板殼式中間流體型氣化器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種板殼式中間流體型氣化器，該氣化器體積小、重量輕，能夠有效減少設(shè)備成本，提高設(shè)備的可靠性及壽命。該氣化器由滿(mǎn)液式蒸發(fā)器、板殼式換熱器A及板殼式換熱器B組成。板殼式換熱器A的板程流道入口用于輸入待氣化的介質(zhì)，板程流道出口與板殼式換熱器B的殼程流道入口相連；板殼式換熱器B的殼程出口輸出氣化后的介質(zhì)；所述板殼式換熱器B的板程流道入口與海水貫通，板程流道出口與滿(mǎn)液式蒸發(fā)器的板程流道入口相連；所述滿(mǎn)液式蒸發(fā)器的板程流道出口與海水貫通，殼程流道入口與板殼式換熱器A的殼程流道出口相連，殼程流道出口與板殼式換熱器A的殼程流道入口相連。
【專(zhuān)利說(shuō)明】板殼式中間流體型氣化器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]發(fā)明涉及一種中間流體型氣化器，具體涉及一種板殼式中間流體型氣化器。
【背景技術(shù)】
[0002]液化天然氣(LNG)接收站是接收海上LNG運(yùn)輸終端站，在站內(nèi)將LNG接收、儲(chǔ)存、氣化、外輸至下游天然氣(NG)管網(wǎng)。在LNG接收站內(nèi)，氣化器是氣化系統(tǒng)的主要設(shè)備。目前，全球的LNG接收站主要采用四類(lèi)型的氣化器，即開(kāi)架式氣化器(0RV)、浸沒(méi)燃燒式氣化器(SCV)，中間流體型氣化器(IFV)和環(huán)境空氣氣化器(AAV)。中間流體型氣化器(IFV)中，由于海水不直接與低溫LNG換熱，而是通過(guò)冰點(diǎn)很低的中間介質(zhì)傳遞熱量，完全避免了結(jié)冰的問(wèn)題，因此被廣泛運(yùn)用。
[0003]常規(guī)中間流體型氣化器由三段管殼式換熱器組成，如圖1所示，分別為:中間介質(zhì)氣化器El段、LNG氣化器E2段和NG調(diào)溫加熱器E3段；其中中間介質(zhì)氣化器El段和NG調(diào)溫加熱器E3段采用固定管板式換熱器，LNG氣化器E2段采用U型管式換熱器。使用時(shí)加工LNG氣化器E2段的管束插入到中間介質(zhì)氣化器El段圓筒型的上部，而El段的下部分布著鈦管流通海水。El段封閉的殼內(nèi)充入中間介質(zhì)液體，高度以浸沒(méi)El段的鈦管為宜。El段通過(guò)錐形的管箱和E3段相連接。
[0004]但中間流體型氣化器的制造材料必須滿(mǎn)足三個(gè)苛刻條件:耐低溫、抗高壓和抗腐蝕性。抵御海水腐蝕性能最好的為鈦材，鈦材料價(jià)格昂貴。目前IFV與海水接觸的換熱管均采用鈦材，其余換熱管采用不銹鋼。但管殼式換熱器換熱效率較低，體積大，重量重，制造成本很高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供一種板殼式中間流體型氣化器，體積小、重量輕，能夠有效減少設(shè)備成本，提高設(shè)備的可靠性及壽命。
[0006]板殼式中間流體型氣化器包括滿(mǎn)液式蒸發(fā)器E1、板殼式換熱器E2和板殼式換熱器E3，其中滿(mǎn)液式蒸發(fā)器El為中間介質(zhì)氣化器，板殼式換熱器E3為調(diào)溫加熱器；所述板殼式換熱器E2的板程流道入口輸入待氣化的介質(zhì)，板程流道出口與板殼式換熱器E3的殼程流道入口相連；板殼式換熱器E3的殼程出口輸出氣化后的介質(zhì)；所述板殼式換熱器E3的板程流道入口與冷卻介質(zhì)貫通，板程流道出口與滿(mǎn)液式蒸發(fā)器的板程流道入口相連；所述滿(mǎn)液式蒸發(fā)器的板程流道出口與冷卻介質(zhì)貫通，殼程流道入口與板殼式換熱器E2的殼程流道出口相連，殼程流道出口與板殼式換熱器E2的殼程流道入口相連。
[0007]所述滿(mǎn)液式蒸發(fā)器的殼體采用碳鋼或不銹鋼制成，換熱芯體采用鈦材制成；所述板殼式換熱器E2的換熱芯體采用不銹鋼制成，殼體采用碳鋼或不銹鋼制成；所述板殼式換熱器E3的換熱芯體采用鈦材制成，殼體采用碳鋼制成。
[0008]所述滿(mǎn)液式蒸發(fā)器El包括蒸發(fā)器殼體和換熱芯體；其中蒸發(fā)器殼體為中空的柱形結(jié)構(gòu)，蒸發(fā)器殼體圓周面上分別設(shè)置殼程液相入口和殼程氣相出口 ；換熱芯體位于蒸發(fā)器殼體內(nèi)部，其軸線與蒸發(fā)器殼體的軸線平行；所述換熱芯體由兩個(gè)以上換熱板片同軸固接而成；沿?fù)Q熱芯體的軸向分別加工有板程入口和板程出口。
[0009]所述換熱芯體與蒸發(fā)器殼體內(nèi)圓周面之間填充有填料。
[0010]所述蒸發(fā)器殼體內(nèi)表面，殼程氣相出口所在位置設(shè)置有擋流板。
[0011 ] 所述板殼式換熱器E2和板殼式換熱器E3結(jié)構(gòu)相同,包括換熱器殼體和板芯；板芯同軸安裝在換熱器殼體內(nèi)，所述板芯由兩個(gè)以上換熱板片同軸固接而成，沿板芯的軸向分別加工有板程入口和板程出口 ；換熱器殼體的圓周面上分別加工有殼程入口和殼程出口。
[0012]有益效果:
[0013]該氣化器由三個(gè)板殼式換熱器組成，板殼式換熱器具有傳熱效率高、末端溫差小、耐高溫高壓、緊湊化以及重量輕等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明中將板殼式換熱器應(yīng)用于中間流體型氣化器，形成板殼式中間流體氣化器。該氣化器與海水接觸部位材質(zhì)采用鈦材，其余部分采用不銹鋼，極大地降低了設(shè)備的體積、重量、最大限度地降低裝置的制造成本和安裝維護(hù)費(fèi)用，并保證裝置長(zhǎng)周期安全可靠運(yùn)行。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為傳統(tǒng)管殼式中間流體氣化器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本實(shí)施提供的板殼式中間流體氣化器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為滿(mǎn)液式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為板殼式換熱芯體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖5是板殼式換熱器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]其中，1-換熱器殼體；2-板芯；4_板程入口 A ;5_板程出口 A ;6_殼程入口 ；7-殼程出口 ；8_壓緊板；13-板程入口 B ; 14-填料；15-換熱芯體；16-板程出口 B ; 17-殼程氣相出口； 18-擋流板；19-蒸發(fā)器殼體；20_殼程液相入口。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0021]本實(shí)施例提供一種板殼式中間流體氣化器，米用三段板殼式換熱器組成，與傳統(tǒng)的管殼式IFV相比，體積小、重量輕、設(shè)備成本低，且能夠提高設(shè)備的可靠性及壽命。
[0022]該板殼式中間流體氣化器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，由中間介質(zhì)氣化器E1、LNG氣化器E2和NG調(diào)溫加熱器E3組成。
[0023]其中中間介質(zhì)氣化器El采用滿(mǎn)液式蒸發(fā)器，如圖3所示。包括蒸發(fā)器殼體19和換熱芯體15 ;其中蒸發(fā)器殼體19采用碳鋼或不銹鋼制成，換熱芯體15采用鈦材制成。蒸發(fā)器殼體19為圓柱形結(jié)構(gòu)，其上圓周面設(shè)置有殼程氣相出口 17，下圓周面設(shè)置有殼程液相入口 20,換熱芯體15位于蒸發(fā)器殼體19內(nèi)的液面中。換熱芯體15由多個(gè)換熱板層疊后通過(guò)激光焊接而成，如圖4所示。換熱芯體15的軸向上分別加工有板程入口 B13和板程出口Bieo為防止氣液相互夾帶，蒸發(fā)器殼體19液面上方應(yīng)保留足夠的分離空間，通常蒸發(fā)器殼體19的直徑通常是換熱芯體15直徑的1.5倍以上。換熱芯體15與蒸發(fā)器殼體19之間填充有填料14，以保證盡量多的液體從換熱芯體的板間(即殼程流道)流過(guò)。蒸發(fā)器殼體19內(nèi)液體的浸沒(méi)高度通常為:使蒸發(fā)器殼體19內(nèi)的液面高度高出換熱芯體15上表面約50mm。液面以上的部分是氣液分離空間，為保證良好的氣液分離效果，可在蒸發(fā)器殼體19內(nèi)壁的頂部殼程氣相出口 17所在位置設(shè)置擋流板18。使用時(shí)，殼程液體從殼程液相入口 20進(jìn)入蒸發(fā)器殼體19內(nèi)，板程介質(zhì)自板程入口 B13進(jìn)入板程流道內(nèi)，加熱蒸發(fā)器殼體19內(nèi)(即殼程流道內(nèi))的殼程液體后，從板程出口 B16流出；殼程液體被加熱蒸發(fā)后從殼程氣相出口 17流出。
[0024]LNG氣化器E2和NG調(diào)溫加熱器E3均采用圖5所示的板殼式換熱器。板殼式換熱器包括換熱器殼體1、板芯2、導(dǎo)流塊3、板程入口 A4、板程出口 A5、殼程入口 6、殼程出口 7、壓緊板8等。板芯2的結(jié)構(gòu)與上述換熱芯體15的結(jié)構(gòu)相同，由多個(gè)板片同軸焊接而成。板芯2同軸安裝在換熱器殼體I內(nèi)部，板芯2軸向上的兩個(gè)通孔分別與設(shè)置在連接法蘭上的板程入口 A4和板程出口 A5貫通。板芯2與壓緊板8之間通過(guò)激光焊接，從而壓緊板芯2。在換熱器殼體I的圓周面上分別加工有殼程入口 6和殼程出口 7。其中LNG氣化器E2的板芯采用不銹鋼，殼體采用碳鋼或者不銹鋼；NG調(diào)溫加熱器E3的板芯采用鈦材，殼體采用碳鋼。
[0025]上述三部分之間的連接關(guān)系如圖2所示:LNG氣化器E2的板程入口用于輸入液化天然氣LNG，板程出口通過(guò)管道與NG調(diào)溫加熱器E3的殼程入口相連，NG調(diào)溫加熱器E3的殼程出口輸出天然氣(NG)。NG調(diào)溫加熱器E3的板程入口通過(guò)管道與海水貫通，板程出口與中間介質(zhì)氣化器El的板程入口相連。中間介質(zhì)氣化器El的板程出口通過(guò)管道與海水貫通，殼程液相入口與LNG氣化器E2的殼程出口相連，殼程氣相出口與LNG氣化器E2的殼程入口相連。
[0026]該氣化器的工作原理為:如圖2所示，中間介質(zhì)在中間介質(zhì)氣化器El的殼體內(nèi)被海水加熱后變?yōu)闅鈶B(tài)，氣態(tài)中間介質(zhì)從中間介質(zhì)氣化器El的殼程氣相出口通過(guò)管道上升到LNG氣化器E2的殼程入口，進(jìn)入LNG氣化器E2的殼程流道內(nèi)。液化天然氣(LNG)通過(guò)管道進(jìn)入LNG氣化器E2的板程流道內(nèi)，與LNG氣化器E2殼程流道內(nèi)的氣態(tài)中間介質(zhì)進(jìn)行換熱后，氣化為NG。氣化后的NG從LNG氣化器E2的板程出口通過(guò)管道通入NG調(diào)溫加熱器E3的殼程流道內(nèi)，與從NG調(diào)溫加熱器E3板程進(jìn)入板程流道內(nèi)的海水進(jìn)行換熱后，溫度得到進(jìn)一步的提升，達(dá)到設(shè)定溫度后從NG調(diào)溫加熱器E3的殼程出口流出。NG調(diào)溫加熱器E3板程流道內(nèi)的海水與NG進(jìn)行換熱后，溫度下降，降溫后海水再進(jìn)入中間介質(zhì)氣化器El的板程流道內(nèi)，用于加熱中間介質(zhì)氣化器El的殼體內(nèi)的中間介質(zhì)，使自身溫度得到進(jìn)一步下降后從中間介質(zhì)氣化器El的板程出口排出。而LNG氣化器E2殼程流道內(nèi)的氣態(tài)中間介質(zhì)被LNG冷卻后，冷凝成液體，通過(guò)液位差再流入滿(mǎn)液式蒸發(fā)器El的殼程流道內(nèi)。中間介質(zhì)不斷的加熱氣化和冷凝液化，在封閉的空間內(nèi)不斷循環(huán)，循環(huán)速率取決于LNG冷源和海水熱源的具體情況。
[0027]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.板殼式中間流體型氣化器，其特征在于，包括滿(mǎn)液式蒸發(fā)器E1、板殼式換熱器E2和板殼式換熱器E3,其中滿(mǎn)液式蒸發(fā)器El為中間介質(zhì)氣化器,板殼式換熱器E3為調(diào)溫加熱器；所述板殼式換熱器E2的板程流道入口輸入待氣化的介質(zhì)，板程流道出口與板殼式換熱器E3的殼程流道入口相連；板殼式換熱器E3的殼程出口輸出氣化后的介質(zhì)；所述板殼式換熱器E3的板程流道入口與冷卻介質(zhì)貫通，板程流道出口與滿(mǎn)液式蒸發(fā)器的板程流道入口相連；所述滿(mǎn)液式蒸發(fā)器的板程流道出口與冷卻介質(zhì)貫通，殼程流道入口與板殼式換熱器E2的殼程流道出口相連，殼程流道出口與板殼式換熱器E2的殼程流道入口相連。
2.如權(quán)利要求1所述的板殼式中間流體型氣化器，其特征在于，所述滿(mǎn)液式蒸發(fā)器的殼體采用碳鋼或不銹鋼制成，換熱芯體采用鈦材制成；所述板殼式換熱器E2的換熱芯體采用不銹鋼制成，殼體采用碳鋼或不銹鋼制成；所述板殼式換熱器E3的換熱芯體采用鈦材制成，殼體采用碳鋼制成。
3.如權(quán)利要求1所述的板殼式中間流體型氣化器，其特征在于，所述滿(mǎn)液式蒸發(fā)器El包括蒸發(fā)器殼體(19)和換熱芯體(15);其中蒸發(fā)器殼體(19)為中空的柱形結(jié)構(gòu),蒸發(fā)器殼體(19)圓周面上分別設(shè)置殼程液相入口(20)和殼程氣相出口(17);換熱芯體(15)位于蒸發(fā)器殼體(19)內(nèi)部，其軸線與蒸發(fā)器殼體(19)的軸線平行；所述換熱芯體(15)由兩個(gè)以上換熱板片同軸固接而成；沿?fù)Q熱芯體(15)的軸向分別加工有板程入口(13)和板程出口(16)。
4.如權(quán)利要求3所述的板殼式中間流體型氣化器，其特征在于，所述換熱芯體(15)與蒸發(fā)器殼體(19)內(nèi)圓周面之間填充有填料。
5.如權(quán)利要求3所述的板殼式中間流體型氣化器，其特征在于，所述蒸發(fā)器殼體(19)內(nèi)表面，殼程氣相出口(17)所在位置設(shè)置有擋流板(18)。
6.如權(quán)利要求1所述的板殼式中間流體型氣化器，其特征在于，所述板殼式換熱器E2和板殼式換熱器E3結(jié)構(gòu)相同,包括換熱器殼體(I)和板芯(2);板芯(2)同軸安裝在換熱器殼體(I)內(nèi)，所述板芯(2)由兩個(gè)以上換熱板片同軸固接而成，沿板芯(2)的軸向分別加工有板程入口(4)和板程出口(5);換熱器殼體(I)的圓周面上分別加工有殼程入口(6)和殼程出口(7)。
【文檔編號(hào)】F17C7/04GK103822092SQ201410041116
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】欒輝寶, 夏曉宇, 鄭偉業(yè), 遲浩淼, 王崧, 張世程 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一一研究所