一种介质参与性辐射加热气化装置的锚型导板改良结构的制作方法

本发明属于油气加热装置技术领域，涉及一种在天然气供应流程中对天然气及lng进行加热气化的装置，尤其涉及一种介质参与性辐射加热气化装置的锚型导板改良结构。

背景技术：

天然气是优质高效、绿色清洁的低碳能源，是有效治理大气雾霾、推进能源大转型的关键。而天然气开发利用的关键技术及先进装备的研发，是保证天然气安全平稳供应，实现天然气产业健康有序可持续发展的关键。

通常从气井开采出来的原气，除含有可燃烃类气体外，还有少量的水蒸气。在天然气的开采和长途输送中，由于温度过低会导致水合物析出，从而堵塞井筒、管道、阀门和设备，严重时甚至会造成停产和发生危险，为防止这种现象的发生，在井口、计量站、接转站等处要设置大量天然气加热防冻设备。在天然气应用过程中，往往需要对其减压，当压降较大时会导致天然气温降过大，也需要设置加热设备；燃气电厂为了满足燃烧需要或提高效率等工艺要求，常设置加热设备对燃料气进行加热。此外，液化天然气(lng)是-162℃的低温流体，只有将其加热气化并恢复到常温以后才能作为民用燃气或工业用气，故在lng输配应用系统中也必然会用到大量加热气化设备。

通常，天然气加热气化采用中间载热介质间接加热的方式。其结构为，在卧式大筒体内布置火筒、烟气管束等加热受热面和多回程对流管束等冷却受热面，筒内充注中间载热介质作为加热和冷却受热面之间的传热媒介，帮助冷热两种流体达到传热的目的。通常，加热和冷却受热面以大筒体圆截面中心轴呈轴对称布置，火筒和烟管束位于水平轴的下方，对称布置于垂直轴的左右侧；多回程对流管束位于水平轴的上方，各回程也对称布置于垂直轴的左右侧。

燃料在火筒内燃烧，释放化学能，燃烧后的烟气流经火筒和烟气管束，最后经烟囱排出。燃烧后的高温烟气以辐射与对流的方式将热量传递给火筒和烟气管束的壁面，然后加热中间载热介质。对流管束位于加热炉的上方，浸于中间载热介质中。被加热天然气在对流管束内流动，以强制对流换热的方式吸收热量，使温度升高。显然，中间载热介质与火筒、烟气管束和对流管束的传热形式是影响天然气加热气化热效率的关键。

由于对加热气化机理认识的欠缺，现有研究和应用技术只针对介质的对流传热流场，而完全忽视了介质参与性辐射的存在。据此提出的各种结构，对于解决常规布置形式不利于形成有效传热流场的缺陷，效果非常有限，有时甚至还会人为削弱了介质参与性辐射量，导致天然气加热气化效率降低、启动慢、能耗高等问题。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种介质参与性辐射加热气化装置的锚型导板改良结构。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种介质参与性辐射加热气化装置的锚型导板改良结构，包括在卧式大筒体内以大筒体横截面上经过轴心的水平轴为对称轴，一下一上对称布置的加热流道和冷却流道，加热流道由布置于大筒体横截面上经过轴心的竖直轴两侧的火筒和烟气管束构成，冷却流道由布置于大筒体横截面上经过轴心的竖直轴两侧的前冷却流道和后冷却流道构成，大筒体与加热流道和冷却流道的管壁之间的空间用于填充中间载热介质，前冷却流道和后冷却流道之间具有竖直设置的锚型导板。

优选地，所述的锚型导板由竖直平板和连接于竖直平板底端的圆弧状锚型部组成。

在前冷却流道和后冷却流道之间，垂直设置锚型导板。沿流道设置锚型导板的垂直挡板部分，有效阻挡了多回程对流管束之间由于温差而产生的局部流动对冲，而锚型导板的圆弧状锚型部引导组织吸收了下方加热流道内高温烟气热量的中间载热介质向上流动，经过上方冷却流道放热后回流，弧状结构使大筒体内的热流场更顺畅均匀，保证上下流道间流动通道通畅的同时，介质参与性辐射也得到不同程度的增强，消除原有技术虽能使热流场得到一些改善但也人为阻挡并削弱了介质参与性辐射的缺陷，热交换充分，从而提高了耦合传热效率，降低能耗，经测试可以取得更好的加热气化效果。

优选地，所述的锚型导板沿大筒体轴向分割为多块。考虑到轴向长度方向上介质的流动分布，以及锚型导板的刚性，因此，沿轴向将锚型导板分割成多块，以利于制作加工和使用方便。

优选地，所述的锚型导板的高度和弧状尺寸随实际使用场合进行调整。针对不同种类介质及大筒体尺寸，调整锚型导板的高度、长度及圆弧尺寸，从而获得更好的耦合传热效果。

优选地，所述的竖直平板顶端以焊接方式与大筒体内侧壁顶部相接，圆弧状锚型部悬空。竖直平板顶端以焊接方式与大筒体内侧壁连接，加工简单，使用可靠，故障少。

优选地，所述的火筒和前冷却流道位于大筒体横截面上经过轴心的竖直轴的同一侧。

优选地，所述的冷却流道为多回程对流管束，前冷却流道由一下一上设置的第一回程管束和第二回程管束构成，后冷却流道由一上一下设置的第三回程管束和第四回程管束构成。

优选地，火筒和烟气管束对称布置于大筒体横截面上经过轴心的竖直轴两侧，前冷却流道和后冷却流道对称布置于大筒体横截面上经过轴心的竖直轴两侧。

与现有技术相比，本发明具有十分突出的特点和显著的优越性：

(1)加热气化效率可提高约3.5-4.2％，尤其适合黏性较大的介质，例如乙二醇，所产生的经济效益是可观的。

(2)结构简单，投资小，效益明显，可在短期内回收装置的投入，极易推广使用。

附图说明

图1为介质参与性介质参与性辐射加热气化装置二维横截面上加热流道及冷却流道的分布图(a)及局部放大图(b)；

图2为本发明介质参与性辐射加热气化装置的锚型导板改良结构的示意图；

图3为本发明介质参与性辐射加热气化装置的锚型导板改良结构的温度场分布图；

图4为本发明介质参与性辐射加热气化装置的锚型导板改良结构的热流场分布图。

图中，1为大筒体，2为火筒，3为烟气管束，4为前冷却流道，41为第一回程管束，42为第二回程管束，5为后冷却流道，51为第三回程管束，52为第四回程管束，6为导板，61为竖直平板，62为圆弧状锚型部。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种介质参与性辐射加热气化装置的锚型导板改良结构，包括在卧式大筒体1内以大筒体1横截面上经过轴心的水平轴为对称轴，一下一上对称布置的加热流道和冷却流道，加热流道由布置于大筒体1横截面上经过轴心的竖直轴两侧的火筒2和烟气管束3构成，冷却流道由布置于大筒体1横截面上经过轴心的竖直轴两侧的前冷却流道4和后冷却流道5构成，大筒体1与加热流道和冷却流道的管壁之间的空间用于填充中间载热介质，前冷却流道4和后冷却流道5之间具有竖直设置的锚型导板6。

本实施例中，锚型导板6由竖直平板61和连接于竖直平板61底端的圆弧状锚型部62组成。竖直平板61顶端以焊接方式与大筒体1内侧壁顶部相接，圆弧状锚型部62悬空。锚型导板6沿大筒体1轴向分割为多块。锚型导板6的高度和弧状尺寸随实际使用场合进行调整。针对不同种类介质及大筒体尺寸，调整锚型导板的高度、长度及圆弧尺寸，从而获得更好的耦合传热效果。本实施例优选火筒2和前冷却流道4位于大筒体1横截面上经过轴心的竖直轴的同一侧。火筒2和烟气管束3对称布置于大筒体1横截面上经过轴心的竖直轴两侧，前冷却流道4和后冷却流道5对称布置于大筒体1横截面上经过轴心的竖直轴两侧。本实施例中冷却流道为多回程对流管束，前冷却流道4由一下一上设置的第一回程管束41和第二回程管束42构成，后冷却流道5由一上一下设置的第三回程管束51和第四回程管束52构成。

具体地：

如图1和2所示，在长度2600毫米，直径1320毫米的大筒体1内，加热流道和冷却流道采用对称排布，水平和垂直加热面之间的距离b1和b2分别为540毫米和510毫米。火筒直径d2为325毫米。烟气管束3由24根直径42毫米的管子组成，管间距为68毫米。对流管束由9根直径38毫米的小圆管组成，来回四个管程，管间距b3和b4分别为90毫米和65毫米，角度为60°。

由图3和图4所示，当介质为乙二醇时，沿大筒体1左侧的冷却流道与右侧的冷却流道之间，设置高度550mm，厚度5.6毫米，弧长170mm的锚型导板，即在左侧第三回程管束51、第四回程管束52和右侧第一回程管束41、第二回程管束42之间设置竖型的锚型导板6，有效阻挡了第一回程管束41、第二回程管束42与第三回程管束51、第四回程管束52温差引发的流动对冲现象，确保上下流道间自然对流换热及辐射通道的通畅，大筒体1内左右两侧的加热和冷却受热面之间分别由于热压和介质参与性辐射的耦合作用，以及锚型导板6的弧状结构，使大筒体内的热流场更顺畅均匀，使介质乙二醇形成左右两个涡流外旋的热流场，从而获得更好的传热效果，可提高加热气化装置效率3.85％。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。