[发明专利]将入口空气与出口空气隔离的加热塔装置和方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及一种通过被加热塔装置加热的水而向循环流体传热的装置和方法。更具体地，本发明涉及例如一种装置和方法，其中液化天然气等类似物通过热交换而被汽化。

背景技术

经常希望将热从周边空气传递到相对较冷的液体，从而“加热”或冷却所述液体。使用液化天然气可实现这种状况。

天然气的低温液化作为一种将天然气转换成更便于运输的形式的方法而被常规地实施。这种液化通常使体积减少大约600倍，并使得其最终产品可以更容易地被存储和运输。而且，所希望的是，存储超量的天然气而使得当天然气需求增加时能够容易地并有效地供给天然气。一种用于运输天然气而且用于存储超量天然气的实际方法是，将天然气转换成液化状态用于存储和/或运输，然后在需要时将所述液体汽化。

天然气所在的区域经常远离其最终使用场所，因此，天然气的液化更显重要。通常，天然气从供给源通过管线直接运输到用户市场。不过，已变得更普遍的是，天然气从供给源运输到距离遥远的用户市场，而其中并不存在管线或者不适于使用管线。这种情况对于海运尤其现实，在海运中必须通过远洋航行的船舰来进行运输。天然气在气态下进行船运基本上是不现实的，这是因为气体在气态下具有很大的体积，还因为需要可观的加压来显著减小气体体积。因此，为了存储和运输天然气，通常需要通过将气体冷却至大约-240°F至大约-260°F来减小气体体积。在所述温度下，天然气被转化为接近大气蒸汽压力的液化天然气(LNG)。一旦完成LNG的运输和/或存储，在向终端用户提供天然气用于使用之前，LNG必须恢复到气体状态。

通常，通过采用各种热传输流体、系统和处理来实现LNG的重新气化或汽化。例如，在现有技术中使用的一些处理方法采用汽化器，其采用热水或热蒸汽来加热LNG从而将其汽化。然而，这些加热处理方法存在缺陷，这是因为热水或热蒸汽经常由于LNG温度过冷而冻结，这样会导致汽化器被阻塞。为了克服这个缺陷，现有技术目前采用了可替换的汽化器，例如，开放式挂架汽化器、中介流体汽化器和浸没燃烧汽化器。

开放式挂架汽化器通常使用海水之类作为热源，来与LNG进行逆流热交换。类似于上文所提的汽化器，开放式挂架汽化器往往会在汽化器表面上“结冰”，从而导致热传输阻力增大。因此，开放式挂架汽化器必须被设计为具有更大热传输面积的汽化器，这样就必须承受更高的装置成本和更大的汽化器尺寸。

不同于如上文中所述的通过由水或蒸汽的直接加热来汽化LNG，中介类型的汽化器采用具有低冻结点的诸如丙烷、氟化烃之类的中介流体或制冷剂.这些制冷剂可通过热水或热蒸汽被加热，然后加热后的制冷剂或制冷剂混合物通过汽化器并用于汽化LNG.这种类型的汽化器克服了经常发生在前述汽化器中的结冰和凝固问题，不过，这些中介流体汽化器需要用于加热制冷剂的装置，例如热水器或加热器.这些类型的汽化器也具有缺陷，由于用于加热制冷剂的加热装置的燃料消耗，使得其运行成本很高.

一种目前在现有技术中用来克服热水器或加热器的高运行成本的方案是，使用水塔，通过其自身或结合加热器或热水器来加热用于汽化LNG的制冷剂。在这些系统中，水被通进水塔中并在水塔中提升水温。然后，使用温度升高的水来通过第一汽化器加热诸如乙二醇的制冷剂，而该制冷剂进而用于通过第二汽化器来汽化LNG。不过，这些系统也具有缺陷，这是因为在塔入口蒸汽与塔出口蒸汽之间存在浮力差。加热塔排放了大量的冷湿空气或流出物，其相比于周围空气是很重的。一旦冷的流出物从塔中被排放，则由于其比周围空气重得多，因而其往往趋向于下沉或流向地面。然后，冷的流出物被引导进入水塔，阻碍了塔的热交换性能并导致塔变得无效。上述的浮力问题导致冷空气通过水塔再循环，阻碍了其对水的加热能力，并实际上限制了塔的效率。

相应地，现有技术中需要提供一种改进的装置和方法，用于通过加热塔装置将热量传输到循环流体。所希望的是，这样的装置和方法能够以高效率低成本的方式实现LNG汽化。进一步地，现有技术中需要提供一种加热塔用于LNG汽化处理中，和/或用于能够实现所述处理和/或系统的汽化系统中，从而有效加热水并使所述处理能够更加高效率和低成本。

发明内容

通过本发明，很大程度上满足了上述需求，其中，提供了加热塔装置和方法的各个方面。

根据本发明的一个实施例，提供了一种使用加热塔来加热流体的方法，包括以下步骤：将空气流通过入口引入到所述加热塔中；使所述空气流通过填充介质；使所述流体通过所述填充介质；将所述空气流通过出口而从所述加热塔排出；和将在所述入口的空气流隔离于在所述出口的空气流。