本发明属于化工用设备领域，具体涉及一抗冻lng气化器及其制造方法，其中所述抗冻lng气化器在各种环境下使用时都能保持良好的使用性能。
背景技术：
液化天然气(lng)已成为目前无法使用管输天然气供气城市的主要气源或过渡气源，也是许多使用管输天然气供气城市的补充气源或调峰气源。由于液化天然气被越来越广泛地应用于实际生活当中，lng气化站也应运而成，lng气化站是一个接收、储存和分配lng卫星站，也是城镇或燃气企业把lng从生产厂家转往用户的中间调节场所。lng气化站凭借其建设周期短以及能迅速满足用气市场需求的优势，已逐渐在我国东南沿海众多经济发达、能源紧缺的中小城市建成，成为永久供气设施或管输天然气到达前的过渡供气设施。
在lng气化站内，液化天然气lng在气化站内通过气化装置气化后，经调压、计量、加臭等工序送入燃气管网。应用于lng气化站中最常见地为空温式气化器，冰冷的液态天然气通过空温式气化器中气化后就变成气态的气体。
空温式气化器是一种表面空气换热器，内部被实施为翅管结构。通常来说，空温式气化器在工作时，温度约-150℃的液化天然气lng进入管程，液化天然气lng吸收环境空气热量从而蒸发成气体，并且需要不断地对其进行过热；在此期间，进入气化器内的空气自上而下沿翅片流动，放出热量提供给液化天然气lng。此时，由于气化器的大量吸热，气化器周围温度会急剧降低，空气中的大量水分在气化器表面结霜、结冰、结露，从而导致气化器发生结冰等现象。
而一旦气化器发生结冰等现象，会间接或直接地引发一些问题。其一，气化器发生结冰就意味着该气化器的换热效率将大幅度下降，并且在实际应用过程中，当某一气化器由于由于结冰而换热效率降低时，该组气化器需要停止使用并进行化冻，以恢复换热能力，在该气化器的化冻阶段，就需要投入另一气化器，这样就意味着lng气化站需要设置多台气化器，不仅仅增加了气化站的制作成本也增大了其占地面积。
其二，气化器表面的冻冰在化冻过程中会融化形成冰水，在重力作用下所述冰水流到气化器基础支墩表面，可能会在气化器表面二次结冰。也就说，气化器的化冻本身就是一件低效率的事情。
其三，伴随气化器的工作和化冰，气化器长期处于一种冻融循环的状态中。由于气化器支墩一般都采用钢筋混凝土结构，其表面存在着大量的气泡及细小的裂缝。故当冰融化成水时，水大量存在于气泡及裂缝中，而当气化器再运行，温度下降，这些水将结冰并体积膨胀，进一步加大裂缝。周而复始将导致混凝土慢慢开裂并剥落，而支墩里的钢筋失去混凝土的保护也将锈蚀，这大大降低了气化器基础的安全性。
当然，现有技术中针对气化器的保温也有采取一定的措施，比如夹套水加热，设备管道周围捆扎伴热带加上简单的保温层，在设备外搭设大棚等，但这些措施的保温效果都不好，也就说，现有技术的气化器的抗冻性能依旧不能满足实际生活生产的需要。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一抗冻lng气化器及其制造方法，其中所述抗冻lng气化器具有良好的抗冻性能，可适用于不同环境下使用并保持良好的换热性能。
本发明的目的在于提供一抗冻lng气化器及其制造方法，其中所述lng气化器包括本体以及设置于所述本体的多层功能层，所述功能层配合以使得所述抗冻lng气化器具有良好的抗冻性能。
本发明的目的在于提供一抗冻lng气化器及其制造方法，其中所述抗冻lng气化器防水、防冻、防开裂，具有良好的使用性能。
本发明的目的在于提供一抗冻lng气化器及其制造方法，其中所述抗冻lng气化器具有高强度，以延长所述抗冻lng气化器的使用寿命，降低所述抗冻lng气化器的后续维护成本。
本发明的目的在于提供一抗冻lng气化器及其制造方法，其中所述抗冻lng气化器制作成本低下，制作步骤简单易操作，不需要特殊的机械和设备参与制作。
本发明的目的在于提供一抗冻lng气化器及其制造方法，其中所述抗冻lng气化器制造方法可被适用于多类型气化器，换言之，所述抗冻lng气化器的适用范围广。
本发明的目的在于提供一抗冻lng气化器及其制造方法，其中所述抗冻lng气化器制造方法简单易操作，不需要额外负责的设备即可制造所述抗冻lng气化器，并且由此制备形成的抗冻lng气化器具有良好的抗冻性。
为了实现以上任一发明目的，本发明提供一抗冻lng气化器及其制造方法，其中所述一种抗冻lng气化器，所述抗冻lng气化器包括：
气化器支墩，其中所述气化器支墩表面形成所述缝隙，并且所述气化器支墩的暴露端暴露在空中；
防水层，所述防水层铺设于所述气化器支墩的所述暴露端表面，其中所述防水层由防水材料涂抹于所述气化器支墩表面形成，并且所述防水层填充所述缝隙；以及
保温层，所述保温层铺设于所述防水层的外表面，其中所述保温层由保温材料制备而成。
在一些实施例中，所述防水材料被实施为一硅烷分子材料，所述硅烷分子材料与所述气化器支墩表面的介质材料发生化学反应，形成所述防水层，其中所述介质材料被实施为水和酸碱分子的组合。
在一些实施例中，所述防水材料被实施为gj-921高效自然渗透型防水剂。
在一些实施例中，所述保温材料选自酚醛树脂材料，酚醛泡沫材料的一种或其组合。
在一些实施例中，所述抗冻lng气化器另外包括保护层，所述保护层设置于所述保温层的外围。
在一些实施例中，所述保护层被实施为铝材。
在一些实施例中，所述防水层的面积不小于所述暴露层对应的暴露面积，所述保温层的面积不小于所述防水层的暴露面积。
根据本发明的另一方面，本发明提供一种抗冻lng气化器的制造方法，包括以下步骤:
s1:准备至少一气化器支墩,其中所述气化器支墩的暴露端暴露于外界环境；
s2:在所述气化器支墩的所述暴露端表面涂抹防水材料,静置一段时间,形成防水层；以及
s3：在所述防水层外涂抹保温材料，形成所述保温层。
在一些实施例中，其中所述防水材料被实施为一硅烷分子材料，所述硅烷分子材料与所述气化器支墩表面的介质材料发生化学反应，形成所述防水层，其中所述介质材料被实施为水和酸碱分子的组合，其中所述保温材料选自酚醛树脂材料，酚醛泡沫材料的一种或其组合。
在一些实施例中，进一步包括以下步骤：
s4:在所述保温层外面设置保护层。
附图说明
图1是根据本发明的一实施例的抗冻lng气化器的结构示意图。
图2是根据本发明的所述抗冻lng气化器的局部放大图。
图3是根据本发明的所述抗冻lng气化器的抗冻原理示意图。
图4是根据本发明的所述抗冻lng气化器的制造过程示意图。
图5是根据本发明的一实施例的抗冻lng气化器制造方法的方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
图1是根据本发明的一实施例的抗冻lng气化器的结构示意图，如图所示，所述抗冻lng气化器包括气化器支墩10，以及依次设置于所述气化器支墩10的防水层20，保温层30以及保护层40，其中所述防水层20铺设于所述气化器支墩10的外表面以有效防止外部水分进入所述气化器支墩10，所述保温层30铺设于所述防水层20的外表面以起到隔热保温的作用，所述保护层40设置于所述防水层20以及所述保温层30的外围以保护整体结构。
具体而言，所述气化器支墩10具有与大部分类型的气化器支墩相类似的结构，故在此不再用过多内容进行阐述，本发明提供的所述抗冻lng气化器的特点在于所述气化器支墩10外表面铺设多层功能层，所述功能层配合工作以使得所述抗冻lng气化器具有良好的抗冻性，从而可在实际使用过程中保持良好的使用性能。
当所述气化器支墩10被适用于气化液化气lng时，所述气化器支墩10的工作原理如下：温度约-150℃的液化天然气lng进入所述气化器支墩10内，液化天然气lng吸收环境空气热量从而蒸发成气体，并且需要不断地对其进行过热；在此期间，进入所述气化器支墩10内的空气自上而下流动，并放出热量以提供给液化天然气lng。
目前最常适用于lng气化站的气化器主要为空温式气化器，空温式气化器是利用空气自然对流加热低温lng使其气化成常温气体的换热设备。其由铝翅片管按一定的间距连接而成，一般是单程式；为了增大空气侧的换热面积，在换热管的外侧加装星形翅片，目前最常用的是8翅片结构。当然熟悉该项技术的人应该明白，本发明提供所述抗冻lng气化器包括但不限于空温式气化器，所述抗冻lng气化器制造方法也包括但不限于空温式气化器的制造。
另外，由于气化器的大量吸热，气化器周围温度会急剧降低，空气中的大量水分在气化器表面结霜、结冰、结露，从而导致气化器发生结冰等现象。这样会直接或间接引发系列问题，本发明提供解决这些现实技术缺陷的方案。
如图1所示，所述气化器支墩10的嵌入端被嵌入到设备或者地表内，暴露端暴露于空中以使得液化天然气lng可与外界环境发生有效地热交换。此时，所述气化器支墩10的所述暴露端在使用过程中，会被冰冻，以影响所述气化器支墩10的使用效果。当然，所述嵌入端和所述暴露端为相对而言。
所述气化器支墩10的所述暴露端形成至少一缝隙11，或者说，所述气化器支墩10的外表面形成所述缝隙11，其中部分所述缝隙11是由于所述气化器支墩10在制作过程中引起，故是不可避免的。然而在实际应用中，由于所述气化器支墩10长期处于一种冻融循环的状态中，当冰融化成水时，水会大量存在于所述缝隙11中，而当所述气化器支墩10再运行，温度下降，这些水将结冰并体积膨胀，进一步加大所述缝隙11。周而复始地，将导致所述气化器支墩10的材料慢慢开裂并剥落，而支墩里的钢筋失去混凝土的保护也将锈蚀，这大大降低了所述气化器支墩10使用的安全性。
值得一提的是，在本发明的一实施例中，所述气化器支墩10通过混黏土材料100制备而成，当然，这仅仅作为一种具体实施方式，而不作为本发明的限制。气化器支墩的混凝土强度不小于c30，并按照受力要求配置钢筋，保护层厚度40mm。
为了防止水分流入所述气化器支墩10，所述气化器支墩10的外表面设置所述防水层20，其中所述防水层20覆盖住所述气化器支墩10的所述暴露端，以防止外端水分通过所述暴露端进入到所述气化器支墩10内，值得注意的是，优选地，所述防水层20的覆盖面积不小于所述暴露端对应的外表面面积。所述防水层20覆盖在所述气化器支墩10的外表面，更特别地是，所述防水层20堵塞所述缝隙11，以防止所述缝隙11内堵水并冰冻的现象的出现。
具体情况如图2和图3所示，图2是根据本发明的所述所述抗冻lng气化器的局部放大图，图3是所述抗冻lng气化器的防水原理示意图。所示气化器支墩10接触于外表面的材质包括水分子和酸碱分子，所述防水层20由防水材料200而成，其中所述防水材料200包括硅烷分子。
当所述防水材料200铺设于所述气化器支墩10的外表面时，所述硅烷微分子通过所述气化器支墩10的外表面与水分和酸碱物质发生化学反应，从而生成深层面的羟基团，其中羟基团与基材形成永久坚固的所述防水层20。特别值得一提的是，所述防水材料200可落入所述缝隙11内，以和所述缝隙11内的水和/或酸碱分子发生化学反应，从而生成所述防水层20，其中所述防水层20能够弥补所述缝隙11并且具有透气性，有效防止所述气化器支墩10由于渗水、日照、酸雨的侵蚀，而引发混凝土及内部钢筋的腐锈、疏松、剥落、霉变。
不仅如此，所述防水材料200不仅可提前形成所述防水层20于所述气化器支墩10表面，当所述气化器支墩10投入实际使用时，所述防水材料200依旧可通过以上提到的反应原理消化所述水分子，并进一步形成所述防水层20。
换言之，首先先铺设所述防水材料200于所述气化器支墩10的外表面，所述防水材料200与所述气化器支墩10的外表面上的水分和酸碱分子发生反应，产生所述防水层20。在所述抗冻lng气化器的实际使用过程中，所述防水材料200和不慎落到所述气化器支墩10外表面的水分进行反应进一步形成所述防水层20,以此方式进一步地提高所述抗冻lng气化器的防水性。
在本发明的一具体实施例中，所述的混凝土外刷gj-921高效自然渗透型防水剂。gj-921防水剂是一种高效自然渗透型防水剂。也就说，在本发明的一具体实施例中，所述防水材料200被实施为gj-921防水剂。关于所述gj-921防水剂的具体使用说明详见所述gj-921防水剂的使用说明书。
所述防水层20铺盖于所述气化器支墩11表面以起到防水的作用，进一步地，在所述防水层20的外表面另外铺设所述保温层20。由上而知，仅仅只有所述防水层20还不足以使得所述抗冻lng气化器具有良好的抗冻性，所述防水层20可防止所述抗冻lng气化器在冻结化融的过程中，外端的水分流入所述气化器支墩11内以造成所述气化器支墩11的损坏。所述保温层30的存在可以用来保温，以阻止所述抗冻lng气化器运行时产生的低温被传到所述气化器支墩10，以此方式，可防止所述气化器支墩10被低温影响而性能收到损坏。
其中所述保温层30覆盖住所述防水层20的外表面，值得注意的是，优选地，所述保温层30的覆盖面积不小于所述防水层20对应的外表面面积，此时，所述防水层20以三明治地形式被夹层于所述保温层30以及所述气化器支墩11之间。当然，在一些实施例中，所述保温层30被夹层于所述防水层20以及所述气化器支墩10之间形成所述抗冻lng气化器。
在本发明的实施例中，所述保温层30由保温材料制备而成，在本发明的实施例中，所述保温材料被实施为酚醛树脂材料，或者酚醛泡沫材料。其中酚醛泡沫材料属于高分子有机硬质铝箔泡沫产品，是由热固性酚醛树脂发泡而成，具有轻质、防火、遇明火不燃烧、无烟、无毒、无滴落，使用温度范围围广(-196～+200℃)等优点，在低温环境下不收缩、不脆化，是暖通制冷工程理想的绝热材料。并且由于酚醛泡沫闭孔率高，则导热系数低，隔热性能好，并具有抗水性和水蒸气渗透性，是理想的保温节能材料。当然，所述保温材料可被实施为泡沫等其他材料，本发明所涉及的酚醛树脂材料仅仅作为优选方案。由于酚醛具有苯环结构，所以尺寸稳定，变化率<1％。且化学成分稳定，防腐抗老化，特别是能耐有机溶液、强酸、弱碱腐蚀。
另外，在一些实施例中，所述抗冻lng气化器外设置所述保护层40，其中所述保护层40保护所述抗冻lng气化器，以进一步防止所述lng气化器在冻融循环作用下出现开裂、剥落等现象。与上相同的是，所述保护层40的覆盖面积不小于被覆盖的物体的表面面积，以此方式更好地保护所述抗冻lng气化器。
值得一提的是，所述保护层40可被实施为任意保护物，比如所述保护层40可被实施为一棚体结构，一塑料膜、一箱体等等，其中所述保护层40不仅仅可进一步地保温所述抗冻lng气化器，防止外端水分进入所述抗冻lng气化器，从而提高所述抗冻lng气化器的抗冻性能以及换热性能，另外，所述保护层40可保护所述保温层30和/或所述防水层20材质不受损坏，以进一步地提高所述抗冻lng气化器的使用寿命。
在一些实施例中，所述抗冻lng气化器进一步包括一二次灌浆层50，所述二次灌浆层50保证所述抗冻lng气化器更加平稳地嵌入到地表或者设备内部，在此不再赘述所述二次灌浆层50的功能。
如图4所示，根据本发明的所述抗冻lng气化器的制造过程示意图被展示。所述抗冻lng气化器的制备过程如下所示：
首先，先准备至少一气化器支墩10，其中所述气化器支墩10可被实施为空温式气化器或其他气化器，本发明在这方面不受限制。所述气化器支墩10的嵌入端被嵌入到地表面或设备内部，所述暴露端暴露于空中。
其次，在所述气化器支墩10表面涂抹防水材料200，其中所述防水材料200与所述气化器支墩10的表面发生化学反应，静置一段时间后以形成所述防水层20。一般而言，所述防水材料在5日之后自然风干达到最佳防护效果。
随后，在所述防水层20的基础上再涂抹保温材料，以形成保温层40。所述保温层40被实施为酚醛泡沫材料，由于酚醛具有苯环结构，所以尺寸稳定，变化率<1％。且化学成分稳定，防腐抗老化，特别是能耐有机溶液、强酸、弱碱腐蚀。
最后，为了保险起见，可在所述保温层40外再形成所述保护层50，其中所述保护层50可被实施为1.2mm的铝板，以起到进一步保护所述抗冻lng气化器的作用。
根据本发明的另一方面，本发明提供一抗冻lng气化器的制造方法，其中所述抗冻lng气化器的制造方法包括以下步骤：
s1:准备至少一气化器支墩,其中所述气化器支墩的暴露端暴露于外界环境；
s2:在所述气化器支墩的所述暴露端表面涂抹防水材料,静置一段时间,形成防水层；以及
s3：在所述防水层外涂抹保温材料，形成所述保温层。
值得一提的是，所述抗冻lng气化器的制造方法另外包括以下步骤：
s4:在所述保温层表面外设保护层。
其中所示气化器支墩接触于外表面的材质包括水分子和酸碱分子，所述防水层由防水材料而成，其中所述防水材料包括硅烷分子。所述防水材料被实施为当所述防水材料铺设于所述气化器支墩的外表面时，所述硅烷微分子通过所述气化器支墩的外表面与水分和酸碱物质发生化学反应，从而生成深层面的羟基团，其中羟基团与基材形成永久坚固的所述防水层。
特别值得一提的是，所述防水材料可落入所述气化器支墩表面的缝隙内，以和所述缝隙内的水和/或酸碱分子发生化学反应，从而生成所述防水层，其中所述防水层能够弥补所述缝隙并且具有透气性，有效防止所述气化器支墩由于渗水、日照、酸雨的侵蚀，而引发混凝土及内部钢筋的腐锈、疏松、剥落、霉变。
所述保温层30由保温材料制备而成，在本发明的实施例中，所述保温材料被实施为酚醛树脂材料，或者酚醛泡沫材料。其中酚醛泡沫材料属于高分子有机硬质铝箔泡沫产品，是由热固性酚醛树脂发泡而成，具有轻质、防火、遇明火不燃烧、无烟、无毒、无滴落，使用温度范围围广(-196～+200℃)等优点，在低温环境下不收缩、不脆化，是暖通制冷工程理想的绝热材料。并且由于酚醛泡沫闭孔率高，则导热系数低，隔热性能好，并具有抗水性和水蒸气渗透性，是理想的保温节能材料。当然，所述保温材料可被实施为泡沫等其他材料，本发明所涉及的酚醛树脂材料仅仅作为优选方案。由于酚醛具有苯环结构，所以尺寸稳定，变化率<1％。且化学成分稳定，防腐抗老化，特别是能耐有机溶液、强酸、弱碱腐蚀。
所述保护层40可被实施为任意保护物，比如所述保护层40可被实施为一棚体结构，一塑料膜、一箱体等等，其中所述保护层40不仅仅可进一步地保温所述抗冻lng气化器，防止外端水分进入所述抗冻lng气化器，从而提高所述抗冻lng气化器的抗冻性能以及换热性能，另外，所述保护层40可保护所述保温层30和/或所述防水层20材质不受损坏，以进一步地提高所述抗冻lng气化器的使用寿命。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。