[发明专利]一种用于浸没燃烧式气化器的可调节型烟气均布装置

说明书

一种用于浸没燃烧式气化器的可调节型烟气均布装置，包括烟气均布器，所述的烟气均布器由烟气均布器烟气均布器内管段、烟气均布器外管段及“死区”扰流段组成，其中烟气均布器内管段两端均连接“死区”扰流段，且一端为法兰连接，另一端为焊接；烟气均布器内管段外部同轴嵌套安装烟气均布器外管段，烟气均布器外管段连接电动伺服系统执行机构的动力输出；根据气化率需求及气化量，电动伺服系统执行机构A带动烟气均布器外管段旋转至相应角度，改变烟气喷射孔直径，实现烟气有效喷射面积的调节，从而保证烟气喷射速度控制在一定范围，即保证烟气能充分与水浴换热，又能实现较强的横掠管束扰动，避免蛇形盘管结冰，达到提高气化率的目的。

技术领域

本发明属于LNG气化器技术领域，特别涉及一种用于浸没燃烧式气化器的可调节型烟气均布装置。

背景技术

浸没燃烧式气化器(Submerged Combustion Vaporizer，简称SCV) 是在浸没燃烧技术基础上开发出的多相流换热技术，具有启动迅速、热效率高、功率调节范围宽、体积紧凑、设备一次投资成本低等特点。由于天然气需求存在季节性波动，冬季是常态的2-3倍，所以SCV常作为接收站天然气系统专用调峰设备。国内天然气接收站使用的SCV 主要从日本、德国和韩国进口。文献“申请公开号为US7168395B2的美国发明专利”公开了此种浸没燃烧式气化器其主体结构由换热管束、壳程围堰及水浴、浸没燃烧器、燃烧室、烟气均布系统、LNG监测系统、烟囱等部分组成。图1为SCV工作系统示意图，点火后高温烟气形成于燃烧室，沿均布器管路和密排的均布孔以鼓泡形式进入水浴，形成气液两相流横掠管束，完成高温烟气与水的换热过程，最终将热量通过围堰内的换热管束传递给管内流动的LNG，实现LNG从液态到超临界态的升温气化。

SCV理想的气化流程是燃料提供的热量与液化天然气气化需要的热量基本相等，保证了水浴温度在运行过程中基本保持不变。通过高速气柱对水浴的扰动，一方面增强了LNG换热器壳程水浴侧的换热系数，另一方面打破了水浴靠近换热管束的低温层，使之在运行过程中不结冰，保证传热过程顺利进行。但是在实际运行过程中，由于SCV 多用于城市调峰使用，造成气化量调节范围较大，而一般SCV烟气流量及喷射速度只能靠烟气量进行调节，难以直接调节烟气射流速度，而烟气射流速度的降低可造成水浴的扰动度下降，或是速度太高导致烟气与水浴换热不充分，二者都会影响SCV的换热效率，导致实际开车过程中存在出口LNG气化温度较高或气化量不达标的问题。同时，由于烟气喷射均布器是呈均匀平孔分布，在喷射区域存在扰动“死区” (靠近蛇形管弯管区域，围堰壁面附近)，使传热管弯管处的水浴扰动度较低，水浴与蛇形传热管换热性能受到影响，甚至在传热管表面结较厚冰层，导致换热过程无法准确预估，进一步加剧影响换热效率，从而对SCV的换热性能造成较为严重的影响，文献“Experimental investigation on fluid flow and heat transfercharacteristics of a submerged combustion vaporizer,Applied ThermalEngineering 113 (2017)529-536.”也提出了类似的结冰问题。所以如何在扰动度较低的换热“死区”或容易形成冰层的区域利用气体提升原理，获得扰动剧烈的循环水流，或是根据LNG气化所需烟气量的配比有效调节烟气喷射速度，从而提高管外与水浴的换热效率，是迫在眉睫需要解决的问题。

发明内容

为了克服现有SCV烟气喷射均布器在运行中存在的烟气均布器无法调节喷射速度和“死区”结冰严重等问题，本发明提出一种浸没燃烧式气化器的可调节型烟气均布装置，采用可调节式的烟气均布器装置，根据烟气量调整均布器喷射孔的有效喷射面积，使烟气喷射速度和LNG传热管所需烟气量得到匹配，即一方面调节烟气喷射速度，对传热管附近的“拟静态”水浴进行有效扰动，另一方面避免过多的压力喷射损失，使烟气与水浴得到充分换热，提高烟气与换热管横掠管束的换热效率，同时，在烟气均布器两侧设计“死区”扰流喷嘴，加强“死区”附近的水浴湍动度，消除结冰问题，从而进一步提高LNG气化率，达到节能环保的目的；具有结构紧凑、易于加工、SCV系统改动小、明显提高LNG气化率等优点。