[發(fā)明專利]一種可熱電回收LNG冷能的開架式氣化器換熱管

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410834464.2
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104482793A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許佳偉;屈長龍;楊亮;明紅芳;齊超;王博杰;王文
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋石油總公司;中海石油氣電集團有限責任公司;上海交通大學(xué)
• 主分類號: F28F1/42
• 分類號: F28F1/42;F28F13/12;F28F17/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;劉美麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種開架式氣化器換熱管，特別是關(guān)于一種可熱電回收LNG冷能的開架式氣化器換熱管。

背景技術(shù)

在LNG接收站或氣化站中，常常需要將LNG加熱至常溫氣體進入城市輸運管道。開架式氣化器(ORV)是一種以海水為熱源的氣化器，用于基本負荷型的大型氣化裝置，可以在0％～105％的負荷范圍內(nèi)安全運行，并能夠根據(jù)需求的變化調(diào)整汽化量。ORV的基本單元是換熱管，由若干換熱管組成一個板狀排列，兩端由集氣管或集液管焊接形成一個板型管束，再由若干個板型管束組成氣化器，氣化器頂部有海水噴淋裝置，海水被噴淋在板型管束外表面上，依靠重力的作用自上而下流動。LNG在管內(nèi)自下而上流動，在此過程中，海水將熱量傳遞給LNG，使其加熱并氣化。

傳統(tǒng)的ORV運行時在板型管束的下部都會結(jié)冰，盡管水膜沿管板下落的過程中具有較高的換熱系數(shù)，但是由于冰層的導(dǎo)熱系數(shù)遠低于鋁的導(dǎo)熱系數(shù)，因此會使氣化器的整體傳熱性能下降。為了改善管外結(jié)冰的問題及提高氣化器的傳熱性能，SuperORV(超級開架式氣化器)在傳統(tǒng)的ORV基礎(chǔ)上對換熱管的結(jié)構(gòu)進行了改進，在LNG氣化段采用了雙層結(jié)構(gòu)的換熱管結(jié)構(gòu)。SuperORV的雙層套管結(jié)構(gòu)本質(zhì)上是通過犧牲換熱結(jié)構(gòu)的緊湊性，增加傳熱熱阻，減少局部換熱溫度差，達到冰層控制的目的。LNG在氣化的過程中會釋放大量的冷能，傳統(tǒng)ORV和SuperORV在運行過程中，將這部分冷能直接釋放，因此造成能量的浪費。為了改善管外結(jié)冰的問題及提高氣化器的傳熱性能，有必要對ORV換熱管的結(jié)構(gòu)進行改進和優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種不僅能夠改善管外結(jié)冰問題，而且能夠回收LNG冷能的開架氣化器換熱管。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種可熱電回收LNG冷能的開架式氣化器換熱管，其特征在于：它包括有管體，所述管體的管壁內(nèi)外均設(shè)置有強化換熱結(jié)構(gòu)翅片，靠近LNG的入口端的所述管體為所述開架式氣化器的氣化段，靠近LNG出口端的所述管體為所述開架式氣化器的加熱段；位于所述氣化段的管體管壁上設(shè)置有一環(huán)狀間隙，所述環(huán)狀間隙內(nèi)填充熱電材料；對應(yīng)所述環(huán)狀間隙的位置，所述管體的管壁上還設(shè)置一用于防止所述熱電材料泄露的端蓋。

所述熱電材料采用低導(dǎo)熱系數(shù)的碲化鉍熱電材料，其長度和厚度根據(jù)實際需要進行設(shè)定。

所述管體內(nèi)還插設(shè)一用于強化換熱的擾流元件。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：1、本發(fā)明由于在換熱管氣化段的管體管壁上設(shè)置有環(huán)狀間隙，環(huán)狀間隙內(nèi)填充低導(dǎo)熱系數(shù)的熱電材料，通過改變管內(nèi)外換熱流體傳熱溫度差最大的換熱管段的結(jié)構(gòu)，局部增加換熱熱阻，從而抑制冰層在開架式氣化器表面的生長，同時，在換熱管加熱LNG的同時，熱電材料回收LNG中的部分冷能并轉(zhuǎn)化為電能。2、本發(fā)明由于將低導(dǎo)熱系數(shù)的熱電材料設(shè)置在海水側(cè)和LNG側(cè)的換熱系數(shù)較高的管段，熱電材料兩側(cè)的溫度差較大，即溫度梯度較大，熱電材料在此區(qū)域的熱電轉(zhuǎn)換效率較高，因此可以提高能源的利用率。3、本發(fā)明由于在管體內(nèi)插設(shè)擾流元件，因此可以加劇管內(nèi)流體湍流強度，強化換熱。4、本發(fā)明由于利用回收的冷能發(fā)電，驅(qū)動部分輔機，因此可以減少耗電，提高能源的利用率。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于開架式氣化器換熱管的制作過程中。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a)是主視圖，(b)是仰視圖，(c)是沿圖(b)中的A-A線的剖視示意圖；

圖2是本發(fā)明氣化段的剖視示意圖；

圖3是本發(fā)明剖視示意圖，其中，(a)是氣化段剖視示意圖，(b)是加熱段剖視示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例1熱電材料的厚度分布示意圖，其中，橫坐標表示換熱管的長度，單位是m；縱坐標表示熱電材料厚度，單位是mm；

圖5是現(xiàn)有的SuperORV換熱管沿換熱管管長冰層厚度示意圖，其中，橫坐標表示換熱管的長度，單位是m；縱坐標表示冰層厚度，單位是mm；

圖6是本發(fā)明實施例2的熱電轉(zhuǎn)換效率隨管長分布曲線示意圖，其中，橫坐標表示換熱管的長度，單位是m；縱坐標表示熱電轉(zhuǎn)換效率，單位是％；

圖7是本發(fā)明實施例2的實驗結(jié)果對比示意圖，其中，“●”表示帶熱電材料的換熱管，“▲”表示不帶熱電材料的換熱管；橫坐標表示換熱管的長度，單位是m；縱坐標表示冰層厚度，單位是mm。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。