一种可调温式氮气加热器

本实用新型涉及船舶预冷加注技术领域，具体涉及一种可调温式氮气加热器。

背景技术：

由于lng燃料船舶燃料舱在进行预冷加注之前需要对燃料舱进行干燥惰化(露点≤-40℃，含氧量≤2％)，而干燥惰化一般采用常温氮气，但是由液氮直接气化而来的氮气温度较常温稍低，为防止燃料舱在干燥惰化过程中由于氮气温度较低产生水汽凝结，故需要对干燥惰化的氮气进行加热以达到干燥惰化的要求。目前类似的用于实现对船舶lng燃料舱干燥惰化以及后期开舱升温的氮气温度要求的设备，只固定应用于燃气站或lng燃料船专用加注码头内天然气加热，一般只能获得固定温度的氮气。对于当lng燃料船舶移动时在非专用加注站进行加注时，只能应用于固定式站点内的燃气加热设备则无法使用，因此需要对设备进行重新设计制造。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种可调温式氮气加热器，根据温升选定加热装置的数量达到调节氮气温度的目的，该加热器能移动式应用于lng燃料船舶燃料舱的干燥惰化及开舱升温。

为达成上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种可调温式氮气加热器，包括水箱、连通于水箱的进气管道和出气管道、设置在水箱内的氮气盘管，以及自控系统；所述进气管道的出口端贯穿水箱上底面后延伸至水箱底部，所述出气管道的入口端自水箱内底部向上贯穿水箱上底面后延伸至水箱外部；所述氮气盘管设置为沿水箱高度方向延伸的螺旋结构，所述氮气盘管一端连接于进气管道的出口端、另一端连接于出气管道的入口端；所述自控系统包括若干加热装置、第一温度检测装置和自控中心，自控中心分别电连接于加热装置和第一温度检测装置；所述加热装置自水箱外侧贯穿水箱侧壁后伸入水箱内，所述加热装置伸入水箱内的部分浸没于水箱内的存水，用于加热水箱内存水；所述第一温度检测装置设置在进气管道上，用于检测进气管道中换热前的氮气温度；所述自控中心用于根据预期出气管道中的氮气温度与第一温度检测装置检测的温度差值，控制开启一个或多个加热装置；实现对氮气温度可调式加热，满足lng燃料船舶燃料舱的干燥惰化及开舱升温需求。

进一步的，可调温式氮气加热器还包括撬座，通过撬座实现加热器的移动。所述撬座包括底座支架和设置在底座支架底部的行走机构；所述底座支架设置在水箱底部并连接于水箱，设计为由相互垂直的金属杆在水平方向交错连接的金属网格结构；所述底座支架靠近水箱侧至少设置有两个支撑结构，所述支撑结构垂直连接于底座支架，并且一支撑结构支撑连接于进气管道、另一支撑结构支撑连接于出气管道。

进一步的，所述水箱侧壁贯穿设置有加热装置安装口，加热装置选用电加热管，电加热管自加热装置安装口连接于水箱；所述加热装置安装口采用密封结构密封。

进一步的，所述加热器管程的工作温度为0～70℃，加热器壳程的工作温度为-19℃～100℃。

进一步的，所述加热器管程上设置有第一压力检测装置，所述第一压力检测装置安装在水箱外部；所述出气管道上设置有第二压力检测装置；所述第一压力检测装置和第二压力检测装置分别电连接于自控中心，分别用于获取加热器管程和壳程的工作压力；所述自控中心内预设有加热器管程和壳程工作压力的阈值，当自控中心经第一压力检测装置和第二压力检测装置获取的加热器管程或壳程的工作压力超过阈值，自控中心发出警报。

进一步的，所述进气管道、出气管道沿水箱高度方向对称布置在水箱外侧；所述进气管道的入口端、出气管道的出口端分别设置为沿水箱高度方向的l型结构，所述支撑结构连接于l型结构的底部。

进一步的，所述自控系统还包括设置在进气管道上的电磁阀和设置在出气管道上的第二温度检测装置，所述电磁阀和第二温度检测装置分别电连接于自控中心；所述电磁阀用于调节进气管道中氮气流量，所述第二温度检测装置用于检测出气管道中换热后的氮气温度；所述自控中心用于根据第二温度检测装置检测的换热后氮气温度与预期出气管道中的氮气温度的差值微调电磁阀的开度。

进一步的，所述加热装置的数量至少为2个。

由以上技术方案可知，本实用新型的技术方案提供的可调温式氮气加热器，获得了如下有益效果：

1)本实用新型提供了一种新式结构的可调温式氮气加热器，根据需要的氮气温度控制启动一个或多个加热装置实现不同温度氮气的获得，因此能用于lng燃料船舶燃料舱的干燥惰化及开舱升温对不同温度氮气的需求，不会在干燥惰化过程中出现由于氮气温度较低产生水汽凝结的现象。

2)本实用新型公开的加热器设置有撬座，撬座可带动整体可调温式氮气加热器移动，可便携运输，因此能移动式应用在lng燃料船舶在非专用加注码头移动加注的过程中。

3)本实用新型还通过监测出气管道中温度微调进气管道中氮气流量，实现对出气管道中氮气温度的微调，实现在增减一个加热装置无法达到预期出口温度时的细微调整，确保出气管道出口端氮气温度的精准。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型管口方位图。

图中，各标记的具体意义为：

1-水箱，1.1-注水口，1.2-排水口，1.3-加热装置安装口，2-氮气盘管，3-进气管道，4-出气管道，5-撬座。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

基于现有技术中氮气加热器主要是在燃气站或lng燃料船专用加注码头内，为固定式结构，并且一般对于lng燃料船舶只能在其位于专用加注码头进行预冷加注时使用，当lng燃料船舶在非专用加注码头进行加注时，固定式的氮气温度和结构均无法满足船舶燃料舱的干燥惰化及开舱升温需求；本实用新型旨在提出一种可调温式氮气加热器，出口氮气温度可调，结构使用方便，充分满足lng燃料船舶在非专用加注码头加注时的需求。

下面结合附图所示，对本实用新型的可调温式氮气加热器作进一步具体介绍。

结合图1和图2所示，可调温式氮气加热器包括水箱1、安装在水箱1内的氮气盘管2，连通于水箱1的进气管道3和出气管道4、以及自控系统。结合图示，水箱1设置为圆柱形，水箱1顶部设置有注水口1.1，水箱1底部设置有排水口1.2，水箱1内有存水，存水的高度通过在水箱1上设置水位计测定，水量过少时补充。进气管道3的出口端贯穿水箱1上底面后延伸至水箱1底部，出气管道4的入口端自水箱1内底部向上贯穿水箱1上底面后延伸至水箱1外部，氮气盘管2设置为沿水箱高度方向延伸的螺旋结构，氮气盘管2一端连接于进气管道3的出口端、另一端连接于出气管道4的入口端。通过将氮气盘管2的进气口设置在水箱底部，当对存水的加热装置安装在水箱1底部时，有助于氮气盘管3内氮气与水箱1存水的充分换热。

自控系统包括若干加热装置、第一温度检测装置和自控中心，自控中心分别电连接于加热装置和第一温度检测装置；加热装置可设置为电加热管，电加热管自水箱1外侧贯穿水箱1侧壁后伸入水箱1内，并且伸入水箱1内的部分浸没于水箱1内的存水中，在开启加热的状态下对水箱1内存水加热。第一温度检测装置设置在进气管道3上，用于检测进气管道3中换热前的氮气温度。自控中心用于根据预期出气管道4中的氮气温度与第一温度检测装置检测的温度差值，控制开启一个或多个加热装置。即当温升较小，可只打开一个加热装置对氮气盘管2内的低温氮气水浴加热；当温升较高，可打开多个加热装置同时对存水进行加热，快速将存水升温，再水浴加热氮气盘管2内的低温氮气，升温速度快，热损耗少。相较于现有技术中只能有固定的出口温度的氮气换热器，能在出气管道4出口端获得不同温度的氮气，能满足lng燃料船舶燃料舱的干燥惰化及开舱升温时对不同温度氮气的需求。

附图所示的实施例中，自控系统中加热装置的数量至少为2个，在自控中心的作用下可以单个启动工作，也可以同步启动工作。加热装置在水箱1的安装是通过在水箱1侧壁设置加热装置安装口1.3实现的，加热装置安装口1.3贯穿水箱1侧壁，加热装置安装口1.3的数量与加热装置的数量一一对应，并且在加热装置安装后，加热装置安装口1.3要采用密封结构密封。例如，将电加热管固定在密封塞上，当密封塞密封加热装置安装口1.3时，同步将电加热管深入水箱1内。

本实用新型公开的可调温式氮气加热器还进一步可应用于lng燃料船舶移动时在非专用加注码头加注的情况，能即时便携运输至当前船舶加注码头提供不同温度氮气。可调温式氮气加热器还设置了撬座5，水箱1设置在撬座5上，即撬座和水箱1整体构成可移动运输的氮气加热撬。具体为，撬座5包括底座支架和设置在底座支架底部的行走机构；底座支架设置在水箱1底部，连接于水箱1。底座支架靠近水箱1侧至少设置有两个支撑结构，支撑结构垂直连接于底座支架，并且一支撑结构支撑连接于进气管道3、另一支撑结构支撑连接于出气管道4，支撑结构用于避免水箱在进气管道3和出气管道4的作用下翻倒。实施例中，为了便于氮气加热撬的运输，将底座支架设置为由相互垂直的金属杆在水平方向交错连接的金属网格结构，在保证底座支架强度的条件下，减轻氮气加热撬整体质量，而便于运输。行走机构可选用多个钢珠、滚轮或轮胎等组成的滚动式结构，便于人力推动。

图1所示的实施例中，进气管道3、出气管道4沿水箱1高度方向对称布置在水箱1外侧，进气管道3的入口端、出气管道4的出口端分别设置为沿水箱1高度方向的l型结构；支撑结构设置为若干对应平行的金属杆，金属杆远离底座支架的端部连接于l型结构的底部。

基于lng燃料船舶燃料舱进行干燥惰化及开舱升温需要的氮气温度在0～70℃之间，因此本实施例公开的加热器管程的工作温度为0～70℃，其加热器壳程的工作温度为-19℃～100℃。另外，为了防止可调温式氮气加热器在使用时出现压力集中的现象，加热器管程上设置有第一压力检测装置，第一压力检测装置安装在水箱1外部，例如安装在水箱1顶部；出气管道4上设置有第二压力检测装置。第一压力检测装置和第二压力检测装置分别电连接于自控中心，分别用于获取加热器管程和壳程的工作压力，即氮气盘管2中的氮气压力和出气管道4中氮气压力。自控中心内预设有加热器管程和壳程工作压力的阈值，当自控中心经第一压力检测装置和第二压力检测装置获取的加热器管程或壳程的工作压力超过阈值，自控中心发出警报。防止加热器在高压下工作，存在安全隐患。

为了进一步提高出气管道4出口端氮气温度的准确度，本实用新型公开的可调温式氮气加热器还进一步具有温度精密微调单元。具体为，自控系统还包括设置在进气管道3上的电磁阀和设置在出气管道4上的第二温度检测装置，电磁阀和第二温度检测装置分别电连接于自控中心，其中，电磁阀用于调节进气管道3中氮气流量，第二温度检测装置用于检测出气管道4中换热后的氮气温度；自控中心根据第二温度检测装置检测的换热后氮气温度与预期出气管道4中的氮气温度的差值微调电磁阀的开度。例如，当出气管道4出口温度过低，增大一个加热装置出口温度过高，此时无法达到预期出口温度，则可以在不增加加热装置的前提下，减少进入氮气盘管2的低温氮气的量，以达到提高出气管道4出口氮气温度的效果。同理，在出气管道4出口温度过高时，在压力允许的前提下，可通过增大进入氮气盘管2的低温氮气的量，达到降低出气管道4出口氮气温度的效果。

本实用新型公开的可调温式氮气加热器，通过对温升的预定来开启一个或多个加热装置达到调节出气管道4出口氮气温度的效果，满足lng燃料船舶燃料舱的干燥惰化及开舱升温对不同温度氮气的需求，并且通过可移动式的撬座5，实现可调温式氮气加热器在非专用加注码头的移动安装，适配于lng燃料船舶移动加注的发展要求。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。