專利名稱：中間流體型汽化器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種中間流體型汽化器，用于通過使用諸如丙烷加熱和汽化低溫液體，諸如液化的天然氣(此后成為“LNG”)。
目前所公知的具有小巧結構的用于連續(xù)汽化諸如LNG低溫液體的中間流體型汽化器，除了使用熱源流體外，還采用中間流體(可參見日本未審查專利申請公開No.53-5207)。
圖6示出了用于LNG的中間流體型汽化器的一個實例。此傳統(tǒng)的汽化器包含一個中間流體汽化器E1、一個LNG汽化器E2和天然氣(此后稱為“NG”)加熱器E3。
中間流體型汽化器E1包含第一殼體101、一個形成在第一殼體101的一端的出口室102、一個中間室103，形成在第一殼體的另外的一端，和大量的熱源管104，設置在第一殼體101的內部空間的下部，并在兩個室102、103之間延伸。第一殼體101中包含中間流體(例如丙烷)，其沸點低于作為熱源流體的海水的沸點。LNG汽化器E2包含一個入口室111和一個通過隔壁與入口室隔開的出口室112，和大量的熱交換管113，用于將室111和112彼此相通。每個熱交換管113的形狀為U-形，并伸進第一殼體101的內部空間的上部中。NG加熱器E3包含一個第二殼體120，其與中間室103相連通，一個入口室121，和大量的在室103和121之間延伸的熱源管122。
熱源流體(在相關領域中為海水)按照下面的順序分別流過入口室121、大量的熱源管122、中間室103、大量的熱源管104和出口管。在此路徑上，熱源管122被設置在NG加熱器E3中，而熱源管104被設置在中間流體汽化器E1中。LNG汽化器E2的出口室112通過NG管道123與NG加熱器E3的第二殼體120側相連。
在此種的汽化器中，作為熱源流體的海水在通過入口室121、熱源管122、中間室103和熱源管104后流入到出口室102中。在通過熱源管104時，海水與中間流體汽化器E1中的液相的中間流體105進行熱交換，從而汽化液態(tài)的中間流體105。另一方面，將被汽化的LNG通過入口室111引入到熱交換管113中。通過中間流體汽化器E1中的氣相的中間流體105和熱交換管113中的LNG之間熱交換對汽化的中間流體105進行冷凝。在對氣態(tài)的中間流體105進行冷凝時通過接收所產(chǎn)生的熱量，LNG汽化并變?yōu)闊峤粨Q管113中的NG。將所生成的NG從出口室112通過NG管道123引入到NG加熱器E3，并通過NG和流過NG加熱器E3中的熱源管122的海水之間的熱交換進行加熱。此后，將NG提供到用戶。
通過具有上述結構的中間流體型LNG汽化器，可通過中間流體105的重復汽化和冷凝對LNG進行連續(xù)的汽化。
在已經(jīng)被使用的大多數(shù)的中間流體型汽化器中，熱源流體為海水。然而在使用中間流體型汽化器的某些情況下，已經(jīng)使用了另外的一種諸如溫水或乙二醇的水溶液的熱源介質，這主要是從環(huán)境保護的觀點出發(fā)，在無法使用海水的情況下所采用的，或者是在為了避免增加冷-熱循環(huán)系統(tǒng)而不使用海水的情況下。
在傳統(tǒng)的使用海水作為熱源的中間流體型汽化器中，作為用于汽化的熱源的海水所獲得的溫差的范圍為5-7攝氏度。同時，在使用另外的一種用溫水或乙二醇達到水溶液代替海水作為熱源的中間流體型汽化器中，可使用大約20攝氏度的溫差用于汽化。
在后一種汽化器中，可降低熱源的流速。然而，由于在中間流體型汽化器E1的熱源管104中和在NG加熱器E3的熱源管中流動的熱源的流速無法被設定到足夠高的值，從而降低了熱交換效率。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了補償此熱交換效率的降低，必須增大整個的中間流體型汽化器的尺寸，這樣會增大熱交換器的成本。
一種用于增大熱源管中的熱源流速的方法是降低中間流體型汽化器E1中的熱源管104和NG加熱器E3中的熱源管的數(shù)量。然而，對熱源管數(shù)量的降低會降低熱交換面積，因此需要增加中間流體型汽化器E1中的熱源管104和NG加熱器E3中的熱源管122的長度。這意味著，由于中間流體型汽化器E1和NG加熱器E3如圖6中所示是彼此串聯(lián)連接的，所以上述的方法需要在縱向上具有長的安裝面積，而由于在生產(chǎn)場地上的設備布局所造成的限制，這將會阻礙對布局的自由設計，這樣就需要大的組裝場地。
考慮到現(xiàn)有技術中的上述的情況，本發(fā)明的一個目的在于提供一種中間流體型汽化器，其使用可提供相對較大的溫差用于汽化，并可降低汽化器的整體尺寸。
為了實現(xiàn)上述的目的，根據(jù)本發(fā)明的中間流體型汽化器包含一個通過在殼體中設置熱源管而構成的中間流體型汽化器，在熱源管中含有中間流體，利用熱源介質和液態(tài)中間流體之間的熱交換對液態(tài)的中間流體進行汽化，和通過在殼體中設置熱交換管所構成的液化氣汽化器通過液化氣和汽化中間流體之間的熱交換而液化氣進行汽化。通過多個直管構成熱源管，及通過直管的排布從而構成兩個或多個通道。
通過上述的結構，采用可為汽化而提供相對大的溫差的熱源管，并可降低熱源流體所需的流動速度。同時，通過設置中間流體型汽化器的熱源管，從而可構成兩個或多個通道，并增大在每個熱源管中的熱源流體的流速，從而增加熱轉換效率，并保證足夠的熱交換區(qū)。因此，可獲得更加高效和緊湊的熱交換器。另外，由于通過將直管和回路室組合而構成熱源管的兩個或多個通道，而不使用U-形管，這樣可在小的面積中形成管束，由此可使殼體的直徑減小，并使汽化器的結構更緊湊。
熱源管的結構最好由設置在管片之間的直管束形成熱源管，其中管片設置在殼體的相對端上，從而使管束在管片之間回繞，同時形成不少于兩個的偶數(shù)個通道。通過此結構，可將用于熱源流體的入口和出口室設置在殼體的一端，而在殼體的另外的一端設置回路室。結果，可將用于熱源流體的入口和出口室彼此臨近地進行設置。
中間流體型汽化器最好包含一個氣體加熱器，用于通過在排放的氣體和被提供到中間流體型汽化器的熱源流體之間的熱交換對從液化氣汽化器排放的氣體進行加熱。在此情況下，可與中間流體型汽化器和液化氣汽化器獨立的安裝氣體加熱器。
更具體的，通過對中間流體型汽化器的熱源管進行設置，從而構成兩個或多個通道，不再需要相對其他加熱器的熱源管串聯(lián)的設置中間流體型汽化器的熱源管。為此，可將氣體加熱器作為與中間流體型汽化器和液化氣汽化器獨立的部分進行安裝。因此，可對氣體加熱器的殼體的直徑和長度進行適宜的設定，而不受與中間流體型汽化器和液化氣汽化器相通的殼體的直徑和長度的限制。結果，可更自由的對汽化器的布局進行設計。
最好將氣體加熱器固定在殼體上。這樣可大大的縮減汽化器的整體的安裝面積。
因此，由于本發(fā)明的中間流體型汽化器采用可提供相對較大溫差的熱源流體用于汽化，并由多個高效和緊湊的結構構成，因此適合高效地將液化天然氣汽化為天然氣并將其提供給用戶。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的實施例的中間流體型汽化器的主要部分的正面截面圖；圖2為圖1中沿線Ⅱ-Ⅱ的截面示意圖；圖3為圖1中沿線Ⅲ-Ⅲ的截面示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的中間流體型汽化器的設備布局的正面示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的中間流體型汽化器的一個布局實施例的正視圖；圖6為傳統(tǒng)的中間流體型汽化器的主要部分的正面截面圖。
下面將參考附圖對根據(jù)本發(fā)明的中間流體型汽化器進行詳細描述。圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的中間流體型汽化器的主要部分的正面截面圖，圖2為沿圖1中的線Ⅱ-Ⅱ的截面示意圖，而圖3為沿圖1中的線Ⅲ-Ⅲ的截面示意圖。
圖1中所示的中間流體型汽化器適合用于通過使用熱源流體對LNG進行汽化，諸如采用溫水或乙二醇的水溶液，其可提供相對大的溫差用于汽化LNG。汽化器包含一個中間流體型汽化器E1、一個LNG汽化器E2和一個NG加熱器E3。
中間流體型汽化器E1包含一個殼體1，在殼體1的內部空間的下部設置的多個2-通道熱源管2，一個熱源入口室3和一個熱源出口室4，二者都設置在殼體1的一端，和一個回路室5，其設置在殼體1的另外的一端。
每個熱源管2都具有分別固定到殼體1的兩端并穿過管片7、8的相對端，且其為直管的形狀。在圖2中可看出，熱源管2由第一管束11構成，其形成第一通道，和第二管束12，其形成第二通道。熱源流體從熱源入口室3流過第一管束到達回路室5，且熱源流體從回路室5流過第二管束12到達熱源出口室4。由于每個熱源管都為直管，可將第一管束11和第二管束之間的間隔降到最小，從而殼體1的直徑被降低。如果使用U-形管作為熱源管2，間隔L會增大，同樣由于U-形管所需的最小的彎曲直徑，殼體1的直徑也會增大。中間流體9包含在殼體1中，熱源管2位于液相的中間流體9中。從圖3中可清楚的看到，通過隔離壁6將熱源入口室3和熱源出口室4彼此分開。
通過這樣的結構，使得設置在入口側上的熱源管束和設置在出口側上的熱源管束彼此水平分離，同時由于在入口和出口側上的熱源管束之間的溫差而使殼體中的對流加速。加速的對流使得中間流體的氣體均勻地擴散到殼體的整個的內部空間中，因此可在熱交換管中更有效的進行熱交換。
LNG汽化器E2包含與構成中間流體型汽化器E1同樣的殼體1，通過隔離壁21將入口室22和出口室23彼此分離，通過大量的熱交換管24使兩個室22、23彼此相通。從圖2中可清楚的看出，熱交換管24為由下部通道25和上部通道26構成的大致的U形，并水平的伸進殼體1的內部空間的上部中。熱交換管24位于氣相的中間流體9中。
因此，中間流體型汽化器具有這樣的結構，其中，中間流體型汽化器E1的殼體1包含兩個熱源管2，用于通過熱源流體和液體中間流體9之間的熱交換對液相的中間流體9進行汽化，而LNG汽化器E2的熱交換管24用于通過LNG和氣相的中間流體9之間的熱交換對LNG進行汽化。
NG加熱器E3與中間流體型汽化器E1和LNG汽化器E2分開設置，其包含一個殼體31，一個入口室32，一個出口室33和大量的用于將室32和33彼此相連的熱源管34。從LNG汽化器E2的出口室23排出的NG通過管道35被引入到NG加熱器E3的殼體31中。將從NG加熱器的出口室排出的熱源流體引入到中間流體型汽化器E1的熱源入口室3中。NG熱加熱器E3的作用在于，用NG和熱源流體之間的熱交換對NG進行加熱。
下面將參考圖1對使用上述的中間流體型汽化器對LNG進行汽化的方法進行描述。諸如溫水或乙二醇的水溶液的熱源流體在通過NG加熱器E3、中間流體型汽化器E1的熱源入口室3、第一管束11的熱源管2、回路室5和第二管束12的熱源管2之后流入到熱源出口室4(參見圖2)，在通過熱源管2時，用中間流體型汽化器E1中的液相的中間流體9對熱源流體進行熱交換，從而汽化液態(tài)中間流體9。另一方面，將被汽化的LNG通過入口室22引入到熱交換管中。用熱交換管24中的LNG和中間流體型汽化器E1中的氣相的中間流體9之間的熱交換對汽化的中間流體9進行冷凝。在對汽化的中間流體9進行冷凝時通過接收所產(chǎn)生的熱量，從而汽化LNG并在熱交換管24中變?yōu)镹G。將所產(chǎn)生的NG從出口室21通過管路35引入到NG加熱器E3的殼體31中，并用NG和流過NG加熱器E3中的熱源管34的熱源流體之間的熱交換進行加熱。此后，將NG提供給用戶。
在本發(fā)明的中間流體型汽化器中，由于將溫水和乙二醇的水溶液用于熱源流體，可使用相對大的溫差進行汽化，從而可降低熱源流體所需的流速，并可實現(xiàn)汽化設備的更緊湊的設計。同時，通過對中間流體型汽化器E1的熱源管2進行設置，從而構成兩個通道，并可降低每個通道的熱源管的數(shù)量。除了可降低熱源流體的流速外，還可將熱源管2中的熱源流體的流速維持在適當?shù)乃?，且在保持高的膜轉換效率的同時對汽化器進行更高效的設計。另外，由于通過對熱源管2的設計，從而構成兩個通道，可保證足夠的熱交換區(qū)，因此可降低汽化器的軸向的長度。因此，由于通過使用直管和回路室的組合而不使用U-形管構成熱源管的兩個通道，從而可以更緊湊的方式彼此鄰近的形成兩個管束11,12，且可降低殼體1的直徑。通過這些特征的組合，可實現(xiàn)更精巧的設計，并降低汽化器的成本，其中的汽化器包含洋中間流體型汽化器E1和LNG汽化器E2，二者整體構成。
同時，由于與中間流體型汽化器E1和LNG汽化器E2相通的殼體1的直徑被降低，從而可降低殼體1的體積，且可降低在殼體中所保存的中間流體的量。因此，可根據(jù)所應用的規(guī)則，可將所需的隔離距離設定在安全的較小的數(shù)值。
另外，由于通過將直管和回路室進行組合而形成中間流體型汽化器E1的熱源管2，因此可更容易的對熱源管2進行觀察和維護，當進行觀察和維護時，需要移掉位于殼體1的相對端的室3、4和5，在熱源管被損壞時，可用新的進行替代。
因此，由于NG加熱器E3作為一個獨立的熱交換器與中間流體型汽化器E2和LNG汽化器E2單獨形成，從化工的角度看，可對NG加熱器E3進行自由的設計，而不受殼體1的尺寸的限制，與將殼體1與中間流體型汽化器E1和NG加熱器E3都相通的情況不同，從而可使NG加熱器E3的尺寸更緊湊。另外，相對中間流體型汽化器E1和LNG汽化器E2可對NG加熱器E3實現(xiàn)更自由的組合。例如，如圖4中所示，可將中間流體型汽化器E1的殼體1和NG加熱器E3的殼體31平行設置。另外，如圖5中所示，可將NG加熱器E3的殼體31固定在中間流體型汽化器E1的殼體1上。通過對殼體的此種的立體的固定可降低汽化器的整體的安裝面積。
需注意的是，本發(fā)明并不限于所述的實施例，還可通過下面的方式實現(xiàn)(1)中間流體型汽化器可僅包含中間流體型汽化器E1和LNG汽化器E2。如果通過LNG汽化器E2汽化的NG的溫度不低于0攝氏度，則可將汽化的NG直接提供給用戶，而不用通過NG加熱器E3進行加熱。
(2)所形成的中間流體型汽化器E1的熱源管2可具有三個、四個或更多的通道。在此情況下，在殼體1的相對端側的相鄰的室之間提供隔離壁，以進行適當?shù)姆蛛x。使用偶數(shù)個通道，諸如四個或六個通道，從管路設計的角度看更有益，這是因為可將熱源管2的出口和入口設置在殼體1的一端上。
(3)在本發(fā)明中使用的熱源流體并不限于溫水或乙二醇的水溶液，也可從其他的熱源介質中選擇。
(4)在本發(fā)明中使用的中間流體并不限于丙烷，也可從其他的介質中選擇。
(5)雖然在上述的描述中，采用汽化的LNG作為液化氣，被汽化的目標并不限于液化天然氣。本發(fā)明同樣適合用于對諸如液化乙烯、LO2(液態(tài)的氧)和LN2(液態(tài)的氮)進行汽化。
根據(jù)本發(fā)明的中間流體型汽化器，如上所述，通過對直管進行設置而形成中間流體型汽化器的熱源管，從而構成兩個或多個通道。因此，當在較小的流速下使用可提供相對大的溫差的熱源介質用于汽化時，可增大在每個熱源管中的熱源流體的流速，并可防止膜熱轉換效率的降低。另外，可在熱源流體和每個熱源管之間保證大的熱轉換面積，且可將由各組的熱源管構成的管束彼此設置達到更近，結果，可獲得更高效和更緊湊的汽化器。
同時，氣體加熱器與中間流體型汽化器和液化氣汽化器獨立的提供。因此，可以合適的布局安裝氣體加熱器，并從化工的角度看，可根據(jù)構成中間流體型汽化器所需的條件，進行自由的設計，限制了汽化器的安裝區(qū)。結果，中間流體型汽化器的安裝區(qū)被限制在最小。
另外，通過采用本發(fā)明的中間流體型汽化器，并通過使用可提供用于汽化的相對較大的溫差的熱源介質，可有效地將液化的天然氣汽化為天然氣，并提供到用戶。
權利要求
1．一種中間流體型汽化器，其包含一個內部包含中間流體的殼體；由多個直管形成的熱源管，其設置在所述的殼體中，并保證熱源流體流過所述熱源管用于通過使用熱源介質和液態(tài)中間流體之間的熱交換汽化液相的中間流體；一個回路室，將所述多個直管在端部彼此相連；及在所述殼體中設置的熱交換管，并保證可對被液化的氣體進行引導并流過所述熱交換管用于在汽化的中間流體和液化氣之間進行熱交換。
2．根據(jù)權利要求1所述的中間流體型汽化器，其特征在于所述熱源管是通過偶數(shù)個直管形成的。
3．根據(jù)權利要求1所述的中間流體型汽化器，其特征在于還包含一個氣體加熱器，用于通過在所排放的氣體和熱源介質之間所進行的熱交換在被提供到所述熱源管之前加熱從所述熱交換管中排放的氣體。
4．根據(jù)權利要求3所述的中間流體型汽化器，其特征在于將所述氣體加熱器獨立于所述的殼體安裝。
5．根據(jù)權利要求3所述的中間流體型汽化器，其特征在于所述氣體加熱器被安裝到所述殼體上。
全文摘要
一種中間流體型汽化器,其利用熱源流體,提供用于汽化的相對大的溫差,并可使汽化器的整體尺寸小巧,中間流體型汽化器包含一個通過在殼體中設置熱源管而形成的中間流體型汽化器,在其中包含有中間流體,以用熱源介質和液體中間流體之間的熱交換汽化液相的中間流體,通過在殼體中提供熱交換管而構成液相的氣體汽化器,其用液化氣和汽化的中間流體之間的熱交換對液化氣進行汽化。通過對直管進行排列而形成熱源管,從而構成兩個或多個通道。
文檔編號F17D1/04GK1319739SQ0110045
公開日2001年10月31日 申請日期2001年1月12日 優(yōu)先權日2000年1月18日
發(fā)明者巖崎正英, 淺田和彥 申請人:株式會社神戶制鋼所