一种LNG气化器的制作方法

本发明涉及一种lng气化器，特别涉及一种高效紧凑式新型lng气化器，属于液化天然气接收站中lng气化输送领域。

背景技术：

随着国内环保要求的提高和lng行业的发展，各油气公司开始布局lng项目，进入lng项目加快建设的阶段。根据每个lng接收站项目的站址条件和环境条件的差异，配置不同特点的lng气化器，随着国外lng技术的引进，形成包括中间介质式气化器(ifv)、开架式气化器(orv)和浸没燃烧式气化器(scv)的三种lng气化器的固定选型，虽然上述气化器技术成熟，但也造成lng气化器的技术壁垒。由于中国海岸线长、南北环境差异大，而三种lng气化器均属于国外引进，随着国内各处lng接收站的发展，上述三种lng气化器逐渐难以满足国内各lng接收站的其他需求。

一方面，lng项目条件的不同，科学合理的利用资源条件，提供因地制宜的lng气化器选型设计，突破现有lng气化器技术壁垒，开发自主专利技术，实现lng气化技术的技术更新将成为发展的必然趋势。另一方面，部分lng接收站项目用地有限或项目附近有其他热源，而国内按照常规设计需要设置一台ifv或orv作为基本负荷型气化器，还需要设置一台scv用于紧急状况或调峰使用。同时设置两套气化器存在占地面积大、投资和维护费用高等问题。此外，浸没燃烧式气化器是以燃料气和压缩空气在气化器的燃烧室内燃烧，燃烧后的气体通过喷嘴进入水中，气体喷射促进湍流形成较高的传热速率和换热效率，将水加热，lng经过浸没在水中的不锈钢盘管，由热水加热而气化，。scv需消耗接收站生产的天然气，一般要消耗自身处理量约1.5％的天然气作为燃料气，且存在氮氧化物排放，所以运行成本和环保方面的竞争力不足。因此，设计一种紧凑高效多功能的lng气化器具有重要的现实意义。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种高效、结构紧凑、具有多工作模式的lng气化器。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种lng气化器，包括：

水箱，所述水箱内具有相邻布置的盘管水槽和燃烧室水槽，所述盘管水槽的顶部与所述水箱的内部连通，所述燃烧室水槽的顶部和底部均所述水箱的内部连通，所述盘管水槽的顶部、水箱的内部腔室以及燃烧室水槽底部和顶部形成循环通路；

燃烧室，设置在所述燃烧室水槽内，所述燃烧室的顶部伸出所述水箱的外部，所述燃烧室的顶部安装燃烧器，所述燃烧室的底部连接烟气管道的一端，所述烟气管道的另一端与所述盘管水槽的底部连通；

lng盘管，设置在所述盘管水槽内，所述lng盘管的入口和出口均伸出所述水箱的外部；

鼓风机构，通过管线与所述燃烧器连通，用于向所述燃烧器内鼓入空气。

优选地，所述lng盘管在所述盘管水槽内呈立式设置，所述lng盘管相对于所述盘管水槽的底面向上倾斜。

优选地，所述lng盘管包括内盘管、外套管和连通管；所述内盘管包括多个直管段和多个弯管段，所述直管段和弯管段交替连接构成蛇形结构的内盘管，在所述内盘管的直管段的外部均套置所述外套管，每一外套管的两端封闭，在每一所述外套管上设置两连通管，且两连通管在所述外套管的两端呈异侧分布，每一所述连通管的两端分别与对应侧的所述外套管连通，所述内盘管以及外套管的入口和出口均伸出所述水箱的外部。

优选地，在所述内盘管的所述直管段内设置有扰流杆，所述扰流杆沿所述内盘管的直管段的轴向延伸，所述扰流杆的横断面呈十字形、米字形或z字形。

优选地，在每一所述弯管段的内部圆周阵列设置多道导流翅片组，每道所述导流翅片组上的多个导流翅片固定在所述弯管段的内壁上，且绕所述弯管段的中心轴线呈螺旋分布。

优选地，每道所述导流翅片组上的多个导流翅片绕所述弯管段的中心轴线呈变螺距的螺旋分布；且螺距沿着所述弯管段内介质流体流动方向呈现先减小后增大的分布，所述导流翅片在所述弯管段内的径向高度小于所述弯管段的管内径的五分之一。

优选地，所述烟气管道的另一端伸入所述盘管水槽的内底部，所述烟气管道的另一端封闭，在位于所述盘管水槽内的烟气管道的顶壁上设置多个曝气器，且多个所述曝气器沿所述烟气管道的轴向间隔分布。

优选地，所述曝气器包括设置在所述烟气管道的顶壁上的导气管，设置在所述导气管的顶部的曝气头，所述曝气头的顶部均布若干气孔。

优选地，所述水箱的顶部设置通风结构；

在所述盘管水槽的一侧底部设置第一进入口，在所述盘管水槽的一侧顶部设置第一排出口，所述第一进入口和第一排出口均伸出所述水箱的外部，在所述水箱的一侧的底部设置第二排出口，所述第二排出口位于第一排出口的下方。

优选地，在所述燃烧室的侧壁连通设置溢流口，所述溢流口伸出水箱的外部；

所述燃烧室水槽的顶部高于所述盘管水槽的顶部；

所述鼓风机构为风机。

本发明采用以上技术方案，其具有如下优点：

1、本发明提供的lng气化器，水箱内具有盘管水槽和燃烧室水槽，燃烧室设置在燃烧室水槽内，lng盘管设置在盘管水槽内，燃烧室的顶部伸出水箱的外部并安装有燃烧器，燃烧室的底部通过烟气管道与盘管水槽的底部连通，本发明结合浸没燃烧式气化器和传统绕管式换热器的原理，整个气化器结构紧凑，具有多种工作模式，气化效率高且经济环保，能够适用不同站址的lng气化站的工艺需求，解决目前lng行业选型困难的问题，降低投资费用。

2、本发明提供的lng气化器，lng盘管包括内盘管、外套管和连通管；可在内盘管和外套管内均通入lng，lng气化量大大增加，气化效率大大提高；也可在内盘管和外套管中分别通入lng和海水，外套管中的海水和内盘管中的lng进行逆流换热，大大提高换热效率，节省传热面积，并节省海水和lng，降低投资费用。

3、本发明提供的lng气化器，在弯管段的内部圆周阵列设置多道导流翅片组，每道导流翅片组上的多个导流翅片固定在弯管段的内壁上，且绕弯管段的中心轴线呈螺旋分布；流体流经弯管段时，内部流体流线由弯管段的同心圆转变为螺旋线方向，增加的流动过程的紊流特性，降低流体在弯管段内流动时所引起的边界层分离及二次涡流，减小弯管段处的腐蚀速率，延长lng盘管的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明lng盘管的截面结构示意图；

图3是本发明lng盘管弯管翅片的分布示意图；

图4是本发明曝气器的结构示意图。

图中，1、水箱；11、盘管水槽；111、第一进入口；112、第一排出口；12、燃烧室水槽；13、通风结构；14、第一排出口；2、燃烧室；21、浸没燃烧器；22、烟气管道；23、溢流口；3、lng盘管；31、内盘管；311、直管段；312、弯管段；32、外套管；33、连通管；34、扰流杆；35、导流翅片组；4、鼓风机构；5、曝气器；51、导气管；52、曝气头；53、气孔。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

如图1所示，本发明提供的一种lng气化器，包括：

水箱1，水箱1内具有相邻布置的盘管水槽11和燃烧室水槽12，盘管水槽11的顶部与水箱1的内部连通，燃烧室水槽12的顶部和底部均水箱1的内部连通，盘管水槽11的顶部、水箱1的内部腔室以及燃烧室水槽12底部和顶部形成循环通路；

燃烧室2，设置在燃烧室水槽12内，燃烧室2的顶部伸出水箱1的外部，燃烧室2的顶部安装燃烧器21，燃烧室2的底部连接烟气管道22的一端，烟气管道22的另一端与盘管水槽11的底部连通；

lng盘管3，设置在盘管水槽11内，lng盘管3的入口和出口均伸出水箱1的外部；

鼓风机构4，通过管线与燃烧器21连通，用于向燃烧器21内鼓入空气。

在一个优选实施例中，lng盘管3在盘管水槽11内呈立式设置，lng盘管3相对于盘管水槽11的底面向上倾斜，倾斜角度优选为5°～30°，将lng盘管3以一定倾角倾斜放置，可避免内盘管中气液两相流动时出现气泡流、块状流、环状流等状态，从而避免气相在lng盘管内的上方堆积引起堵塞。

在一个优选实施例中，如图1、图2所示，lng盘管3包括内盘管31、外套管32和连通管33；内盘管31包括多个直管段311和多个弯管段312，直管段311和弯管段312交替连接构成蛇形结构的内盘管，在内盘管31的直管段311的外部均套置外套管32，每一外套管32的两端封闭，在每一外套管32上设置两连通管33，且两连通管33在外套管32的两端呈异侧分布，每一连通管33的两端分别与对应侧的外套管32连通，进而使得多个外套管32依次连通，内盘管31以及外套管32的入口和出口均伸出水箱1的外部。

在一个优选实施例中，如图2所示，在内盘管31的直管段311内设置有扰流杆34，可加大内盘管31内的流体的湍流运动，提高换热系数，提高内盘管31的管壁与内部流体之间的传热效率，进而提高气化效率。

在一个优选实施例中，扰流杆34沿内盘管31的直管段311的轴向延伸，扰流杆34的横断面呈“十”字形，扰流杆34的横断面亦可呈“米”、“z”字形，均能够增加内盘管31的管壁和内部流体之间的传热效率。

在一个优选实施例中，如图1、图3所示，在每一弯管段312的内部圆周阵列设置多道导流翅片组35，每道导流翅片组35上的多个导流翅片固定在弯管段312的内壁上，且绕弯管段312的中心轴线呈螺旋分布，用于对流经内盘管31的弯管段312的介质流体进行螺旋导流。避免在弯管段312内出现涡流，减小弯管处的冲刷速度，降低lng盘管的腐蚀速度。

在一个优选实施例中，每道导流翅片组35上的多个导流翅片绕弯管段312的中心轴线呈变螺距的螺旋分布；且螺距沿着弯管段312内介质流体流动方向呈现先减小后增大的分布，导流翅片在弯管段312内的径向高度小于弯管段312的管内径的五分之一。

在一个优选实施例中，如图1、图4所示，烟气管道22的另一端伸入盘管水槽11的内底部，烟气管道22的另一端封闭，在位于盘管水槽11内的烟气管道22的顶壁上设置多个曝气器5，且多个曝气器5沿烟气管道22的轴向间隔分布，燃烧室2内产生的燃烧烟气进入烟气管道22内，经多个曝气器5更均匀地喷射而出，可在盘管水槽11底部形成大量气泡，加大盘管水槽内海水湍度，同时提高传热效率。

在一个优选实施例中，曝气器5包括设置在烟气管道22的顶壁上的导气管51，设置在导气管51的顶部的曝气头52，曝气头的顶部均布若干气孔53，气孔53的直径优为2mm～5mm；曝气头53可为圆形、方形或菱形等结构形式，气孔直径可以根据实际情况变化。

在一个优选实施例中，在燃烧室2的侧壁连通设置溢流口23，溢流口23伸出水箱1的外部，以及时排出燃烧室2内的海水，避免因海水浸没燃烧器造成其损坏。

在一个优选实施例中，燃烧室水槽12的顶部高于盘管水槽11的顶部。

在一个优选实施例中，水箱1的顶部设置通风结构13；具体地，通风结构13可为烟囱。

在一个优选实施例中，为方便地向盘管水槽11内加入和排出换热介质(如海水)，在盘管水槽11的一侧底部设置第一进入口111，在盘管水槽11的一侧顶部设置第一排出口112，第一进入口111和第一排出口112均伸出水箱1的外部，为方便排出水箱1内的换热介质，在水箱1的一侧的底部设置第二排出口14，第二排出口14位于第一排出口112的下方；在第一进入口、第一排出口112和第二排出口14上均设置有阀门。

在一个优选实施例中，鼓风机构4可为风机。

本发明的工作过程如下：

工作模式一：使用浸没燃烧式进行lng气化，通过盘管水槽11的第一进入口111向盘管水槽11中灌入海水直至浸没lng盘管3，继续加水使海水溢出到水箱1中，并充满燃烧室水槽12，空气通过风机进行输送，在燃烧器21中与燃气混合燃烧，燃烧烟气通过燃烧室2底部连通的烟气管道22输送到曝气器5，并经曝气器5喷射而出进入盘管水槽11内，烟气在盘管水槽11内自下而上运动并加热其内的海水，同时，从lng盘管3上的内盘管31和外套管32的入口不断通入lng，盘管水槽11内的热水使lng盘管3的外套管32中的lng气化，气化后的天然气再对内盘管31内的lng进行气化；烟气在盘管水槽11不断上行的过程中，盘管水槽11中的水不断溢出并进入循环通路内，而燃烧室水槽12内的水则不断溢出进入盘管水槽11内，使得盘管水槽11的热水与燃烧室水槽12内的冷水形成循环，冷水和热水循环可使盘管水槽11中的水保持一个相对平稳的温度，避免出现盘管水槽11的底部烟气不断加热造成水温过高的情况。

工作模式二：为在lng盘管3的内盘管31和外套管32内中通入不同介质使lng气化；

使风机、燃烧器21停止工作，打开水箱1的第二排出口14和盘管水槽11上的第一进入口111排空水箱1和盘管水槽11中的水，此时从lng盘管3的内盘管31和外套管32的入口分别通入lng和海水，lng盘管3的外套管32中的海水和内盘管31中的lng进行逆流换热使lng气化，气化后的lng从内盘管31的出口输出，海水从外套管32的出口排出。

工作模式三：为使用废热水使lng受热气化，使风机、燃烧器21停止工作，使废热水从盘管水槽11的第一进入口111输入，lng盘管3的内盘管31以及外套管32的入口均通入lng，盘管水槽11中的废热水先使外套管32内的lng气化，气化后的天然气再对内盘管31中的lng进行气化，最终内盘管31和外套管32中气化的天然气从对应的出口输出，废热水与lng盘管3内的lng换热后，从盘管水槽11的第一排出口112排出，可借助水泵将废热水抽出。

本发明结合浸没燃烧式气化器和传统绕管式换热器的原理，使得本发明具有多种工作模式，能够适用于不同站址的lng气化站的工艺需求，解决目前lng行业选型困难的问题，降低投资费用，在水箱1内形成盘管水槽11和燃烧室水槽12，燃烧室2设置在燃烧室水槽12，lng盘管3设置盘管水槽11内，使得整个lng气化器的结构紧凑，无论哪种工作模式均能很好地气化lng，操作方便快捷，气化效率高。

本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的。在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。