板壳式中间流体型气化器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种板壳式中间流体型气化器，该气化器体积小、重量轻，能够有效减少设备成本，提高设备的可靠性及寿命。该气化器由满液式蒸发器、板壳式换热器A及板壳式换热器B组成。板壳式换热器A的板程流道入口用于输入待气化的介质，板程流道出口与板壳式换热器B的壳程流道入口相连；板壳式换热器B的壳程出口输出气化后的介质；所述板壳式换热器B的板程流道入口与海水贯通，板程流道出口与满液式蒸发器的板程流道入口相连；所述满液式蒸发器的板程流道出口与海水贯通，壳程流道入口与板壳式换热器A的壳程流道出口相连，壳程流道出口与板壳式换热器A的壳程流道入口相连。
【专利说明】板壳式中间流体型气化器
【技术领域】
[0001]实用新型涉及一种中间流体型气化器，具体涉及一种板壳式中间流体型气化器。【背景技术】
[0002]液化天然气(LNG)接收站是接收海上LNG运输终端站，在站内将LNG接收、储存、气化、外输至下游天然气(NG)管网。在LNG接收站内，气化器是气化系统的主要设备。目前，全球的LNG接收站主要采用四类型的气化器，即开架式气化器(0RV)、浸没燃烧式气化器(SCV)，中间流体型气化器(IFV)和环境空气气化器(AAV)。中间流体型气化器(IFV)中，由于海水不直接与低温LNG换热，而是通过冰点很低的中间介质传递热量，完全避免了结冰的问题，因此被广泛运用。
[0003]常规中间流体型气化器由三段管壳式换热器组成，如图1所示，分别为:中间介质气化器El段、LNG气化器E2段和NG调温加热器E3段；其中中间介质气化器El段和NG调温加热器E3段采用固定管板式换热器，LNG气化器E2段采用U型管式换热器。使用时加工LNG气化器E2段的管束插入到中间介质气化器El段圆筒型的上部，而El段的下部分布着钛管流通海水。El段封闭的壳内充入中间介质液体，高度以浸没El段的钛管为宜。El段通过锥形的管箱和E3段相连接。
[0004]但中间流体型气化器的制造材料必须满足三个苛刻条件:耐低温、抗高压和抗腐蚀性。抵御海水腐蚀性能最好的为钛材，钛材料价格昂贵。目前IFV与海水接触的换热管均采用钛材，其余换热管采用不锈钢。但管壳式换热器换热效率较低，体积大，重量重，制造成本很高。
实用新型内容
[0005]有鉴于此，本实用新型提供一种板壳式中间流体型气化器，体积小、重量轻，能够有效减少设备成本，提高设备的可靠性及寿命。
[0006]板壳式中间流体型气化器包括满液式蒸发器E1、板壳式换热器E2和板壳式换热器E3，其中满液式蒸发器El为中间介质气化器，板壳式换热器E3为调温加热器；所述板壳式换热器E2的板程流道入口输入待气化的介质，板程流道出口与板壳式换热器E3的壳程流道入口相连；板壳式换热器E3的壳程出口输出气化后的介质；所述板壳式换热器E3的板程流道入口与冷却介质贯通，板程流道出口与满液式蒸发器的板程流道入口相连；所述满液式蒸发器的板程流道出口与冷却介质贯通，壳程流道入口与板壳式换热器E2的壳程流道出口相连，壳程流道出口与板壳式换热器E2的壳程流道入口相连。
[0007]所述满液式蒸发器的壳体采用碳钢或不锈钢制成，换热芯体采用钛材制成；所述板壳式换热器E2的换热芯体采用不锈钢制成，壳体采用碳钢或不锈钢制成；所述板壳式换热器E3的换热芯体采用钛材制成，壳体采用碳钢制成。
[0008]所述满液式蒸发器El包括蒸发器壳体和换热芯体；其中蒸发器壳体为中空的柱形结构，蒸发器壳体圆周面上分别设置壳程液相入口和壳程气相出口 ；换热芯体位于蒸发器壳体内部，其轴线与蒸发器壳体的轴线平行；所述换热芯体由两个以上换热板片同轴固接而成；沿换热芯体的轴向分别加工有板程入口和板程出口。
[0009]所述换热芯体与蒸发器壳体内圆周面之间填充有填料。
[0010]所述蒸发器壳体内表面，壳程气相出口所在位置设置有挡流板。
[0011 ] 所述板壳式换热器E2和板壳式换热器E3结构相同,包括换热器壳体和板芯；板芯同轴安装在换热器壳体内，所述板芯由两个以上换热板片同轴固接而成，沿板芯的轴向分别加工有板程入口和板程出口 ；换热器壳体的圆周面上分别加工有壳程入口和壳程出口。
[0012]有益效果:
[0013]该气化器由三个板壳式换热器组成，板壳式换热器具有传热效率高、末端温差小、耐高温高压、紧凑化以及重量轻等优点。本实用新型中将板壳式换热器应用于中间流体型气化器，形成板壳式中间流体气化器。该气化器与海水接触部位材质采用钛材，其余部分采用不锈钢，极大地降低了设备的体积、重量、最大限度地降低装置的制造成本和安装维护费用，并保证装置长周期安全可靠运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为传统管壳式中间流体气化器的结构示意图；
[0015]图2为本实施提供的板壳式中间流体气化器的结构示意图；
[0016]图3为满液式蒸发器结构示意图；
[0017]图4为板壳式换热芯体结构示意图；
[0018]图5是板壳式换热器结构示意图。
[0019]其中，1-换热器壳体；2-板芯；4_板程入口 A ;5_板程出口 A ;6_壳程入口 ；7-壳程出口 ；8_压紧板；13-板程入口 B ; 14-填料；15-换热芯体；16-板程出口 B ; 17-壳程气相出口； 18-挡流板；19-蒸发器壳体；20_壳程液相入口。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。
[0021]本实施例提供一种板壳式中间流体气化器，米用三段板壳式换热器组成，与传统的管壳式IFV相比，体积小、重量轻、设备成本低，且能够提高设备的可靠性及寿命。
[0022]该板壳式中间流体气化器的结构如图2所示，由中间介质气化器E1、LNG气化器E2和NG调温加热器E3组成。
[0023]其中中间介质气化器El采用满液式蒸发器，如图3所示。包括蒸发器壳体19和换热芯体15 ;其中蒸发器壳体19采用碳钢或不锈钢制成，换热芯体15采用钛材制成。蒸发器壳体19为圆柱形结构，其上圆周面设置有壳程气相出口 17，下圆周面设置有壳程液相入口 20,换热芯体15位于蒸发器壳体19内的液面中。换热芯体15由多个换热板层叠后通过激光焊接而成，如图4所示。换热芯体15的轴向上分别加工有板程入口 B13和板程出口Bieo为防止气液相互夹带，蒸发器壳体19液面上方应保留足够的分离空间，通常蒸发器壳体19的直径通常是换热芯体15直径的1.5倍以上。换热芯体15与蒸发器壳体19之间填充有填料14，以保证尽量多的液体从换热芯体的板间(即壳程流道)流过。蒸发器壳体19内液体的浸没高度通常为:使蒸发器壳体19内的液面高度高出换热芯体15上表面约50mm。液面以上的部分是气液分离空间，为保证良好的气液分离效果，可在蒸发器壳体19内壁的顶部壳程气相出口 17所在位置设置挡流板18。使用时，壳程液体从壳程液相入口 20进入蒸发器壳体19内，板程介质自板程入口 B13进入板程流道内，加热蒸发器壳体19内(即壳程流道内)的壳程液体后，从板程出口 B16流出；壳程液体被加热蒸发后从壳程气相出口 17流出。
[0024]LNG气化器E2和NG调温加热器E3均采用图5所示的板壳式换热器。板壳式换热器包括换热器壳体1、板芯2、导流块3、板程入口 A4、板程出口 A5、壳程入口 6、壳程出口 7、压紧板8等。板芯2的结构与上述换热芯体15的结构相同，由多个板片同轴焊接而成。板芯2同轴安装在换热器壳体I内部，板芯2轴向上的两个通孔分别与设置在连接法兰上的板程入口 A4和板程出口 A5贯通。板芯2与压紧板8之间通过激光焊接，从而压紧板芯2。在换热器壳体I的圆周面上分别加工有壳程入口 6和壳程出口 7。其中LNG气化器E2的板芯采用不锈钢，壳体采用碳钢或者不锈钢；NG调温加热器E3的板芯采用钛材，壳体采用碳钢。
[0025]上述三部分之间的连接关系如图2所示:LNG气化器E2的板程入口用于输入液化天然气LNG，板程出口通过管道与NG调温加热器E3的壳程入口相连，NG调温加热器E3的壳程出口输出天然气(NG)。NG调温加热器E3的板程入口通过管道与海水贯通，板程出口与中间介质气化器El的板程入口相连。中间介质气化器El的板程出口通过管道与海水贯通，壳程液相入口与LNG气化器E2的壳程出口相连，壳程气相出口与LNG气化器E2的壳程入口相连。
[0026]该气化器的工作原理为:如图2所示，中间介质在中间介质气化器El的壳体内被海水加热后变为气态，气态中间介质从中间介质气化器El的壳程气相出口通过管道上升到LNG气化器E2的壳程入口，进入LNG气化器E2的壳程流道内。液化天然气(LNG)通过管道进入LNG气化器E2的板程流道内，与LNG气化器E2壳程流道内的气态中间介质进行换热后，气化为NG。气化后的NG从LNG气化器E2的板程出口通过管道通入NG调温加热器E3的壳程流道内，与从NG调温加热器E3板程进入板程流道内的海水进行换热后，温度得到进一步的提升，达到设定温度后从NG调温加热器E3的壳程出口流出。NG调温加热器E3板程流道内的海水与NG进行换热后，温度下降，降温后海水再进入中间介质气化器El的板程流道内，用于加热中间介质气化器El的壳体内的中间介质，使自身温度得到进一步下降后从中间介质气化器El的板程出口排出。而LNG气化器E2壳程流道内的气态中间介质被LNG冷却后，冷凝成液体，通过液位差再流入满液式蒸发器El的壳程流道内。中间介质不断的加热气化和冷凝液化，在封闭的空间内不断循环，循环速率取决于LNG冷源和海水热源的具体情况。
[0027]综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.板壳式中间流体型气化器，其特征在于，包括满液式蒸发器E1、板壳式换热器E2和板壳式换热器E3,其中满液式蒸发器El为中间介质气化器,板壳式换热器E3为调温加热器；所述板壳式换热器E2的板程流道入口输入待气化的介质，板程流道出口与板壳式换热器E3的壳程流道入口相连；板壳式换热器E3的壳程出口输出气化后的介质；所述板壳式换热器E3的板程流道入口与冷却介质贯通，板程流道出口与满液式蒸发器的板程流道入口相连；所述满液式蒸发器的板程流道出口与冷却介质贯通，壳程流道入口与板壳式换热器E2的壳程流道出口相连，壳程流道出口与板壳式换热器E2的壳程流道入口相连。
2.如权利要求1所述的板壳式中间流体型气化器，其特征在于，所述满液式蒸发器的壳体采用碳钢或不锈钢制成，换热芯体采用钛材制成；所述板壳式换热器E2的换热芯体采用不锈钢制成，壳体采用碳钢或不锈钢制成；所述板壳式换热器E3的换热芯体采用钛材制成，壳体采用碳钢制成。
3.如权利要求1所述的板壳式中间流体型气化器，其特征在于，所述满液式蒸发器El包括蒸发器壳体(19)和换热芯体(15);其中蒸发器壳体(19)为中空的柱形结构,蒸发器壳体(19)圆周面上分别设置壳程液相入口(20)和壳程气相出口(17);换热芯体(15)位于蒸发器壳体(19)内部，其轴线与蒸发器壳体(19)的轴线平行；所述换热芯体(15)由两个以上换热板片同轴固接而成；沿换热芯体(15)的轴向分别加工有板程入口(13)和板程出口(16)。
4.如权利要求3所述的板壳式中间流体型气化器，其特征在于，所述换热芯体(15)与蒸发器壳体(19)内圆周面之间填充有填料。
5.如权利要求3所述的板壳式中间流体型气化器，其特征在于，所述蒸发器壳体(19)内表面，壳程气相出口(17)所在位置设置有挡流板(18)。
6.如权利要求1所述的板壳式中间流体型气化器，其特征在于，所述板壳式换热器E2和板壳式换热器E3结构相同,包括换热器壳体(I)和板芯(2);板芯(2)同轴安装在换热器壳体(I)内，所述板芯(2)由两个以上换热板片同轴固接而成，沿板芯(2)的轴向分别加工有板程入口(4)和板程出口(5);换热器壳体(I)的圆周面上分别加工有壳程入口(6)和壳程出口(7)。
【文档编号】F17C7/04GK203797336SQ201420054440
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】栾辉宝, 夏晓宇, 郑伟业, 迟浩淼, 王崧, 张世程 申请人:中国船舶重工集团公司第七一一研究所