本發(fā)明涉及LNG中間介質(zhì)型氣化器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種管翅式中間介質(zhì)氣化器。

背景技術(shù)：

LNG(液化天然氣)接收終端的建設(shè)和發(fā)展已經(jīng)有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，主要集中分布在陸地以及沿海地區(qū)。近年來(lái)隨著人們環(huán)保意識(shí)以及安全意識(shí)的增強(qiáng)，LNG接收終端逐漸向著環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、安全靈活的方向發(fā)展，由傳統(tǒng)的陸地相近海方向發(fā)展。LNG氣化器是接收終端的核心傳熱設(shè)備。目前，世界上最廣泛使用的以海水作為熱源的LNG氣化器有三類：開(kāi)架式氣化器(ORV)，浸沒(méi)燃燒式氣化器(SCV)和中間介質(zhì)氣化器(IFV)。中間介質(zhì)氣化器(IFV)利用低沸點(diǎn)的中間介質(zhì)，間接的加熱氣化LNG，避免了海水結(jié)冰問(wèn)題，同時(shí)IFV的傳熱和結(jié)構(gòu)特性使得設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)水質(zhì)要求低，特別適用于海上浮動(dòng)儲(chǔ)存于氣化系統(tǒng)，因此被廣泛使用。

傳統(tǒng)的中間介質(zhì)氣化器由三部分管殼式換熱器組成，分別為蒸發(fā)器E1，冷凝器E2，調(diào)溫器E3；其中蒸發(fā)器E1和調(diào)溫器E3采用單管程的固定管板式換熱器，冷凝器E2采用U型管式換熱器，E1和E2安裝在同一個(gè)殼體中，中間介質(zhì)充灌在殼體的下部，浸沒(méi)蒸發(fā)器E1的換熱管，換熱器之間通過(guò)管箱連接。

傳統(tǒng)的中間介質(zhì)氣化器形式，由于蒸發(fā)器E1和調(diào)溫器E2換熱管采用串連形式且均采用直管段，占地面積大；蒸發(fā)器E1和冷凝器E2在同一個(gè)殼體內(nèi)，安裝在海工況等晃蕩條件下，可能出現(xiàn)蒸發(fā)器換熱管“干燒”和冷凝器換熱管被潤(rùn)濕的情況，影響兩部分換熱器的換熱率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種管翅式中間介質(zhì)氣化器，其具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、換熱效率高、使用壽命長(zhǎng)、維修投資小并且適應(yīng)性強(qiáng)的效果。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種管翅式中間介質(zhì)氣化器，由三部分組成，包括中間介質(zhì)蒸發(fā)器、LNG氣化器和調(diào)溫器，所述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器與LNG氣化器連通，所述的LNG氣化器與調(diào)溫器連通；所述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器為熱源流體與中間介質(zhì)的傳熱段，所述的LNG氣化器為低溫LNG與中間介質(zhì)的對(duì)流傳熱段，所述的調(diào)溫器為氣化后的LNG與熱源流體的傳熱段；熱源流體在中間介質(zhì)蒸發(fā)器和調(diào)溫器的內(nèi)部流動(dòng)，LNG在LNG氣化器內(nèi)部流動(dòng)，經(jīng)升溫氣化后進(jìn)入調(diào)溫器中流動(dòng)；中間介質(zhì)在中間介質(zhì)蒸發(fā)器和LNG氣化器之間循環(huán)工作；所述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器、LNG氣化器和調(diào)溫器均采用管翅式換熱器結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器的一端設(shè)有海水出口I，所述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器的另一端設(shè)有海水進(jìn)口I，所述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器的上側(cè)設(shè)有氣相出口，所述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器的下側(cè)設(shè)有液相進(jìn)口；所述的LNG氣化器的一端設(shè)有LNG進(jìn)口I，所述的LNG氣化器的另一端設(shè)有LNG出口I，所述的LNG氣化器的上側(cè)設(shè)有氣相進(jìn)口，所述的LNG氣化器的下側(cè)設(shè)有冷凝液相出口；所述的調(diào)溫器的一端設(shè)有海水出口II，所述的調(diào)溫器的另一端設(shè)有海水進(jìn)口II，所述的調(diào)溫器的上側(cè)設(shè)有LNG進(jìn)口II和LNG出口II。

進(jìn)一步的，所述的液相進(jìn)口通過(guò)連接管I與冷凝液相出口連通，所述的氣相出口通過(guò)連接管II與氣相進(jìn)口連通，所述的LNG出口I通過(guò)連接管III與LNG進(jìn)口II連通；所述的連接管I上設(shè)有泵。

進(jìn)一步的，所述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器包括蒸發(fā)器殼體、換熱管I和翅片I；所述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器的內(nèi)部橫向設(shè)有均勻分布的換熱管I，所述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器的內(nèi)部縱向設(shè)有均勻分布的翅片I，所述的換熱管I穿過(guò)翅片I，所述的翅片I為圓弧翅片，所述的翅片I可以充當(dāng)防晃蕩隔板。

進(jìn)一步的，所述的氣相出口中設(shè)有氣液分離裝置，使中間介質(zhì)氣液有效分離，減少液體夾帶，提高換熱效率。

進(jìn)一步的，所述的LNG氣化器包括氣化器殼體、換熱管II和翅片II，所述的LNG氣化器的內(nèi)部橫向設(shè)有均勻分布的換熱管II，所述的LNG氣化器的內(nèi)部縱向設(shè)有均勻分布的翅片II，所述的換熱管II穿過(guò)翅片II，所述的翅片II為圓形翅片。

進(jìn)一步的，所述的翅片II與氣化器殼體底部留有間隔作為液相積存空間，防止冷凝后的液體不能順利排出而影響換熱效果。

進(jìn)一步的，所述的調(diào)溫器包括調(diào)溫器殼體、換熱管III和翅片III，所述的調(diào)溫器的內(nèi)部橫向設(shè)有均勻分布的換熱管III，所述的調(diào)溫器的內(nèi)部縱向設(shè)有均勻分布的翅片III，所述的換熱管III穿過(guò)翅片III，所述的翅片III為圓形翅片。

進(jìn)一步的，所述的翅片III上設(shè)有渦發(fā)生器裝置，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化換熱。

進(jìn)一步的，所述的蒸發(fā)器殼體、翅片I、氣化器殼體和翅片II采用合金鋼制成，所述的換熱管I和換熱管III采用純鈦或者鈦合金制成；所述的換熱管II、調(diào)溫器殼體和翅片III采用不銹鋼或者碳鋼制成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明采用管翅式換熱器結(jié)構(gòu)，相比于傳統(tǒng)的管殼式中間介質(zhì)氣化器高效節(jié)能，熱效率提高3～5倍，換熱效率明顯提高；翅片緊密排列，結(jié)構(gòu)緊湊，減小了占地面積；

2、本發(fā)明的氣化器采用分體式結(jié)構(gòu)，各換熱器工作環(huán)境獨(dú)立，能夠減小在晃蕩工況下各換熱器之間的相互影響，并且管翅式換熱器的自身翅片結(jié)構(gòu)可以起到隔板的作用，能夠有效的避免晃蕩工況對(duì)換熱效果的影響，適應(yīng)性強(qiáng)；

3、本發(fā)明的氣化器采用不銹鋼或者鈦合金制成，具有耐腐蝕性強(qiáng)，維修投資小，使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為傳統(tǒng)管殼式中間介質(zhì)氣化器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的管翅式中間介質(zhì)氣化器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的中間介質(zhì)蒸發(fā)器側(cè)視圖；

圖4為本發(fā)明的調(diào)溫器側(cè)視圖；

圖5為本發(fā)明的調(diào)溫器管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；

其中，1-氣化器殼體，2-換熱管II，3-LNG進(jìn)口I，4-氣相進(jìn)口，5-翅片II，6-LNG出口I，7-冷凝液相出口，8-換熱管I，9-海水出口I，10-液相進(jìn)口，11-氣相出口，12-海水進(jìn)口I，13-翅片I，14-蒸發(fā)器殼體，15-連接管I，16-泵，17-連接管II，18-連接管III，19-海水出口II，20-LNG進(jìn)口II，21-LNG出口II，22-換熱管III，23-海水進(jìn)口II，24-翅片III，25-調(diào)溫器殼體，26-氣液分離裝置，27-渦發(fā)生器裝置。

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說(shuō)明都是例示性的，旨在對(duì)本發(fā)明提供進(jìn)一步的說(shuō)明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)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(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)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(shuō)明書中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，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)中存在占地面積大、蒸發(fā)器E1和冷凝器E2在同一個(gè)殼體內(nèi)換熱效率不高等不足，為了解決如上的技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N管翅式中間介質(zhì)氣化器。

本發(fā)明的一種典型的實(shí)施方式中，如圖2所示，提供了一種管翅式中間介質(zhì)氣化器，由三部分組成，包括中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1、LNG氣化器E2和調(diào)溫器E3，所述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1、LNG氣化器E2和調(diào)溫器E3均為圓柱形結(jié)構(gòu)，橫向放置，圓柱形結(jié)構(gòu)的周向?yàn)槌崞瑐?cè)，軸向?yàn)楣軅?cè)。

所述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1與LNG氣化器E2連通，所述的LNG氣化器E2與調(diào)溫器E3連通；所述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1為熱源流體與中間介質(zhì)的傳熱段，使中間介質(zhì)蒸發(fā)；所述的LNG氣化器E2為低溫LNG與中間介質(zhì)的對(duì)流傳熱段，通過(guò)中間介質(zhì)冷凝釋放的熱量使LNG升溫氣化；所述的調(diào)溫器E3為氣化后的LNG與熱源流體的傳熱段，使LNG氣體進(jìn)一步升溫至設(shè)定溫度，最后輸出。其中，中間介質(zhì)不斷的氣化吸收熱量和液化釋放熱量，如此的往復(fù)循環(huán)實(shí)現(xiàn)高溫?zé)嵩戳黧w和低溫LNG之間的傳熱過(guò)程。

上述的熱源流體在中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1和調(diào)溫器E3的內(nèi)部流動(dòng)，LNG在LNG氣化器E2內(nèi)部流動(dòng)，經(jīng)升溫氣化后進(jìn)入調(diào)溫器E3中流動(dòng)，在調(diào)溫器E3中加熱至要求溫度后流出；中間介質(zhì)在中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1和LNG氣化器E2之間循環(huán)工作；所述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1、LNG氣化器E2和調(diào)溫器E3均采用管翅式換熱器結(jié)構(gòu)。

如圖2和3所示，上述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1包括蒸發(fā)器殼體14、換熱管I8和翅片I13；所述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1的內(nèi)部橫向設(shè)有均勻分布的換熱管I8，所述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1的內(nèi)部縱向設(shè)有均勻分布的翅片I13，所述的換熱管I8穿過(guò)翅片I13，所述的翅片I13為圓弧翅片，所述的換熱管I8和翅片I13浸沒(méi)在蒸發(fā)器殼體14內(nèi)的液相中，翅片I13起到隔板的作用，減小晃蕩對(duì)換熱效果的影響，能夠在海上等晃蕩工況下保證穩(wěn)定的換熱效率。在蒸發(fā)器殼體14的內(nèi)部注入的液體量約為有效容積的55％～65％，液面上部為氣液分離空間，并且在氣相出口11中設(shè)有氣液分離裝置26，減少氣液夾帶量，保證良好的氣液分離效果。蒸發(fā)器殼體14和翅片I13均采用耐低溫的合金鋼制成，換熱管I8采用純鈦或者鈦合金材料制成，耐腐蝕性能強(qiáng)。

上述的圓弧翅片的截面為大于半圓形的圓弧形截面，具體截面大小根據(jù)中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1內(nèi)部安裝的換熱管I8層數(shù)決定，所述的圓弧翅片的上表面要高出最上層換熱管I8。

上述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1的一端設(shè)有海水出口I9，所述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1的另一端設(shè)有海水進(jìn)口I12，所述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1的上側(cè)設(shè)有氣相出口11，所述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1的下側(cè)設(shè)有液相進(jìn)口10；所述的氣相出口11設(shè)于中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1的上側(cè)的一端，所述的液相進(jìn)口10設(shè)于中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1的下側(cè)的另一端。使用時(shí)，翅片側(cè)液體從液相進(jìn)口10進(jìn)入蒸發(fā)器殼體14以浸沒(méi)換熱管I8，管側(cè)液體從海水進(jìn)口I12流入換熱管I8，換熱后，沸騰蒸發(fā)后的蒸氣從氣相出口11經(jīng)氣液分離處理后流出，管側(cè)液體換熱降溫后從海水出口I9流出。

上述的LNG氣化器E2的一端設(shè)有LNG進(jìn)口I3，所述的LNG氣化器E2的另一端設(shè)有LNG出口I6，所述的LNG氣化器E2的上側(cè)設(shè)有氣相進(jìn)口4，所述的LNG氣化器E2的下側(cè)設(shè)有冷凝液相出口7，所述的氣相進(jìn)口4與冷凝液相出口7的位置對(duì)應(yīng)；所述的LNG氣化器E2包括氣化器殼體1、換熱管II2和翅片II5，所述的LNG氣化器E2的內(nèi)部橫向設(shè)有均勻分布的換熱管II2，所述的LNG氣化器E2的內(nèi)部縱向設(shè)有均勻分布的翅片II5，所述的換熱管II2穿過(guò)翅片II5，所述的翅片II5為圓形翅片。為了防止冷凝后的液體因無(wú)法及時(shí)排出形成局部積液，潤(rùn)濕下部的換熱管II2，影響翅片側(cè)氣相換熱，在氣化器殼體1底部留有一定的液相積存空間。

上述的氣化器殼體1和翅片II5均采用合金鋼材料制成，換熱管II2采用不銹鋼或者碳鋼制成。使用時(shí)，蒸氣從氣相進(jìn)口4進(jìn)入翅片側(cè)，管側(cè)LNG從LNG進(jìn)口I3流入換熱管II2，換熱后，蒸氣冷凝液化后從冷凝液相出口7流出，LNG吸熱氣化后從LNG出口I6流出。

如圖1和圖4所示，上述的調(diào)溫器E3的一端設(shè)有海水出口II19，所述的調(diào)溫器E3的另一端設(shè)有海水進(jìn)口II23，所述的調(diào)溫器E3的上側(cè)設(shè)有LNG進(jìn)口II20和LNG出口II21。所述的調(diào)溫器E3包括調(diào)溫器殼體25、換熱管III22和翅片III24，所述的調(diào)溫器E3的內(nèi)部橫向設(shè)有均勻分布的換熱管III22，所述的調(diào)溫器E3的內(nèi)部縱向設(shè)有均勻分布的翅片III24，所述的換熱管III22穿過(guò)翅片III24，所述的翅片III24為圓形翅片。

為保證LNG經(jīng)進(jìn)一步換熱在LNG出口II21達(dá)到設(shè)定溫度，其翅片III24上包含渦發(fā)生器裝置27，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化傳熱，如圖4所示。

上述的翅片III24與換熱管III22的連接處設(shè)置渦發(fā)生器裝置27，渦發(fā)生器裝置27為間隔設(shè)置，例如：從調(diào)熱器E3的截面方向看，第一排換熱管III22與翅片III24的連接處設(shè)置渦發(fā)生器裝置27，第三排換熱管III22與翅片III24的連接處設(shè)置渦發(fā)生器裝置27，依次類推；或者，第一列換熱管III22與翅片III24的連接處設(shè)置渦發(fā)生器裝置27，第三列換熱管III22與翅片III24的連接處設(shè)置渦發(fā)生器裝置27，依次類推。

上述的調(diào)溫器殼體25和翅片III24采用不銹鋼或者碳鋼材料制成，換熱管22采用純鈦或者鈦合金制成。使用時(shí)，過(guò)熱LNG氣體從LNG進(jìn)口II20進(jìn)入翅片側(cè)，管側(cè)液體從海水進(jìn)口II23流入換熱管III22，換熱后，LNG氣體加熱至設(shè)定溫度從LNG出口II21流出，管側(cè)液體換熱降溫后從海水出口II19流出。

上述的液相進(jìn)口10通過(guò)連接管I15與冷凝液相出口7連通，所述的氣相出口11通過(guò)連接管II17與氣相進(jìn)口4連通，所述的LNG出口I6通過(guò)連接管III18與LNG進(jìn)口II20連通；所述的連接管I15上設(shè)有泵16。熱源流體在蒸發(fā)器殼體14和調(diào)溫器殼體25內(nèi)部管程流動(dòng)；LNG在氣化器殼體1內(nèi)部管程流動(dòng)，通過(guò)連接管III18進(jìn)入調(diào)溫器E3內(nèi)部在翅片側(cè)流動(dòng)，最后加熱至設(shè)定溫度的氣體流出；中間介質(zhì)通過(guò)連接管I15和連接管II7實(shí)現(xiàn)在E1和E2翅片側(cè)循環(huán)工作。

上述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1、LNG氣化器E2和調(diào)溫器E3均采用翅片結(jié)構(gòu)，即在換熱管的表面增加翅片的結(jié)構(gòu)，不僅可以提高換熱效率，還可以增強(qiáng)換熱管的穩(wěn)定性，防止換熱管發(fā)生晃動(dòng)。為了進(jìn)一步增加翅片與換熱管的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，翅片與換熱管可以通過(guò)焊接的方式固定。

上述的管翅式中間介質(zhì)氣化器的工作原理為：

如圖2所示，高溫?zé)嵩春Ｋ紫冗M(jìn)入到調(diào)溫器E3的換熱管III22內(nèi)流動(dòng)換熱，溫度降低，再進(jìn)入到中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1的換熱管I8內(nèi)繼續(xù)流動(dòng)換熱，溫度進(jìn)一步降低，最后流出中間介質(zhì)氣化器系統(tǒng)。

低溫冷源LNG首先進(jìn)入到LNG氣化器E2的換熱管II2內(nèi)流動(dòng)吸熱升溫，達(dá)到臨界點(diǎn)后變?yōu)槌R界氣態(tài)NG氣體，從LNG氣化器E2管側(cè)流出進(jìn)入調(diào)溫器E3，在翅片側(cè)外經(jīng)換熱管III22繼續(xù)吸熱升溫至設(shè)定溫度，最后流出中間介質(zhì)氣化器系統(tǒng)。

中間介質(zhì)在中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1的翅片側(cè)被高溫海水加熱氣化，氣化后的中間介質(zhì)蒸氣從中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1的氣相出口11流出進(jìn)入E2翅片側(cè)釋放熱量給低溫LNG，冷凝液化后從冷凝液相出口7回到中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1的翅片側(cè)，繼續(xù)被高溫海水加熱氣化，如此的往復(fù)循環(huán)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)整個(gè)中間介質(zhì)氣化器系統(tǒng)熱源海水與冷源LNG間的熱量傳遞。

本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，上述的翅片I13的圓弧形邊緣設(shè)置為鋸齒形，上述的翅片II5和翅片III24的外緣為鋸齒形，具有高效傳熱的效果。

本發(fā)明的又一種實(shí)施方式中，上述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1、LNG氣化器E2和調(diào)溫器E3的殼體為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，翅片I13、翅片II5和翅片III24的截面呈矩形，所述的LNG氣化器E2的外殼底部留有一定的液相積存空間，在中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1的殼體內(nèi)部注入的液體量超過(guò)容積的一半但不填滿整個(gè)容器，液面上部為氣液分離空間。

進(jìn)一步的，所述的中間介質(zhì)蒸發(fā)器E1、LNG氣化器E2和調(diào)溫器E3的外殼可以為其他形狀的軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)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(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。