運行成本高、換熱效率低、占地空間大、工作條件受限等問題，為了解決如上的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種纏繞管式lng中間介質(zhì)氣化器。
本發(fā)明的一種典型的實施方式中，如圖1所示，包括相互獨立的第一殼體和第二殼體，所述的第一殼體和第二殼體通過連接管連通；所述的第一殼體為lng氣化器s1，所述的lng氣化器s1采用單股流繞管式換熱器結(jié)構(gòu)，進行低溫lng與中間介質(zhì)飽和蒸汽的換熱過程；所述的第二殼體為以海水作為熱源的加熱器s2，所述的加熱器s2采用雙股流繞管式換熱器結(jié)構(gòu)，同時實現(xiàn)中間介質(zhì)氣化和lng氣體加熱升溫過程。
上述的lng氣化器s1包括第一筒體1、芯筒i23和傳熱管束i2，所述的傳熱管束i2設(shè)于第一筒體1的內(nèi)部；所述的第一筒體1的頂部設(shè)有管側(cè)流體出口i5，所述的第一筒體1的底部設(shè)有管側(cè)流體進口i4，所述的第一筒體1的一側(cè)設(shè)有殼側(cè)流體進口i7，所述的第一筒體1的另一側(cè)設(shè)有殼側(cè)流體出口i3；所述的殼側(cè)流體進口i7設(shè)于第一筒體1的側(cè)面靠上位置，所述的殼側(cè)流體出口i3設(shè)于第一筒體1的側(cè)面靠下位置；所述的殼側(cè)流體進口i7上設(shè)有分配器6，使得流體進入后向下均勻流動，減小流動死區(qū)，充分覆蓋傳熱管束i2換熱。
上述的第一筒體1的內(nèi)部縱向設(shè)有芯筒i23，所述的傳熱管束i2呈單股式繞在芯筒i23的外側(cè)形成單股流繞管式結(jié)構(gòu)；所述的傳熱管束i2的一端與管側(cè)流體出口i3連通，所述的傳熱管束i2的另一端與管側(cè)流體進口i7連通。所述的第一筒體1芯筒i23和采用合金鋼材質(zhì)制成，所述的傳熱管束i2采用不銹鋼材質(zhì)制成。
上述的lng氣化器s1使用時，飽和的中間介質(zhì)蒸氣從殼側(cè)流體進口i7處進入殼側(cè)，在殼側(cè)自上至下與傳熱管束i2內(nèi)部的lng交換熱量，冷凝后的中間介質(zhì)從殼側(cè)流體出口i3流出；低溫lng從筒體底部的管側(cè)流體進口i4流入管側(cè)換熱，自下至上與殼側(cè)流體反向流動，吸熱氣化，氣化后的lng氣體從筒體頂部的管側(cè)流體出口i5流出，直接儲存外輸或者進入加熱器s2進一步加熱。
上述的加熱器s2包括第二筒體12、芯筒ii24、傳熱管束ii18和傳熱管束iii19，所述的芯筒ii24、傳熱管束ii18和傳熱管束iii19設(shè)于第二筒體12的內(nèi)部；所述的第二筒體12的頂部設(shè)有殼側(cè)流體進口ii16，所述的第二筒體12的底部設(shè)有管側(cè)殼側(cè)流體出口ii15，所述的第二筒體12的一側(cè)設(shè)有管側(cè)流體進口iii20和管側(cè)流體出口ii17，所述的第二筒體12的另一側(cè)設(shè)有管側(cè)流體進口ii14和管側(cè)流體出口iii13；所述的管側(cè)流體進口iii20設(shè)于管側(cè)流體出口ii17的下側(cè)，所述的管側(cè)流體出口iii13設(shè)于管側(cè)流體進口ii14的上側(cè)?？梢栽跉?cè)流體進口ii16的管線上設(shè)置水處理裝置，防止傳熱過程中殼側(cè)出現(xiàn)結(jié)垢、堵塞來影響換熱。
上述的第二筒體12的內(nèi)部縱向設(shè)有芯筒ii24，所述的傳熱管束ii18和傳熱管束iii19呈雙股式繞在芯筒ii24的外側(cè)形成雙股流繞管式結(jié)構(gòu)；所述的傳熱管束ii18的一端與管側(cè)流體出口ii17連通，所述的傳熱管束ii18的另一端與管側(cè)流體進口ii14連通；所述的傳熱管束iii19的一端與管側(cè)流體出口iii13連通，所述的傳熱管束iii19的另一端與管側(cè)流體進口iii20連通；所述的第二筒體12、芯筒ii24、傳熱管束ii18和傳熱管束iii19采用純鈦或鈦合金材質(zhì)制成。
上述的傳熱管束ii18和傳熱管束iii19采用不同長度，由于傳熱管束ii18內(nèi)為溫度較高的過熱lng氣體，設(shè)置在殼側(cè)流體的高溫段換熱，傳熱管束iii19為中間介質(zhì)管束，與殼側(cè)流體全殼程換熱，其中傳熱管束ii18長度較短，具體長度比例根據(jù)運行實例設(shè)置。
上述的加熱器s2在使用時，高溫海水熱源經(jīng)水處理后，從第二筒體12頂部的殼側(cè)流體進口ii16流入，自上至下在殼體內(nèi)流動，均勻覆蓋傳熱管束ii18和傳熱管束iii19換熱，換熱溫降后的海水從底部的殼側(cè)流體出口ii15流出；液態(tài)中間介質(zhì)從第二筒體12的管側(cè)流體進口iii20流入，在傳熱管束iii19內(nèi)自下至上流動，與熱源海水反方向?qū)α鲹Q熱升溫飽和蒸發(fā)，最后飽和蒸汽經(jīng)管側(cè)流體出口iii13流出；需要進一步升溫的lng氣體，從管側(cè)流體進口ii14進入，在傳熱管束ii18內(nèi)進一步與海水換熱升溫至設(shè)定溫度，在管側(cè)流體出口處ii17流出，用于儲存和外輸。
上述的管側(cè)流體出口i5通過連接管i10與殼側(cè)流體進口ii14連通，所述的殼側(cè)流體出口i3通過連接管iii21與殼側(cè)流體進口iii20連通，所述的殼側(cè)流體進口i7通過連接管ii11與殼側(cè)流體出口iii13連通；中間介質(zhì)流體通過連接管ii11和連接管iii21構(gòu)成回路，實現(xiàn)lng氣化器s1與加熱器s2之間的自循環(huán)工作。上述的連接管i10上設(shè)有三通管路，所述的連接管i10的一條支路上設(shè)有閥門i8，氣化后的lng氣體從筒體頂部的管側(cè)流體出口i5流出，可以沿此支路直接儲存外輸；所述的連接管i10的另一條支路上設(shè)有閥門ii9，氣化后的lng氣體從筒體頂部的管側(cè)流體出口i5流出可以進入加熱器s2進一步加熱。
上述的連接管i10上設(shè)有閥門i8和閥門ii9來進行控制，其中經(jīng)過lng氣化器s1升溫氣化后的lng氣體可以直接用于儲存或者外輸，此時關(guān)閉閥門ii9，打開閥門i8，若對lng氣體出口溫度有更高的要求應(yīng)進入加熱器s2的傳熱管束ii18對lng繼續(xù)加熱升溫至設(shè)定溫度，此時關(guān)閉閥門i8，打開閥門ii9，保持連接管i10的流通。
本實施方式中的纏繞管式lng中間介質(zhì)氣化器的工作原理為：
高溫海水熱源經(jīng)殼側(cè)流體進口ii16進入加熱器s2，在加熱器s2中的殼側(cè)流動放熱，經(jīng)溫降后由流體出口ii15流出。
中間介質(zhì)首先進入加熱器s2的傳熱管束iii19中流動，被高溫海水加熱蒸發(fā)后，中間介質(zhì)飽和蒸汽進入lng氣化器s1，在lng氣化器s1的殼側(cè)與傳熱管束i2內(nèi)的lng傳遞熱量，放熱冷凝后流出lng氣化器s1，經(jīng)由泵22重新輸送回加熱器s2加熱氣化，如此不斷的往復(fù)循環(huán)工作，實現(xiàn)高溫海水和低溫lng之間熱量的傳遞。
低溫lng在lng氣化器s1中管側(cè)與中間介質(zhì)流動換熱，不斷吸熱升溫至臨界點，變?yōu)槌R界lng氣體，過熱的lng氣體可以直接進行儲存輸送，或者繼續(xù)進入加熱器s2中，在管側(cè)進一步被海水加熱升溫至滿足更高的lng出口溫度要求。
上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。