一种中间介质式气化器的制作方法

文档序号:14918926发布日期:2018-07-11 02:38

本实用新型涉及一种中间介质式气化器。



背景技术:

低温介质如LNG等需要气化后才能使用,因此需要一种气化换热设备对其进行加热,目前常用的设备为热源介质通过金属间壁式直接加热冷源介质。此类设备在使用中具有一定的局限性,在冷源介质为LNG、液氮、液氧等低温介质时,对热源介质的品味有一定的要求,如采用水进行加热,要求水温在20℃以上,以防止水在加热过程中出现结冰的现象,影响设备的安全稳定运行。

对于拥有大量低品位热源的场合,如地热水、海水等。采用直接与低温介质换热时会发生水结冰现象。因此需要一种能够利用此类热源进行换热,并且不会出现热源结冰现象的高效换热设备。



技术实现要素:

本实用新型提供的一种中间介质式气化器能够在拥有大量低品位热源的场合使用,而且不会出现热源结冰的现象,换热效率高,损失率低。

本实用新型的一种中间介质式气化器,包括:一个圆筒形壳体、设置在在圆筒形壳体内的下半部分的热源换热管束、设置在圆筒形壳体内的上半部分的冷源换热管束、包封圆筒形壳体的一端的热源管板、包封圆筒形壳体的另一端的冷源管板、设置在热源管板外侧面的热源管箱、设置在冷源管板的外侧面的冷源管箱,壳体与冷源管板和热源管板共同构成中间介质的盛装空间,

所述冷源管箱上设置冷源进口和冷源出口,所述热源管箱上设置热源进口和热源出口,

热源管箱与热源管板和位于圆筒形壳体内的热源换热管束共同构成热源流动通道,冷源管箱与冷源管板和位于圆筒形壳体内的冷源换热管束构成冷源流动通道。

关于热源管箱与热源管板和位于圆筒形壳体内的热源换热管束共同构成热源流动通道,是指热源从热源进口进入例如碗状的热源管箱内,经热源管板上的孔进入热源换热管束,在热源换热管束内与圆筒形壳体内的中间介质换热后,再穿过热源管板进入热源管箱,最后从热源管箱上的热源出口出来。

关于冷源管箱与冷源管板和位于圆筒形壳体内的冷源换热管束构成冷源流动通道,是指冷源从冷源进口进入例如碗状的冷源管箱内,经冷源管板上的孔进入冷源换热管束,在冷源换热管束内与圆筒形壳体内的中间介质换热后,再穿过冷源管板进入冷源管箱,最后从冷源管箱上的冷源出口出来。

优选地,热源管箱内部设有将热源进口流道和热源出口流道分开的分程隔板。这样,热源进口和热源出口分别位于分程隔板的不同侧。

优选地,圆筒形壳体(尤其圆筒形壳体的下部)设有中间介质进出口。

优选地,热源换热管束为一组U型换热管束,与热源管箱共同组成2管程结构。

优选地,热源管箱上设有排气口。优选地,冷源管箱为多个例如2-4个,优选三个独立的碗状箱体。

优选地,冷源换热管束为两组U型换热管束,与三个独立的冷源管箱共同组成4管程结构。这样,冷源从冷源进口进入第一个冷源管箱内,经冷源管板上的孔进入一个U型冷源换热管束,在U型冷源换热管束内与圆筒形壳体内的中间介质换热后,再穿过冷源管板进入第二个冷源管箱,然后从第二个冷源管箱进入另一个U型冷源换热管束,在U型冷源换热管束内与圆筒形壳体内的中间介质换热后,再穿过冷源管板进入第三个冷源管箱,最后从第三个冷源管箱上的冷源出口出来。类似地,热源管箱也可以为多个例如2-4个。

优选地,圆筒形壳体的上端设有连锁监控中间介质压力的压力仪表。

优选地,圆筒形壳体的上端还设有保证壳程压力安全的安全泄放口。

优选地,冷源换热管束与热源换热管束呈平行分布。

优选地,热源管箱的下端设有排污口。

优选地,分程隔板设在热源管箱中部且垂直于热源管板。

本实用新型进一步提供了一种利用中间介质式气化器的低温介质气化方法,该方法包括:

热源从热源进口进入热源管箱内,经热源管板上的孔进入热源换热管束,在热源换热管束内与圆筒形壳体内的中间介质换热,将中间介质加热沸腾气化,热源完成加热后穿过热源管板进入热源管箱(经穿过热源管板的孔),最后从热源管箱上的热源出口出来;

被加热气化的气相中间介质与从冷源进口进入冷源管箱内、经冷源管板上的孔进入冷源换热管束的冷源进行换热,中间介质被冷却,冷凝液化,放出热量,降落在液相中,被加热的冷源再穿过冷源管板进入冷源管箱,最后从冷源管箱上的冷源出口出来。

优选地,冷源为气化温度在-100℃以下的低温介质,如选自LNG、液氧、液氮、液氩等中的一种或多种。热源为与上述冷源介质直接换热时容易出现结冰现象的工作介质,如10-15℃水。中间介质的选用根据热源和冷源工作温度,一般选用工作沸点在热源工作温度和冷源工作温度之间,并且其凝固温度低于冷源工作温度的介质。中间介质一般选用丙烷、氨液、乙烯等中的一种或多种。

进一步地,冷源管箱为三个,冷源从冷源进口进入第一个冷源管箱内,经冷源管板上的孔进入一个U型冷源换热管束,在U型冷源换热管束内与圆筒形壳体内的中间介质换热后,再穿过冷源管板进入第二个冷源管箱,然后从第二个冷源管箱进入另一个U型冷源换热管束,在U型冷源换热管束内与圆筒形壳体内的中间介质换热后,再穿过冷源管板进入第三个冷源管箱,最后从第三个冷源管箱上的冷源出口出来。

优选地,热源从热源进口进入和从热源出口出来,热源进口和热源出口分别位于划分热源管箱的分程隔板的不同侧。

本实用新型取得的有益效果:

(1)当热源的条件温度低时,采用本实用新型的设备能够完全避免出现热源介质结冰的情况。

(2)中间介质的热量传递采用沸腾和冷凝工况,大大提高了热量的传递效率,避免由于增加中间传热环节导致换热效率大幅度降低。

(3)冷源换热器的4管程结构,提高冷源在工作条件下的流速,提高冷源介质与中间介质的换热效率,采用的三个独立的冷源管箱,有效避免在管箱外出现冷源由于管箱间泄露出现的短路状况,提高换热效率和安全性。

(4)采用中间介质压力监控热源与冷源流量,提高冷源介质的控制精度,并提供中间介质这一缓冲,避免由于热源工况的突然变化直接影响冷源出口温度,确保冷源出口温度稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的一种中间介质式气化器的结正面图。

图2为本实用新型的中间介质式气化器的俯视图。

附图标记说明:

1-圆筒形壳体;2-热源换热管束;3-冷源换热管束;4-冷源管板;5-热源管板;6-冷源管箱;7-热源管箱;8-冷源进口;9-冷源出口;10-排气口;11-热源进口;12-热源出口;13-排污口;14-分程隔板;15-中间介质进出口;16-压力仪表;17-安全泄放口。

具体实施方式

为了使本实用新型易于明白和了解,下面结合附图进一步说明本实用新型。

如图1、图2所示,本实用新型的一种中间介质式气化器,包括:本实用新型的一种中间介质式气化器,包括:一个圆筒形壳体1、设置在在圆筒形壳体内的下半部分的热源换热管束2、设置在圆筒形壳体内的上半部分的冷源换热管束3、包封圆筒形壳体的一端的热源管板5、包封圆筒形壳体的另一端的冷源管板4、设置在热源管板外侧面的热源管箱7、设置在冷源管板的外侧面的冷源管箱8,圆筒形壳体1与冷源管板4和热源管板5共同构成中间介质的盛装空间

所述冷源管箱上设置冷源进口8和冷源出口9,所述热源管箱上设置热源进口11和热源出口12,

热源管箱7与热源管板5和位于圆筒形壳体内的热源换热管束2共同构成热源流动通道,冷源管箱6与冷源管板4和位于圆筒形壳体内的冷源换热管束3构成冷源流动通道。

热源管箱7内部设有将热源进口流道和热源出口流道分开的分程隔板14。这样,热源进口11和热源出口12分别位于分程隔板14的不同侧。

圆筒形壳体1(尤其圆筒形壳体的下部)可以设有中间介质进出口15,中间介质进出口15可以是一个(同时起进出口的作用),也可以是既有中间介质进口也有中间介质出口。

热源管箱7上可以设有排气口10。

热源换热管束可以为一组U型换热管束,与热源管箱共同组成2管程结构。

冷源管箱可以为多个例如2-4个,优选三个独立的碗状箱体。优选地,冷源换热管束为两组U型换热管束,与三个独立的冷源管箱共同组成4管程结构。这样,冷源从冷源进口进入第一个冷源管箱内,经冷源管板上的孔进入一个U型冷源换热管束,在U型冷源换热管束内与圆筒形壳体内的中间介质换热后,再穿过冷源管板进入第二个冷源管箱,然后从第二个冷源管箱进入另一个U型冷源换热管束,在U型冷源换热管束内与圆筒形壳体内的中间介质换热后,再穿过冷源管板进入第三个冷源管箱,最后从第三个冷源管箱上的冷源出口出来。类似地,热源管箱也可以为多个例如2-4个。冷源换热管束与热源换热管束优选呈平行分布。

圆筒形壳体的上端可以设有连锁监控中间介质压力的压力仪表16。圆筒形壳体的上端还可设有保证壳程压力安全的安全泄放口17。壳程中间介质在热源和冷源之间进行热量传递,在热量平衡状态下会保持中间介质的压力状态稳定。在出现热源流量大,冷源流量小的情况下,热源输入热量较大,向冷源输出热量较少,会出现中间介质沸腾量大于冷凝量,气相压力会不断上升,影响设备的稳定运行。设置压力仪表,监控壳程中间介质压力,在压力升高条件下,调节降低热源流量或者增加冷源流量,保证热量传递的平衡。在中间介质气相压力出现下降的情况下,则采取相反调节控制流量,保证气相空间不出现真空状况影响设备安全稳定运行。安全泄放口设置保证了在气相压力上升并调节失效情况下,壳体的安全。

优选地,热源管箱的下端设有排污口13。

优选地,分程隔板14设在热源管箱7中部且垂直于热源管板。

本实用新型进一步提供了一种利用中间介质式气化器的低温介质气化方法,该方法包括:

热源从热源进口进入热源管箱内,经热源管板上的孔进入热源换热管束,在热源换热管束内与圆筒形壳体内的中间介质换热,将中间介质加热沸腾气化,热源完成加热后穿过热源管板进入热源管箱(经穿过热源管板的孔),最后从热源管箱上的热源出口出来;

被加热气化的气相中间介质与从冷源进口进入冷源管箱内、经冷源管板上的孔进入冷源换热管束的冷源进行换热,中间介质被冷却,冷凝液化,放出热量,降落在液相中,被加热的冷源再穿过冷源管板进入冷源管箱,最后从冷源管箱上的冷源出口出来。

优选地,冷源为气化温度在-100℃以下的低温介质,如选自LNG、液氧、液氮、液氩等中的一种或多种。热源为与上述冷源介质直接换热时容易出现结冰现象的工作介质,如10-15℃水。中间介质的选用根据热源和冷源工作温度,一般选用工作沸点在热源工作温度和冷源工作温度之间,并且其凝固温度低于冷源工作温度的介质。中间介质一般选用丙烷、氨液、乙烯等中的一种或多种。

进一步地,冷源管箱为三个,冷源从冷源进口进入第一个冷源管箱内,经冷源管板上的孔进入一个U型冷源换热管束,在U型冷源换热管束内与圆筒形壳体内的中间介质换热后,再穿过冷源管板进入第二个冷源管箱,然后从第二个冷源管箱进入另一个U型冷源换热管束,在U型冷源换热管束内与圆筒形壳体内的中间介质换热后,再穿过冷源管板进入第三个冷源管箱,最后从第三个冷源管箱上的冷源出口出来。

优选地,热源从热源进口进入和从热源出口出来,热源进口和热源出口分别位于划分热源管箱的分程隔板的不同侧。

如图1、2所示,中间介质的液相完全浸没热源换热管束2,热源介质依次经过热源进口11、热源换热管束2、热源管箱7、热源出口12,热源在热源换热管束2处与中间介质进行换热,中间介质被加热沸腾气化。同时,冷源介质依次经过冷源进口8、冷源管箱6、冷源换热管束3、冷源管箱6、冷源换热管束3、冷源管箱6、冷源出口9,气化的中间介质将处于中间介质气相空间内的冷源换热管束3中的冷源介质加热气化,而中间介质被冷凝液化。

在中间介质的盛装空间内,液相的中间介质在热源换热管束2处与热源介质换热,中间介质被加热沸腾气化,吸收能量。气相的中间介质在冷源换热管束3处与冷源介质换热,气相的中间介质被冷却为液相,冷凝液化放出热量,降落在液相中,中间介质以此种方式实现在圆形壳体内的沸腾-冷凝不断的自循环,实现热源介质与冷源介质之间的能量传递。

在热源条件温度较低,在冷源工作温度范围内容易出现结冰的情况下,采用本实用新型设备可以完全避免此情况的发生。中间介质的热量传递采用沸腾和冷凝工况,大大提高了热量传递效率,避免因为增加中间传热环节导致换热效率大幅降低。冷源换热器采用4管程结构的情况下,提高了冷源在工作条件下的流速,提高了冷源与中间介质的换热效率,并且由于采用三个独立的管箱结构,避免了在管箱处出现冷源因为管箱间泄漏出现的短路现象,提高换热效率和安全性。采用中间介质压力监控连锁热源与冷源流量,提高了被加热介质冷源的控制精度,并且提供中间介质这一缓冲,避免由于热源工况的突然变化直接迅速影响到冷源出口温度。确保冷源出口温度的稳定性。

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