[发明专利]超低温、高压模块化集成式紧凑高效换热器及检测方法

说明书

本发明涉及超低温、高压模块化集成式紧凑高效换热器及检测方法，属于液态天然气设备领域。本发明管箱结构为多个独立的管箱组成，多个独立的管箱分别为用于接入液态天然气、输出汽态天然气的左管箱及右管箱；用于接入汽态丙烷、输出液态丙烷的上管箱及下管箱；所述的芯体内设有供天然气流通的独立管路，还设有供丙烷流通的独立管路；所述的换热器单独构成或由多个换热器串联或并联组合形成换热器组。本发明提供超低温、高压模块化集成式紧凑高效换热器，可单独使用，也采用多个换热器串联或并联使用；采用串联或并联模块化集成式的设计方案解决了因为3D打印单个产品尺寸受限而导致换热器总换热能力低、焊接集成后无法进行高压、低温的环境检测、以及产品废品率导致的成本高等难题。

技术领域

本发明涉及超低温、高压模块化集成式紧凑高效换热器及检测方法，属于液态天然气设备领域。

背景技术

紧凑高效微通道换热器是浮式液化天然气(FLNG)装置的核心装置，目前微通道FLNG换热器的设计和制造核心技术掌握被国外Heatric公司、美国VPE公司以及瑞典AlfaLaval公司等企业所垄断，并且随着FLNG技术革命与发展，对大型化换热器提出了迫切的需求。全球制备高效紧凑换热器的方法是化学蚀刻和扩散焊工艺相结合，而国内江苏科技大学首例运用增材制造技术研发本产品，但无论是前者还是后者，均因受到工艺制备设备的能力限制，目前不能制备出大型低温、高压式的紧凑高效微通道换热器。其原因有如下几点：1.受到设备本身的能力限制，无论是扩散焊熔炉还是3D打印设备，制备出来的芯体均受到体积的限制；2.芯体内部泄露无法进行维修，故急需向大型化发展的装备的废品率会急线上升，增大了开发风险及成本；3.对于高压、低温设备，均需要按照严格的检验合格后，走向市场，尤其对于高附加值的使用环境，质量安全尤其重要。目前，对于高温低压的设备，压力容器领域可以参考等效替换的方法进行，但尚无低温试验条件；4.对于大温差大型紧凑高效微通道换热器，如LNG从-157℃汽化出0℃的气体，对在运行中的设备本身也会产生极大的温差应力，尤其对高压设备，会产生疲劳，降低了产品的使用寿命。

发明内容

本发明针对上不足提供的超低温、高压模块化集成式紧凑高效换热器及检测方法。拟解决紧凑高效微通道换热器向大型发展的需求所面临的困难问题，本设计，可以有效的通过设计、低温高压检验的手段，解决现有产品的不足，不仅考虑了安全、可靠、可实施，而且装备换热性能优异。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的超低温、高压模块化集成式紧凑高效换热器，所述的换热器包括芯体，管箱结构；所述管箱结构内设有芯体；所述的管箱结构为多个独立的管箱组成，多个独立的管箱分别为用于接入液态天然气、输出汽态天然气的左管箱及右管箱；用于接入汽态丙烷、输出液态丙烷的上管箱及下管箱；所述的芯体内设有供天然气流通的独立管路，还设有供丙烷流通的独立管路；所述的换热器单独构成或由多个换热器串联或并联组合形成换热器组。

本发明所述的超低温、高压模块化集成式紧凑高效换热器，所述的左管箱及右管箱分别呈半圆弧状，左管箱及右管箱分别焊接在芯体的左端部及右端部；左管箱及右管箱与天然气流通的独立管路相连通；所述左管箱上设有液态天然气接入接口；所述的右管箱设有汽态天然气输出接口。

本发明所述的超低温、高压模块化集成式紧凑高效换热器，其特征在于：所述的上管箱及下管箱呈半圆弧状，上管箱及下管箱焊接在芯管的上端部及下端部；上管箱及下管箱与丙烷流通的独立管路相连通，所述上管箱上设有上管箱接管；所述的下管箱设有下管箱接管。

本发明所述的超低温、高压模块化集成式紧凑高效换热器，多个换热器串联或并联组合形成换热器组；形成串联结构的换热器组，每两个相邻的换热器组之间的汽态天然气的输出端与汽态天然气接入端通过法兰组件相互连通；形成串联结构的换热器组，每个换热器的汽态丙烷解接入端通过法兰组件与丙烷主进管路相连通，主进管路上设有接入总管路；每个换热器的液态丙烷解接出端通过法兰组件与丙烷主出管路相连通，主出管路上设有接出总管路。