一種液態(tài)天然氣（lng）的聯(lián)合氣化裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種液態(tài)天然氣（LNG）的聯(lián)合氣化裝置，包括帶中間流體的蒸發(fā)器和浸沒燃燒式熱水器，帶中間流體的蒸發(fā)器具有海水入口和海水出口，浸沒燃燒式熱水器包括燃燒器和具有排氣口的水槽，水槽內(nèi)設(shè)有與燃燒器連通的煙氣分布器，煙氣分布器上開設(shè)有排氣孔，海水入口和海水出口處分別設(shè)有海水進(jìn)入控制閥和海水排出控制閥，水槽上設(shè)有進(jìn)水管道和出水管道，進(jìn)水管道的進(jìn)入端連通在海水排出控制閥和海水出口之間，出水管道的排出端連通在海水進(jìn)入控制閥和海水入口之間。本發(fā)明通過可燃?xì)怏w燃燒產(chǎn)生的熱量來加熱水槽中的水，水槽中的溫水為蒸發(fā)器提供熱量使LNG加熱氣化成NG。本發(fā)明使現(xiàn)有的氣化裝置得以簡化，能降低LNG接收站的投資和運(yùn)行成本。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種液態(tài)天然氣（LNG)的聯(lián)合氣化裝置，特別是可應(yīng)用于大型LNG接 收站的LNG氣化裝置，屬于LNG氣化【技術(shù)領(lǐng)域】。 一種液態(tài)天然氣（LNG)的聯(lián)合氣化裝置

【背景技術(shù)】
[0002] LNG接收站一般配備基本負(fù)荷氣化器和應(yīng)急調(diào)峰用氣化器，氣化器的作用是把接 收站的低溫LNG加熱氣化并過熱到0°C以上天然氣（NG)，然后送入管道進(jìn)行外輸?，F(xiàn)有技 術(shù)中有的LNG接收站中的LNG氣化裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，其包括以海水為熱源的基 本負(fù)荷氣化器為帶中間流體型氣化器（IFV)和天然氣（NG)為燃料供熱的浸沒燃燒式氣化 器（SCV)。
[0003] 帶中間流體的氣化器（IFV)的熱源介質(zhì)一般為海水，中間流體一般為丙烷或丁烷 等，IFV的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其包括LNG氣化段和NG過熱段。LNG氣化段是一種管殼式換熱 器，該管殼式換熱器包括一個(gè)密封的第一殼體1，第一殼體1內(nèi)密閉封存一定液位高度的中 間流體3,第一殼體1內(nèi)位于中間流體3液面下方的位置具有下管束11，下管束11內(nèi)走海 水，下管束11浸沒在中間流體中；第一殼體1內(nèi)位于中間流體3液面上方的位置具有上管 束12,上管束12內(nèi)走LNG。NG過熱段包括第二殼體2,第二殼體2通過進(jìn)氣管道與第一殼 體1內(nèi)的上管束12連通，第二殼體2內(nèi)設(shè)有與下管束連通的過熱管束21。IFV在運(yùn)行時(shí)， LNG通入到第一殼體的上管束中，海水從NG過熱段的過熱管束中流入到LNG氣化段的下管 束中，下管束內(nèi)的海水加熱中間流體使中間流體蒸發(fā)氣化，氣體溢出液面到達(dá)上部氣相空 間遇到上管束，在上管束表面冷凝釋放出熱量加熱LNG，中間流體冷凝液在重力作用下回到 下部液池再次被下管束內(nèi)的海水加熱蒸發(fā)，從而形成中間流體的蒸發(fā)、冷凝的內(nèi)部循環(huán)；吸 收了中間流體熱量的LNG氣化升溫，然后通過進(jìn)氣管道進(jìn)入NG過熱段的第二殼體內(nèi)，海水 繼續(xù)對(duì)已氣化的LNG加熱升溫，直至溫度達(dá)到工藝設(shè)計(jì)要求。
[0004] 浸沒燃燒式氣化器（SCV)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，其包括燃燒器4和上部具有排氣口 5的水槽6,水槽6內(nèi)具有水浴液，水浴液的液面下方設(shè)有液化天然氣蛇形管束9,該蛇形管 束9的入口和出口設(shè)置在水槽外部，水槽6內(nèi)設(shè)有與燃燒器4連通的煙氣分布器8,該煙氣 分布器8位于蛇形管束9下方的位置，煙氣分布器8上開設(shè)有排氣孔7。SCV在運(yùn)行時(shí)，可 燃?xì)怏w與空氣混合后經(jīng)燃燒器燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?，高溫?zé)煔饨?jīng)過煙氣分布器的排氣孔直接 排入水槽中，高溫?zé)煔馀c水槽中的水浴液直接接觸換熱，再將LNG由蛇形管束的入口通入 到蛇形管束內(nèi)，加熱后的水浴液通過蛇形管束與通入到蛇形管束內(nèi)的LNG換熱，蛇形管束 內(nèi)的LNG被加熱氣化成NG，NG過熱到要求的外輸溫度后從蛇形管束的出口排出，最終高溫 煙氣與水浴液換熱后的溫度接近水浴溫度，最后廢氣通過排氣口排放到外界。
[0005] 如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的LNG氣化裝置通過管路系統(tǒng)將IFV和SCV的LNG進(jìn)口并聯(lián) 起來，并分別在IFV和SCV的LNG進(jìn)口管道上分別設(shè)置閥門10。當(dāng)海水溫度在6~8°C以上 時(shí)，打開IFV進(jìn)口管道上的閥門，關(guān)閉SCV進(jìn)口管道上的閥門，使IFV作為基本負(fù)荷氣化器， 利用海水來加熱氣化LNG ;當(dāng)冬季海水溫度過低時(shí)，為了防止海水結(jié)冰凍壞設(shè)備，關(guān)閉IFV 閥門使IFV停止使用，打開SCV閥門，這時(shí)啟動(dòng)SCV作為基本負(fù)荷氣化器，通過燃燒可燃?xì)?體產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈦砑訜釟饣疞NG。
[0006] 由于現(xiàn)有技術(shù)的LNG氣化裝置的IFV和SCV各自擁有一套獨(dú)立操作控制的LNG管 束，為了氣化后的天然氣進(jìn)入外輸管道的目的，LNG管束的操作壓力很高、操作溫度很低，連 接在LNG管路上的閥門10需要采用價(jià)格昂貴的高壓低溫閥門，這導(dǎo)致LNG接收站投資和造 價(jià)成本非常高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠降低成本的液態(tài)天然氣（LNG)的聯(lián)合氣化裝置， 以解決現(xiàn)有技術(shù)的LNG接收站投資和造價(jià)成本高的技術(shù)問題。
[0008] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種液態(tài)天然氣（LNG)的聯(lián)合氣化裝置，包括帶中間 流體的蒸發(fā)器（al)，該帶中間流體的蒸發(fā)器具有海水入口、海水出口、LNG入口以及NG出 口，所述液態(tài)天然氣（LNG)的聯(lián)合氣化裝置還包括浸沒燃燒式熱水器，所述的浸沒燃燒式熱 水器包括燃燒器和具有排氣口的水槽，水槽內(nèi)設(shè)有與燃燒器連通的煙氣分布器，煙氣分布 器上開設(shè)有排氣孔，所述的海水入口所連通的第一管道和海水出口所連通的第二管道上分 別設(shè)有海水進(jìn)入控制閥和海水排出控制閥，所述水槽上設(shè)有進(jìn)水管道和出水管道，所述進(jìn) 水管道的進(jìn)入端與海水排出控制閥和海水出口之間的第二管道連通，所述出水管道的排出 端與海水進(jìn)入控制閥和海水入口之間的第一管道連通。
[0009] 所述帶中間流體的蒸發(fā)器包括下管束、U型結(jié)構(gòu)的上管束和換熱管束，在上管束和 下管束之間中安裝有將其內(nèi)腔分為上下兩個(gè)換熱區(qū)的水汽分離器，水汽分離器結(jié)構(gòu)為波形 板或絲網(wǎng)膜或波形板加絲網(wǎng)組合結(jié)構(gòu)形式。
[0010] 所述下管束、上管束和換熱管束為帶有雙面強(qiáng)化傳熱結(jié)構(gòu)的波紋管或槽道管或纏 繞管或螺紋管或翅片管或直翅片管。
[0011] 所述海水入口和海水出口之間設(shè)有旁路管道。
[0012] 所述旁路管道的一端連通在第一管道上、另一端連通在進(jìn)水管道上。
[0013] 旁路管道上靠近第一管道的一端上設(shè)有入口控制閥，所述旁路管道上靠近第進(jìn)水 管道的一端上設(shè)有出口控制閥。
[0014] 所述出水管道上設(shè)有循環(huán)水泵。
[0015] 所述進(jìn)水管道上設(shè)有進(jìn)水控制閥，所述出水管道上設(shè)有出水控制閥。
[0016] 所述第二管道上位于海水出口和海水排出控制閥之間的位置上設(shè)有海水出水控 制閥。
[0017] 本發(fā)明通過可燃?xì)怏w燃燒產(chǎn)生的熱量來加熱水槽中的水，當(dāng)冬季海水溫度過低 時(shí)，可將海水進(jìn)入控制閥和海水排出控制閥關(guān)閉，此時(shí)帶中間流體的蒸發(fā)器停用海水，其熱 源由浸沒燃燒式熱水器中的溫水提供，該溫水經(jīng)過進(jìn)水管道流入到帶中間流體的蒸發(fā)器 中，溫水被LNG吸熱降溫后通過進(jìn)水管道又流入到水槽中，溫水再加熱后又重新進(jìn)入到帶 中間流體的蒸發(fā)器中加熱氣化LNG。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，不僅省去了 LNG蛇形管束及 LNG管路控制系統(tǒng)，就不需要使用價(jià)格昂貴的高壓低溫閥門，本發(fā)明一年四季均使用帶中間 流體的蒸發(fā)器進(jìn)行LNG氣化，使現(xiàn)有的氣化裝置得以簡化，因此本發(fā)明降低了 LNG接收站的 投資和造價(jià)成本。
[0018] 進(jìn)一步的，在同一殼體內(nèi)，下面管束加熱使殼體內(nèi)液相變氣相，上面管束被氣相加 熱而冷凝變液相，在二者之間設(shè)置氣液分離器有效提高換熱效率。
[0019] 進(jìn)一步的，當(dāng)排水系統(tǒng)或緊急事故時(shí)可啟動(dòng)旁通管道，使本發(fā)明液態(tài)天然氣氣化 裝置中的水排空，從而可提高裝置運(yùn)行的安全可靠性。
[0020] 進(jìn)一步的，可利用循環(huán)水泵將水槽中的溫水輸送帶中間流體的蒸發(fā)器中，循環(huán)水 泵使本發(fā)明的浸沒燃燒式熱水器中的海水循環(huán)更容易。
[0021] 進(jìn)一步的，進(jìn)水控制閥和出水控制閥可分別控制進(jìn)水管道和出水管道的通斷，在 海水溫度達(dá)到6~8°C以上時(shí)，可將進(jìn)水控制閥、出水控制閥關(guān)閉，停止運(yùn)行浸沒燃燒式熱水 器，僅將海水作為熱源來加熱氣化LNG，從而可達(dá)到節(jié)約能源的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)的LNG氣化裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖2是圖1中帶中間流體的氣化器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖1中浸沒燃燒式氣化器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明一種實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖； 圖5是圖1的A-A剖視圖； 圖6是圖5中汽液分離器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是本發(fā)明其它實(shí)施例中汽液分離器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8是本發(fā)明其它實(shí)施例中汽液分離器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9是本發(fā)明其它實(shí)施例中汽液分離器的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0024] 本發(fā)明一種實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖Γ圖5所示，本實(shí)施例的液態(tài)天然氣氣化裝置 包括帶中間流體的蒸發(fā)器al和浸沒燃燒式熱水器a2。帶中間流體的蒸發(fā)器al包括LNG氣 化段和NG過熱段。其中，LNG氣化段是一種具有雙換熱管束的管殼式換熱器，該管殼式換 熱器包括一個(gè)密封的第一殼體1，第一殼體1內(nèi)密閉封存一定液位高度的中間流體3,中間 流體可以是丙烷或者丁烷等制冷劑，第一殼體1內(nèi)位于中間流體3液面下方的位置具有下 管束11，下管束11的一端具有海水入口 101，下管束11內(nèi)走海水，下管束11浸沒在中間流 體3中；第一殼體1內(nèi)位于中間流體3液面上方的位置具有上管束12,上管束12內(nèi)走LNG。 NG過熱段包括第二殼體2,第二殼體2通過進(jìn)氣管道與第一殼體內(nèi)的上管束12出口連通， 第二殼體內(nèi)2設(shè)有一端與下管束11的另一端連通的過熱管束21，過熱管束21的另一端具 有海水出口 102。在海水入口 101和海水出口 102處分別連通有第一管道91和第二管道 92,第一管道91和第二管道92上分別設(shè)有海水進(jìn)入控制閥103和海水排出控制閥104,第 二管道92上位于海水出口 102和海水排出控制閥104之間的位置上設(shè)有海水出水控制閥 110。所述帶中間流體的蒸發(fā)器包括下管束、U型結(jié)構(gòu)的上管束和換熱管束，在上管束和下 管束之間中安裝有將其內(nèi)腔分為上下兩個(gè)換熱區(qū)的水汽分離器33,本實(shí)施例的水汽分離器 采用如圖6所示的壓制有凸凹槽的蝶形板，使用時(shí)，可以在凸凹槽上開設(shè)小孔，從而有利于 提高換熱效率。
[0025] 浸沒燃燒式熱水器a2包括燃燒器41和具有排氣口 51的水槽61，水槽61內(nèi)設(shè)有 與燃燒器41的燃燒室連通的煙氣分布器81，煙氣分布器81上開設(shè)有排氣孔71，水槽61上 設(shè)有進(jìn)水管道105和出水管道106,所述進(jìn)水管道105的進(jìn)入端連通在海水排出控制閥104 和海水出口之間102的第二管路92上，所述出水管道106的排出端連通在海水進(jìn)入控制閥 103和海水入口 101之間的第一管路91上。出水管道106上設(shè)有循環(huán)水泵100,進(jìn)水管道 105上設(shè)有進(jìn)水控制閥107,出水管道106上設(shè)有出水控制閥108。
[0026] 本實(shí)施例在海水入口 101和海水出口 102之間設(shè)有旁路管道13,該旁路管道13 的一端連通在第一管道91上、另一端連通在進(jìn)水管道105上，旁路管道13上靠近第一管道 91的一端上設(shè)有入口控制閥109,旁路管道13靠近進(jìn)水管道105的一端上設(shè)有出口控制閥 111。當(dāng)排水系統(tǒng)或緊急事故時(shí)可打開入口控制閥109和出口控制閥111啟動(dòng)旁通管道13， 從而可提高裝置運(yùn)行的安全可靠性。
[0027] 本發(fā)明在海水溫度大于6~81：的條件下使用時(shí)，將海水進(jìn)入控制閥和海水排出控 制閥打開，將進(jìn)水控制閥和出水控制閥關(guān)閉，此時(shí)就不使用浸沒燃燒式熱水器，僅使用帶中 間流體的蒸發(fā)器進(jìn)行加熱氣化LNG。在運(yùn)行時(shí)，LNG通入到第一殼體的上管束中，海水從NG 過熱段的過熱管束中通過聯(lián)箱流入到LNG氣化段的下管束中，下管束內(nèi)的海水加熱中間流 體使中間流體蒸發(fā)氣化，中間流體的蒸氣溢出液面到達(dá)上部氣相空間遇到上管束，在上管 束表面冷凝釋放出熱量加熱LNG，中間流體冷凝液在重力作用下回到下部液池再次被下管 束內(nèi)的海水加熱蒸發(fā)，從而形成中間流體的蒸發(fā)、冷凝的內(nèi)部循環(huán)；吸收了中間流體熱量的 LNG氣化升溫，然后通過進(jìn)氣管道進(jìn)入NG過熱段的第二殼體內(nèi)，過熱管束中的海水繼續(xù)對(duì) 已氣化的LNG加熱升溫，最終得到溫度達(dá)到工藝設(shè)計(jì)要求的NG。
[0028] 本發(fā)明在冬季海水溫度過低的條件下使用時(shí)，例如海水溫度低于7°C時(shí)，關(guān)閉海 水進(jìn)入控制閥和海水排出控制閥，此時(shí)帶中間流體的蒸發(fā)器停用海水熱源，然后啟動(dòng)浸沒 燃燒式熱水器使其開始工作，可燃?xì)怏w與空氣混合后經(jīng)燃燒器燃燒產(chǎn)生高溫?zé)煔?，高溫?zé)?氣經(jīng)過煙氣分布器的排氣孔直接排入水槽中，高溫?zé)煔馀c水槽中的水直接接觸換熱，當(dāng)水 槽中的水被加熱到疒35°C時(shí)，打開進(jìn)水控制閥和出水控制閥，啟動(dòng)循環(huán)水泵向蒸發(fā)器提供 7~35°C的循環(huán)水，此時(shí)帶中間流體的蒸發(fā)器的熱源由浸沒燃燒式熱水器中的溫水提供，蒸 發(fā)器利用水槽中的溫水加熱氣化LNG，溫水被LNG吸熱降溫后通過進(jìn)水管道又流入到水槽 中，溫水再加熱后又重新進(jìn)入到帶中間流體的蒸發(fā)器中加熱氣化LNG，最終的廢氣由水槽上 的排氣口排出。
[0029] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，不僅省去了 LNG蛇形管束及LNG管路控制系統(tǒng)，而且一年 四季均能使用帶中間流體的蒸發(fā)器進(jìn)行LNG氣化，使現(xiàn)有的氣化裝置得以簡化，因此本發(fā) 明降低了 LNG接收站的投資和造價(jià)成本。
[0030] 本發(fā)明在具體實(shí)施時(shí)，下管束、上管束和換熱管束可以采用帶有雙面強(qiáng)化傳熱結(jié) 構(gòu)的波紋管或槽道管或纏繞管或螺紋管或翅片管或直翅片管。
[0031] 上述實(shí)施例為本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施例，旁通管道對(duì)于本發(fā)明并不是必要的，因 此在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，可以省去旁通管道。
[0032] 在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，水汽分離器也可以采用如圖7所示的平板結(jié)構(gòu)，該平 板上均勻開設(shè)有小孔；水氣分離器還可以采用如圖8所示的波紋板結(jié)構(gòu)或者是如圖9所示 的絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
[0033] 雖然上面已經(jīng)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本發(fā)明不限于上述的實(shí)施 方式，所附的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍包含所有等同的替代和變化。
【權(quán)利要求】
1. 一種液態(tài)天然氣（LNG)的聯(lián)合氣化裝置，包括帶中間流體的蒸發(fā)器（al)，該帶中間 流體的蒸發(fā)器具有海水入口（101)、海水出口（102)、LNG入口以及NG出口，其特征在于：所 述液態(tài)天然氣（LNG)的聯(lián)合氣化裝置還包括浸沒燃燒式熱水器（a2)，所述的浸沒燃燒式熱 水器（a2)包括燃燒器（41)和具有排氣口（51)的水槽（61)，水槽（61)內(nèi)設(shè)有與燃燒器（41) 連通的煙氣分布器（81)，煙氣分布器（81)上開設(shè)有排氣孔（71)，所述的海水入口（101)所 連通的第一管道（91)和海水出口（102)所連通的第二管道（92)上分別設(shè)有海水進(jìn)入控制 閥（103)和海水排出控制閥（104)，所述水槽（61)上設(shè)有進(jìn)水管道（105)和出水管道（106)， 所述進(jìn)水管道（105)的進(jìn)入端與海水排出控制閥（104)和海水出口（ 102)之間的第二管道 (92)連通，所述出水管道（106)的排出端與海水進(jìn)入控制閥（103)和海水入口（101)之間 的第一管道（91)連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液態(tài)天然氣（LNG)的聯(lián)合氣化裝置，其特征在于：所述帶 中間流體的蒸發(fā)器（al)包括下管束（11)、U型結(jié)構(gòu)的上管束（12)和換熱管束（21)，在上管 束（12)和下管束（11)之間中安裝有將其內(nèi)腔分為上下兩個(gè)換熱區(qū)的水汽分離器（33)，水 汽分離器（33 )結(jié)構(gòu)為波形板或絲網(wǎng)膜或波形板加絲網(wǎng)組合結(jié)構(gòu)形式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種液態(tài)天然氣（LNG)的聯(lián)合氣化裝置，其特征在于：所述下 管束（11 )、上管束（12)和換熱管束（21)為帶有雙面強(qiáng)化傳熱結(jié)構(gòu)的波紋管或槽道管或纏 繞管或螺紋管或翅片管或直翅片管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液態(tài)天然氣（LNG)的聯(lián)合氣化裝置，其特征在于：所述海 水入口（101)和海水出口（102)之間設(shè)有旁路管道（13)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種液態(tài)天然氣（LNG)的聯(lián)合氣化裝置，其特征在于：所述旁 路管道（13 )的一端連通在第一管道（91)上、另一端連通在進(jìn)水管道（105 )上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種液態(tài)天然氣（LNG)的聯(lián)合氣化裝置，其特征在于：旁路管 道（13)上靠近第一管道（91)的一端上設(shè)有入口控制閥（109)，所述旁路管道（13)上靠近第 進(jìn)水管道（105 )的一端上設(shè)有出口控制閥（111)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1飛任意一項(xiàng)所述的一種液態(tài)天然氣（LNG)的聯(lián)合氣化裝置，其特征 在于：所述出水管道（106)上設(shè)有循環(huán)水泵（100)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1飛任意一項(xiàng)所述的一種液態(tài)天然氣（LNG)的聯(lián)合氣化裝置，其特征 在于：所述進(jìn)水管道（105)上設(shè)有進(jìn)水控制閥（107)，所述出水管道（106)上設(shè)有出水控制 閥（108)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1飛任意一項(xiàng)所述的一種液態(tài)天然氣（LNG)的聯(lián)合氣化裝置，其特征 在于：所述第二管道（92)上位于海水出口（ 102)和海水排出控制閥（104)之間的位置上設(shè) 有海水出水控制閥（110)。
【文檔編號(hào)】F17C13/04GK104048161SQ201410287254
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】郭宏新, 李奇, 劉豐, 劉世平, 田朝陽, 李暉, 何松 申請(qǐng)人:江蘇中圣高科技產(chǎn)業(yè)有限公司