一种用于海上的lng气化器及气化方法
阅读说明：本技术 一种用于海上的lng气化器及气化方法 (LNG vaporizer used on sea and vaporization method ) 是由 明红芳 张超 陈海平 黄宇 宋坤 许佳伟 郭琦 郝思佳 于 2021-01-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于海上的LNG气化器及气化方法,包括：箱体,所述箱体的底部设置有海水入口,所述箱体的侧壁上设置有海水出口；LNG输液管,所述LNG输液管的上端穿过所述箱体的顶部并设置有LNG入口,其下端安装在所述箱体内；NG输气管,所述NG输气管的进气口与所述LNG输液管的出气口连接,用于将气化的LNG输送至外部输气管道；鼓风管,所述鼓风管的上端穿过所述箱体的顶部并设置有空气入口,其下端安装在所述LNG输液管的下方。本发明的LNG气化器将换热部件放置于箱体中,操作灵活,结构简单紧凑,节省占地面积。(The invention relates to an LNG vaporizer and a vaporizing method used on sea, comprising the following steps: the seawater recycling device comprises a box body, a seawater inlet is formed in the bottom of the box body, and a seawater outlet is formed in the side wall of the box body; the upper end of the LNG liquid conveying pipe penetrates through the top of the box body and is provided with an LNG inlet, and the lower end of the LNG liquid conveying pipe is installed in the box body; the gas inlet of the NG gas pipe is connected with the gas outlet of the LNG liquid conveying pipe and used for conveying gasified LNG to an external gas conveying pipeline; the upper end of the blast pipe penetrates through the top of the box body and is provided with an air inlet, and the lower end of the blast pipe is arranged below the LNG liquid conveying pipe. The LNG vaporizer is provided with the heat exchange part arranged in the tank body, so that the LNG vaporizer is flexible to operate, simple and compact in structure and capable of saving floor space.)
技术领域
本发明涉及一种用于海上的LNG气化器及气化方法，属于LNG输配技术领域。
背景技术
陆用常规的LNG气化器，即开架式气化器(Open Rack Vaporizer,ORV)、浸没燃烧式气化器(Submerged Combustion Vaporizer,SCV)、中间介质气化器(IntermediateFluid Vaporizer,IFV)及空温式气化器(Air Ambient Vaporizer,AAV)，适用于不同的工况，有着各自的优势，但同时也有很多不足。随着海上LNG的发展，结合海上地理位置、自然条件和海水条件，以功能、需求作为设计出发点，提出一种适用于海上的新型LNG气化器，以克服现有气化器存在的局限性是目前海上LNG急需解决的问题。
发明内容
针对上述突出问题，本发明提供一种用于海上的LNG气化器及气化方法，该气化器安装于近海开阔水域或海水半潜式平台，可将LNG运输船上的LNG直接气化后在管道中进行输送，有效地节省了将LNG和海水运输到陆上LNG接收站的费用，提高了经济效益。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
本发明第一方面提供一种用于海上的LNG气化器，包括：
箱体，所述箱体的底部设置有海水入口，所述箱体的侧壁上设置有海水出口；
LNG输液管，所述LNG输液管的上端穿过所述箱体的顶部并设置有LNG入口，其下端安装在所述箱体内，用于将LNG输送到所述箱体中；
NG输气管，所述NG输气管的进气口与所述LNG输液管的出气口连接，用于将气化的LNG输送至外部输气管道；
鼓风管，所述鼓风管的上端穿过所述箱体的顶部并设置有空气入口，其下端安装在所述LNG输液管的下方，且所述鼓风管上设置有若干鼓风孔，用于产生气泡，加速海水流动以提高LNG换热效率。
所述的用于海上的LNG气化器，优选地，还包括：
支撑架，所述支撑架设置于所述箱体的底部；
所述LNG输液管的下端分成若干换热管，若干所述换热管盘绕成蛇形管并排设置在所述支撑架内或盘绕成多层蛇形管设置在所述支撑架内。
所述的用于海上的LNG气化器，优选地，所述NG输气管的进气口与若干所述换热管的出气口连接，所述NG输气管的上端穿过所述箱体的顶部并设置有NG出口，用于与外部输气管道连接。
所述的用于海上的LNG气化器，优选地，所述鼓风管的下端分成若干鼓风支管，若干所述鼓风支管固定在所述支撑架的底部，且位于若干所述换热管的下方，若干所述鼓风孔均匀分布在若干所述鼓风支管的上管壁上。
所述的LNG气化器，优选地，还包括氯气输气管，所述氯气输气管的上端穿过所述箱体的顶部并设置有氯气入口，所述氯气输气管的下端与所述鼓风管气流导通连接。
所述的LNG气化器，优选地，还包括溢流堰，所述溢流堰为上下开口的筒型结构，其固定在所述支撑架的底部并位于若干所述换热管的外围，用于使整个管束区域的液体充分流动进行换热。
所述的LNG气化器，优选地，若干所述换热管采用等腰三角形的排列方式，用于增强对气泡的破碎效果，使得直径相对较小的气泡数量增多，在相同进气量的条件下，液体受扰动加强，传热效果加强。
所述的LNG气化器，优选地，还包括滤网，所述滤网设置于所述海水入口处，用于过滤大颗粒泥沙以及海洋生物。
所述的LNG气化器，优选地，所述LNG入口、所述空气入口和所述氯气入口的入口处均设置有法兰，所述法兰的材质包括奥氏体不锈钢。
本发明第二方面还提供一种上述LNG气化器的气化方法，包括如下步骤：
将所述LNG气化器放置在海平面或半潜式海上平台上，打开所述海水入口以及所述海水出口，使海水经过所述滤网初步过滤后，浸没所述换热管，此时海水处于静止状态；打开鼓风机使其处于工作状态，空气通过所述空气入口进入所述LNG气化器，输送至所述鼓风管，最终分散至所述LNG气化器底部的所述鼓风支管，通过所述鼓风支管的所述鼓风孔以气泡的形式上升，所述LNG气化器内部的海水通过气泡涌升力的作用进行流动；同时打开所述氯气入口，通过所述氯气输气管注入氯气，氯气与空气混合后进入所述LNG气化器中，起到消杀海生物的作用；LNG从所述LNG入口进入，通过所述LNG输液管进入所述换热管，并与管外流动的海水形成对流，达到换热气化的目的；气化后的天然气通过所述NG输气管达到所述NG出口，然后通过外部管道输送出去；换热后流体通过所述海水出口排出。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
本发明将LNG气化器放置在近海处的海水中，可以直接对LNG运输船上的LNG进行气化后从管道进行输送，从而有效地节省陆上LNG气化器需要将LNG和海水运输到接收站的成本。利用鼓风机将空气注入，通过排气孔以气泡的形式上升，换热管外的海水通过气泡涌升力的作用进行流动并达到与管内LNG换热使其气化的目的，替代水泵动力。此LNG气化器将换热部件放置于箱体中，操作灵活，结构简单紧凑，节省占地面积。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种海上LNG气化器的整体结构示意图；
图2为本发明该实施例提供的一种海上LNG气化器的另一角度整体结构示意图；
图3为本发明该实施例提供的一种海上LNG气化器的底面仰视图；
图4为本发明该实施例提供的一种海上LNG气化器的运行状态示意图；
图5为本发明该实施例提供的一种海上LNG气化器的一种实际结构图；
图中各附图标记如下：
1-NG出口；2-NG输气管；3-换热管；4-鼓风管；5-LNG输液管；6-氯气输气管；7-LNG入口；8-空气入口；9-氯气入口；10-鼓风支管；11-箱体；12-溢流堰；13-海水入口；14-海水出口；15-支撑架；16-滤网。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
如图1-3所示，本发明提供一种用于海上的LNG气化器，包括：
箱体11，箱体11的底部设置有海水入口13，箱体11的侧壁上设置有海水出口14；
支撑架15，支撑架15设置于箱体11的底部；
LNG输液管5，LNG输液管5的上端穿过箱体11的顶部并设置有LNG入口7，LNG输液管5的下端分成若干换热管3，若干换热管3盘绕成蛇形管并排设置在支撑架15内或盘绕成多层蛇形管设置在支撑架15内；
NG输气管2，NG输气管2的下端与若干换热管3的另一端连接，NG输气管2的上端穿过箱体11的顶部并设置有NG出口1，用于与外部输气管道连接；
鼓风管4，鼓风管4的上端穿过箱体11的顶部并设置有空气入口8，鼓风管4的下端分成若干鼓风支管10，若干鼓风支管10固定在支撑架15的底部，且位于若干换热管3的下方，若干鼓风支管10的上管壁上均开设有若干鼓风孔；
氯气输气管6，氯气输气管6的上端穿过箱体11的顶部并设置有氯气入口9，氯气输气管6的下端与鼓风管4气流导通连接。
本具体实施方式中，优选地，还包括溢流堰12，溢流堰12为上下开口的筒型结构，其固定在支撑架15的底部并位于若干换热管3的外围，用于使整个管束区域的液体充分流动进行换热。
本具体实施方式中，优选地，鼓风孔的直径为15～25mm。
本具体实施方式中，优选地，还包括滤网16，滤网16设置于海水入口13处，用于过滤大颗粒泥沙以及海洋生物。
本具体实施方式中，优选地，LNG入口7、空气入口8和氯气入口9的入口处均设置有法兰，法兰的材质包括奥氏体不锈钢。
本具体实施方式中，优选地，若干换热管3和LNG输液管5的材质包括铝合金+Al-Zn涂层。
本具体实施方式中，优选地，NG输气管2、鼓风管4、氯气输气管6和若干鼓风支管10的材质包括铝合金+Al-Zn涂层。
本具体实施方式中，优选地，箱体11、支撑架15和溢流堰12的材质包括奥氏体不锈钢。
本具体实施方式中，优选地，若干换热管3采用等腰三角形的排列方式，用于增强对气泡的破碎效果，使得直径相对较小的气泡数量增多，在相同进气量的条件下，液体受扰动加强，传热效果加强。
本具体实施方式中，优选地，换热管3采用等腰三角形的排列方式，管束分布结构紧凑，每根换热管3周围都有气液两相流绕流而过，从而增强了对气泡的破碎效果，使得直径相对较小的气泡数量增多，在相同进气量的条件下，液体受扰动加强，传热效果加强。
基于上述LNG气化器，本发明还提供该LNG气化器的气化方法，如图4、5所示，包括如下步骤：
将LNG气化器放置在海平面或半潜式海上平台上，打开海水入口13以及海水出口14，使海水经过滤网16初步过滤后，浸没换热管3，此时海水处于静止状态；打开鼓风机使其处于工作状态，空气通过空气入口8进入LNG气化器，输送至鼓风管4，最终分散至LNG气化器底部的鼓风支管10，通过鼓风支管10的鼓风孔以气泡的形式上升，LNG气化器内部的海水通过气泡涌升力的作用进行流动；同时打开氯气入口9，通过氯气输气管6注入氯气，氯气与空气混合后进入LNG气化器中，起到消杀海生物的作用；LNG从LNG入口7进入，通过LNG输液管5进入换热管3，并与管外流动的海水形成对流，达到换热气化的目的；气化后的天然气通过NG输气管2达到NG出口1，然后通过外部管道输送出去；换热后流体通过海水出口14排出。
本发明设置溢流堰12，使得空气较大程度的穿梭于管壁之间，使整个管束区域的液体充分流动进行换热，换热效果更好；空气在横掠过管束的过程中，大气泡受到管束的干涉作用，破碎成许多小气泡，从而增强液体扰动，加强换热。
随着鼓风孔孔径的增加，壳程流体对流传热系数呈先增加后减小的变化趋势。当鼓风孔孔径为20mm左右时，对流传热系数达到最大。鼓风孔孔径不宜过大，鼓风孔孔径过大时，形成的初始气泡直径也相对较大，在一定的孔间距范围内，增加了气泡间的聚并率，导致LNG气化器附近的气液两相流呈块状流，不利于气液两相流与管束之间的换热，因此本发明LNG气化器的孔径选择20mm。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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