冷热回收用气体气化器及带冷热回收功能的气体气化装置的制作方法

本发明涉及冷热回收用气体气化器及使用该冷热回收用气体气化器的带冷热回收功能的气体气化装置。

背景技术：

以往，已知有一种带冷热回收功能的气体气化装置，前述带冷热回收功能的气体气化装置利用中间介质(丙烷等)使液化天然气(lng)等低温液化气体气化，并且经由中间介质对低温液化气体的冷热能量进行回收。例如，在专利文献1中，公开一种带冷热回收功能的气体气化装置，前述带冷热回收功能的气体气化装置具备气体气化器、中间介质流路、循环泵、冷媒循环回路、冷媒冷却用热交换器，前述气体气化器使用中间介质使低温液化气体气化，前述循环泵被设置于中间介质流路，前述冷媒循环回路供冷媒循环，前述冷媒冷却用热交换器介质中间介质冷却冷媒。

气体气化器具有壳、中间介质、中间介质蒸发用传热管、低温液化气体蒸发用传热管，前述中间介质被填充于壳内，前述中间介质蒸发用传热管通过使液相的中间介质和热源介质热交换来使该中间介质的至少一部分蒸发，前述低温液化气体蒸发用传热管通过使气相的中间介质和低温液化气体热交换来使该低温液化气体气化。中间介质蒸发用传热管被配置于壳内的浸于液相的中间介质的位置。低温液化气体蒸发用传热管被配置于壳内的比液相的中间介质的液面靠上方(气相的中间介质存在的空间)的位置。

中间介质流路是将借助低温液化气体蒸发用传热管液化的中间介质取出至壳的外部来使该中间介质返回至壳内的流路。循环泵将液相的中间介质送向中间介质流路的下游侧。

冷媒冷却用热交换器被连接于中间介质流路及冷媒循环回路。冷媒冷却用热交换器通过使在中间介质流路中流动的中间介质和在冷媒循环回路中循环的冷媒热交换来冷却冷媒，前述中间介质流路存在于气体气化器的壳的外部。即，低温液化气体的冷热能量经由中间介质被冷媒在被设置于壳外的冷媒冷却用热交换器中回收。

在被记载于上述专利文献1的带冷热回收功能的气体气化装置中，作为用于经由中间介质回收低温液化气体的冷热能量的设备，需要中间介质流路、循环泵及冷媒冷却用热交换器，而且它们被设置于壳的外部，构造复杂。因此，难以降低成本。

专利文献1:日本特开2015-10683号公报。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种冷热回收用气体气化器及使用该冷热回收用气体气化器的带冷热回收功能的气体气化装置，其能够通过简单的构造使低温液化气体气化，并且回收该低温液化气体具有的冷热能量。

根据本发明一方案的冷热回收用气体气化器用于使低温液化气体气化，并且回收该低温液化气体的冷热能量，具备壳、中间介质蒸发部、低温液化气体蒸发部、冷媒冷却部，前述壳能够装入中间介质，前述中间介质蒸发部使液相的中间介质和热源介质热交换，由此使该中间介质的至少一部分蒸发，前述低温液化气体蒸发部使在前述中间介质蒸发部蒸发的前述中间介质和低温液化气体热交换，由此使该低温液化气体气化，前述冷媒冷却部被配置于前述壳内，使前述中间介质和冷媒热交换，由此冷却该冷媒。

此外，根据本发明的一方案的带冷热回收功能的气体气化装置具备前述冷热回收用气体气化器、热源介质供给流路、低温液化气体供给流路、低温液化气体回收流路、冷热回收回路，前述热源介质供给流路用于向前述中间介质蒸发部供给前述热源介质，前述低温液化气体供给流路用于向前述低温液化气体蒸发部供给前述低温液化气体，前述低温液化气体回收流路用于回收在前述低温液化气体蒸发部气化的低温液化气体，前述冷热回收回路从在前述冷媒冷却部通过与前述中间介质热交换而被冷却的冷媒回收冷热能量。

附图说明

图1是表示具备本发明的一实施方式的冷热回收用气体气化器的带冷热回收功能的气体气化装置的结构的概况的图。

图2是冷热回收用气体气化器的剖视图。

图3是中间介质蒸发部及冷媒冷却部的俯视图。

图4是冷热回收用气体气化器的变形例的剖视图。

图5是冷热回收用气体气化器的变形例的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，同时对本发明的优选的实施方式进行说明。

在图1中，表示了本发明的一实施方式的带冷热回收功能的气体气化装置。本装置通过使作为低温液化气体的液化天然气(lng)气化来得到天然气(ng)，并且能够回收液化天然气的冷热能量。另外，本装置不限于液化天然气，也能够将乙烯、液化氧、液化氮等低温液化气体气化。

带冷热回收功能的气体气化装置具有冷热回收用气体气化器10、热源介质供给流路32、热源介质排出流路34、低温液化气体供给流路36、低温液化气体回收流路38、冷热回收回路40。

冷热回收用气体气化器10是用于使低温液化气体气化并且回收该低温液化气体的冷热的设备。该冷热回收用气体气化器10具有壳12、中间介质14、中间介质蒸发部e1、低温液化气体蒸发部e2、冷媒冷却部e4。即，该冷热回收用气体气化器10是中间介质式的气化器。在本实施方式中，作为中间介质14使用丙烷。但是，中间介质14不限于丙烷。中间介质14在常温下蒸发且在常用的温度(低温)下不会固化(沸点比大气的温度低的介质)即可。例如，作为中间介质14，除了丙烷以外，也可以使用丙烯、氟烃替代物。

壳12能够装入中间介质14。在壳12内配置有中间介质蒸发部e1、低温液化气体蒸发部e2及冷媒冷却部e4。在本实施方式中，壳12具有圆筒状的主体部12a、被连接于主体部12a的轴向的两端的圆板状的侧板12b。中间介质14被装入该壳12内。

中间介质蒸发部e1通过在壳12内使液相的中间介质14和热源介质热交换来使中间介质14的至少一部分蒸发。如图1及图2所示，中间介质蒸发部e1被配置于壳12内的浸于液相的中间介质14的位置。具体地，中间介质蒸发部e1被配置于比壳12的中心靠下方的位置。在本实施方式中，中间介质蒸发部e1具有多个传热管。这些传热管的一端16a及另一端16b位于壳12外。另外，在图2中，表示多个传热管束的外形。

构成中间介质蒸发部e1的传热管的一端16a被连接于用于向中间介质蒸发部e1内供给热源介质的热源介质供给流路32的连接端部32a，构成中间介质蒸发部e1的传热管的另一端16b被连接于用于从中间介质蒸发部e1排出热源介质的热源介质排出流路34的连接端部34a。在热源介质供给流路32上设置有热源介质泵33。热源介质泵33被驱动，由此热源介质穿过热源介质供给流路32被供给至中间介质蒸发部e1。在中间介质蒸发部e1与液相的中间介质14热交换而被冷却的热源介质被从热源介质排出流路34排出。在本实施方式中，作为热源介质使用海水。但是，热源介质不限于海水。

在热源介质排出流路34上设有开闭阀v1。该开闭阀v1的开度被调整部13调整。调整部13以壳12内的压力(被设置于壳12的压力传感器13a的检测值)被维持在既定范围内的方式调整开闭阀v1的开度。另外，调整部13也可以以压力传感器13a的检测值被维持在既定范围内的方式，不调整开闭阀v1的开度而是调整热源介质泵33的转速。此外，调整部13也可以以壳12内的温度被维持在既定范围内的方式调整开闭阀v1的开度。该情况下，在壳12上，取代压力传感器13a而设置温度传感器，调整部13基于该温度传感器的检测值调整开闭阀v1的开度。

如图2所示，在本实施方式中，中间介质蒸发部e1被支承于支承部件17。支承部件17被支承于将中间介质蒸发部e1浸于液相的中间介质14的位置。支承部件17具有多个支承板，前述多个支承板分别由平板件构成，被配置成在传热管延伸的方向上隔开间隔。支承部件17(各支承板)被固定于壳12的主体部12a的内周面。在支承部件17(各支承板)上，形成有能够将构成中间介质蒸发部e1的各传热管插通的多个插通孔。

低温液化气体蒸发部e2在壳12内使借助中间介质蒸发部e1与热源介质热交换而蒸发的气相的中间介质14与低温液化气体热交换，由此使该低温液化气体气化。详细地说，低温液化气体在低温液化气体蒸发部e2中，受到气相的中间介质14的冷凝热的供给而气化。如图1及图2所示，低温液化气体蒸发部e2被配置于壳12内的比液相的中间介质14的液面靠上方的位置(气相的中间介质14存在的空间)。具体地，低温液化气体蒸发部e2被配置成比壳12的中心靠上方。在本实施方式中，低温液化气体蒸发部e2由多个传热管构成。这些传热管的一端18a及另一端18b位于壳12外。另外，在图2中表示多个传热管的束的外形。

构成低温液化气体蒸发部e2的传热管的一端18a被连接于，用于向低温液化气体蒸发部e2内供给低温液化气体的低温液化气体供给流路36的连接端部36a，构成低温液化气体蒸发部e2的传热管的另一端18b被连接于，用于回收在低温液化气体蒸发部e2处气化的气体的低温液化气体回收流路38的连接端部38a。即，低温液化气体穿过低温液化气体供给流路36被供给至低温液化气体蒸发部e2，在该低温液化气体蒸发部e2处与气相的中间介质14热交换而气化的低温液化气体穿过低温液化气体回收流路38被回收。

在低温液化气体供给流路36上设置有流量调整阀v2。该流量调整阀v2的开度被调整部37调整。调整部37基于在低温液化气体供给流路36流动的低温液化气体的流量(被设置于低温液化气体供给流路36的流量传感器37a的检测值)，调整流量调整阀v2的开度。

在低温液化气体回收流路38上设置有热交换器e3，前述热交换器e3使从低温液化气体蒸发部e2流出的低温液化气体和热源介质热交换，由此将低温液化气体加热(加温)。在本实施方式中，海水作为被供给至热交换器e3的热源介质而被使用。但是，该热源介质不限于海水。另外，作为被供给至热交换器e3的热源介质，也可以使用从在热源介质供给流路32中流动的热源介质部分地分岔的。另外，热源介质温度较高时也可以省略热交换器e3。

冷媒冷却部e4在壳12内使中间介质14和冷媒热交换来将该冷媒冷却。如图1及图2所示，在本实施方式中，冷媒冷却部e4被配置于壳12内的浸于液相的中间介质14的位置(比壳12的中心靠下方)。因此，在冷媒冷却部e4中进行液相的中间介质14和冷媒的热交换。详细地说，在冷媒冷却部e4处，冷媒被液相的中间介质14夺取气化热而被冷却。即，在冷媒和液相的中间介质14之间进行利用中间介质的潜热的热交换。在本实施方式中，作为冷媒，使用盐水。但是，冷媒不限于盐水。

如图2所示，冷媒冷却部e4被支承于支承部件17的冷媒冷却部支承部17a。冷媒冷却部支承部17a将冷媒冷却部e4支承于比中间介质蒸发部e1靠上方且浸于液相的中间介质14的位置。冷媒冷却部支承部17a具有从支承部件17的支承中间介质蒸发部e1的部位的上端向上方突出的形状，将冷媒冷却部e4从下方支承。

如图3所示，冷媒冷却部e4具有多个传热管22、使冷媒分配于各传热管22的第1集管23、使通过各传热管22的冷媒合流的第2集管24。第1集管23的流入端部23a及第2集管24的流出端部24a位于壳12外。

冷热回收回路40是从在冷媒冷却部e4中与中间介质14热交换而被冷却的冷媒回收冷热能量的回路。冷热回收回路40具有冷热回收部42和冷媒循环流路44。

冷热回收部42被配置于利用冷媒回收的冷热能量的设备(冷冻库等)内。作为冷热回收部42，例如举被配置于前述设备内的热交换器为例。

冷媒循环流路44以冷媒在冷媒冷却部e4和冷热回收部42之间循环的方式将冷媒冷却部e4和冷热回收部42连接。具体地，冷媒循环流路44的第1连接端部44a被连接于第1集管23的流入端部23a，冷媒循环流路44的第2连接端部44b被连接于第2集管24的流出端部24a。在该冷媒循环流路44上，设置有将从冷热回收部42流出的冷媒送至冷媒冷却部e4的冷媒泵46。此外，在冷媒循环流路44的冷媒冷却部e4的下游侧且冷热回收部42的上游侧的部位设置有流量调整阀v3。该流量调整阀v3的开度被调整部47调整。调整部47以前述冷热能量的利用设备内的温度(被设置于该利用设备的温度传感器47a的检测值)处于既定范围内的方式调整流量调整阀v3的开度。此外，调整部47基于被设置于冷媒循环流路44的流量传感器47b的检测值对流量调整阀v3的开度进行微调整。

在本实施方式中，在冷媒循环流路44上设置有将冷媒冷却部e4旁路的旁路流路48。在该旁路流路48的下游侧的端部和冷媒循环流路44的连接部上设置有三通阀v4。三通阀v4能够调整冷媒从冷媒循环流路44向旁路流路48流入的流入量。该三通阀v4的开度被调整部49调整。调整部49调整三通阀v4的开度(冷媒从冷媒循环流路44向旁路流路48流入的流入量)，使得冷热回收部42的上游侧的冷媒的温度(被设置于冷媒循环流路44的冷媒冷却部e4和冷热回收部42之间的部位的温度传感器49a的检测值)处于一定范围内。具体地，若使冷媒从冷媒循环流路44向旁路流路48流入的流入量增加，则冷媒的冷媒冷却部e4出的冷却量减少，所以温度传感器49a的检测值增加，反之，若使冷媒从冷媒循环流路44向旁路流路48流入的流入量减少，则冷媒的冷媒冷却部e4处的冷却量增加，所以温度传感器49a的检测值下降。

如以上说明，在本实施方式的冷热回收用气体气化器10中，冷却冷媒的冷媒冷却部e4被配置于壳12内。因此，经由中间介质14的基于冷媒的低温液化气体的冷热能量的回收被在壳12内进行。因此，不需要以往那样的设备，即，不需要为了经由中间介质14回收低温液化气体的冷热能量而被设置于壳12外的设备。由此，通过相对于冷媒冷却部e4连接包括冷热能量的利用设备(冷冻库等)的冷热回收回路40，在该利用设备内的冷热回收部42，能够利用冷媒经由中间介质14从低温液化气体回收的冷热能量。

此外，在本实施方式中，冷媒冷却部e4被配置于壳12内的浸于液相的中间介质14的位置，所以在冷媒冷却部e4进行液相的中间介质14和冷媒的热交换。具体地，冷媒通过被液相的中间介质14夺取气化热而被冷却。即，在冷媒和液相的中间介质14之间进行利用中间介质的潜热的热交换，所以经由中间介质14的基于冷媒的低温液化气体的冷热能量的回收效率提高。

此外，在本实施方式中，支承中间介质蒸发部e1的支承部件17具有支承冷媒冷却部e4的冷媒冷却部支承部17a。因此，利用将中间介质蒸发部e1支承于浸于液相的中间介质14的位置的支承部件17，能够将冷媒冷却部e4也支承于浸于液相的中间介质14的位置。

另外，应认为这次公开的实施方式在所有的方面都仅是例示而非限制性的。本发明的范围不被上述实施方式的说明而被权利要求书所表示，进而包括与权利要求书等同的含义及范围内的所有的改变。

例如，如图4所示，也可以是，冷媒冷却部支承部17a支承该冷媒冷却部e4，使得冷媒冷却部e4位于低温液化气体蒸发部e2的下方且位于比液相的中间介质14的液面靠上方的位置。该情况下，优选的是，冷媒冷却部e4形成为，处于将低温液化气体蒸发部e2投影至水平面时的投影面内的形状。该方式中，在从低温液化气体蒸发部e2滴下的液相的中间介质14和冷媒之间进行利用中间介质的潜热的热交换，并且在与比液相的中间介质14的液面靠上方地存在的气相的中间介质14和冷媒之间进行利用显热的热交换。因此，经由中间介质14的基于冷媒的低温液化气体的冷热能量的回收效率提高，进而，冷媒冷却部e4具有处于低温液化气体蒸发部e2的投影面内的形状，所以能够避免壳12的大径化。

或者，如图5所示，冷媒冷却部e4也可以被配置于与低温液化气体蒸发部e2在水平方向上重叠的位置。例如，冷媒冷却部e4被固定于支承台17b，前述支承台17b能够将冷媒冷却部e4支承于与低温液化气体蒸发部e2在水平方向上重叠的位置。该方式中，在比液相的中间介质14的液面靠上方地存在的气相的中间介质14和冷媒之间进行利用显热的热交换。并且，该方式中，在冷媒和气相的中间介质之间进行利用中间介质的显热的热交换，所以冷热能量的回收效率变低，但与冷媒冷却部e4和低温液化气体蒸发部e2在铅垂方向上重叠的情况相比，没有检查铅垂方向上的各热交换部(低温液化气体蒸发部、中间介质蒸发部、冷媒冷却部)有无干涉的必要。

此外，壳12内的冷媒冷却部e4的位置不限于被冷媒冷却部支承部17a、支承台17b规定的位置。壳12内的冷媒冷却部e4的位置也可以是通过该冷媒冷却部e4通过焊接等被固定于壳12的主体部12a的内周面而被规定。

这里，对上述实施方式进行概括说明。

上述实施方式的冷热回收用气体气化器用于使低温液化气体气化，并且回收该低温液化气体的冷热能量，具备壳、中间介质蒸发部、低温液化气体蒸发部、冷媒冷却部，前述壳能够装入中间介质，前述中间介质蒸发部使液相的中间介质和热源介质热交换，由此使该中间介质的至少一部分蒸发，前述低温液化气体蒸发部使在前述中间介质蒸发部通过与前述热源介质进行热交换而蒸发的气相的中间介质和低温液化气体热交换，由此使该低温液化气体气化，前述冷媒冷却部被配置于前述壳内，使前述中间介质和冷媒热交换，由此冷却该冷媒。

在本冷热回收用气体气化器中，冷却冷媒的冷媒冷却部被配置于壳内，换言之，在壳内进行经由中间介质的基于冷媒的低温液化气体的冷热能量的回收，所以不需要以往那样的设备，即不需要用于经由中间介质来回收低温液化气体的冷热能量而被设置于壳外的设备。因此，相对于冷媒冷却部连接包括冷热能量的利用设备(冷冻库等)的冷热回收回路，由此在该利用设备，能够利用冷媒经由中间介质从低温液化气体回收的冷热能量。

在前述冷热回收用气体气化器中，前述冷媒冷却部也可以被配置于前述壳内的浸于液相的中间介质的位置。

该方式中，进行液相的中间介质和冷媒的热交换。具体地，冷媒通过被液相的中间介质夺取气化热而被冷却。即，在冷媒和液相的中间介质之间进行利用中间介质的潜热的热交换，所以经由中间介质的基于冷媒的低温液化气体的冷热能量的回收效率提高。

在该情况下，优选地还具备支承部件，前述支承部件将前述中间介质蒸发部支承于浸于前述液相的中间介质的位置，前述支承部件具有支承前述冷媒冷却部的冷媒冷却部支承部。

这样，利用将中间介质蒸发部支承于浸于液相的中间介质的位置的支承部件，能够也将冷媒冷却部支承于浸于液相的中间介质的位置。

此外，也可以是，在前述冷热回收用气体气化器中，前述冷媒冷却部在前述壳内被配置于前述低温液化气体蒸发部的下方，且具有将处于前述低温液化气体蒸发部投影至水平面时的投影面内的形状。

该方式中，至少进行从低温液化气体蒸发部滴下的液相的中间介质和冷媒的热交换，所以经由中间介质的基于冷媒的低温液化气体的冷热能量的回收效率提高，进而，冷媒冷却部具有处于低温液化气体蒸发部的投影面内的形状，所以能够避免壳的大型化。

此外，上述实施方式的带冷热回收功能的气体气化装置具备前述冷热回收用气体气化器、热源介质供给流路、低温液化气体供给流路、低温液化气体回收流路、冷热回收回路，前述热源介质供给流路用于向前述中间介质蒸发部供给前述热源介质，前述低温液化气体供给流路用于向前述低温液化气体蒸发部供给前述低温液化气体，前述低温液化气体回收流路用于回收在前述低温液化气体蒸发部气化的低温液化气体，前述冷热回收回路从在前述冷媒冷却部通过与前述中间介质进行热交换而被冷却的冷媒回收冷热能量。