[实用新型]一种基于重力热管的组合式LNG冷能回收汽化器

说明书

本实用新型涉及一种基于重力热管的组合式LNG冷能回收汽化器，该发明包括LNG低温流体汽化工作液冷凝系统、冷媒循环蒸发系统和重力热管工作液系统。本实用新型利用了LNG/液氧/液氮/液氢等低温流体汽化过程中的冷量来作为制冰、冷库等设施的冷源。本实用新型采用重力热管和二级板式换热器的组合，将LNG的冷能传递给冷媒，冷媒作为冷能回收介质。在同一设备内实现了工作液蒸发汽化、工作液蒸汽冷凝、LNG低温流体汽化、冷媒循环回收冷量、出口天然气温度/压力控制、系统安全保护等功能。

技术领域

本发明采用重力热管原理，将LNG的冷能传递给重力热管中的工作液，再由重力热管中的工作液将冷能传递给冷媒，冷媒作为冷能回收介质，从而实现LNG冷能的利用。LNG作为冷源首先冷凝重力热管中的工作液，冷媒作为工作液汽化的热源。根据出装置冷媒温度的要求不同，本发明冷媒不仅能采用R22、丙烷、乙烷等低凝固点冷剂作冷能回收介质，还可以使用乙二醇防冻液(EG)、二氧化碳、氨等高凝固点介质作冷媒。本发明具有换热效率高、换热面积小、设备体积小、重量轻、冷量利用率高、冷热流体压降小、设备投资低、经济性好等优点，故本发明将能极大地扩大在LNG、LN₂、LO₂、LH₂等低温流体汽化回收冷能中的应用。

乙二醇防冻液(EG)、二氧化碳、氨、R22、丙烷、乙烷等常用冷媒介质作为热源蒸发热管中的工作液，冷媒介质被冷却降温后出装置再循环利用冷量。重力热管工作液应用汽、液相变传热，热阻很小，因此具有很高的热传导能力。本设备用于LNG等低温流体需气化时的冷能回收，回收的冷能可用于制取冰块或作为冷库冷源等。新建、扩建和改建的LNG等低温流体气化站均可采用本设备回收冷能，本设备可实现厂内预制、厂内预装及现场快速安装施工。

背景技术

目前LNG等低温流体气化站基本采用常规汽化器来汽化LNG等低温流体，LNG等低温流体通过汽化器与空气或海水换热被加热至5℃以上才能工业应用。在生产LNG等低温流体的过程中需要消耗大量的电能使天然气温度降低并液化。目前绝大部分LNG等低温流体汽化过程中低温流体的冷量是散发到空气中或海水中的，大量的冷量没有得到利用而浪费了。

目前LNG等低温流体的冷能利用设备研究较少，一方面由于LNG等低温流体汽化温度太低，不能采用乙二醇防冻液、二氧化碳、氨等高凝固点介质与LNG等低温流体换热，只能利用低凝固点冷剂(如R22、丙烷、乙烷等)与LNG等低温流体换热。换热设备可采用管壳式换热器、板式换热器、板翅式换热器等常规换热器。

日常生产、生活中需要大量的冷量用于冰块生产及冷库运行。目前冰块生产及冷库运行均是采用电动压缩机的制冷机组消耗大量电能来制取冰块及维持冷库运行，设备多、投资高、能耗高、经济效益差。

随着中国国民经济的快速发展、我国LNG等低温流体产业迅猛发展，使得LNG等低温流体汽化站遍地开花，汽化站已成为民众生活中不可或缺的一部分。LNG等低温流体冷能利用作为制冰冷源或作为冷库冷源有广阔的应用前景。

2、现有技术方案：

目前LNG等低温流体的冷能利用设备研究较少，一方面由于LNG等低温流体汽化温度太低，不能采用乙二醇防冻液、二氧化碳、氨等高凝固点介质与LNG等低温流体换热，只能利用低凝固点冷剂(如R22、丙烷、乙烷等)与LNG等低温流体换热。由于低凝固点冷剂通常具有价格昂贵、易泄漏损失或易燃易爆等特性，因此其应用受到较大限制。

现有技术方案的换热设备多采用管壳式换热器、板式换热器、板翅式换热器等常规换热器。这些常规换热设备都是利用冷、热流体被换热管或换热板的固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换的，为提高传热系数，需尽可能降低间壁式换热器中的热阻，热阻主要来源于间壁两侧粘滞于传热面上的流体薄层(边界层)，和换热器使用中在间壁两侧形成的污垢层，金属壁的热阻相对较小。增加流体的流速和扰动性，可减薄边界层，降低热阻，提高给热系数，但增加流体流速会使能量消耗增加。为了降低污垢热阻，需设法延缓污垢的形成，并定期清洗传热面。