[发明专利]一种可热电回收LNG冷能的开架式气化器换热管

说明书

技术领域

本发明涉及一种开架式气化器换热管，特别是关于一种可热电回收LNG冷能的开架式气化器换热管。

背景技术

在LNG接收站或气化站中，常常需要将LNG加热至常温气体进入城市输运管道。开架式气化器(ORV)是一种以海水为热源的气化器，用于基本负荷型的大型气化装置，可以在0％～105％的负荷范围内安全运行，并能够根据需求的变化调整汽化量。ORV的基本单元是换热管，由若干换热管组成一个板状排列，两端由集气管或集液管焊接形成一个板型管束，再由若干个板型管束组成气化器，气化器顶部有海水喷淋装置，海水被喷淋在板型管束外表面上，依靠重力的作用自上而下流动。LNG在管内自下而上流动，在此过程中，海水将热量传递给LNG，使其加热并气化。

传统的ORV运行时在板型管束的下部都会结冰，尽管水膜沿管板下落的过程中具有较高的换热系数，但是由于冰层的导热系数远低于铝的导热系数，因此会使气化器的整体传热性能下降。为了改善管外结冰的问题及提高气化器的传热性能，SuperORV(超级开架式气化器)在传统的ORV基础上对换热管的结构进行了改进，在LNG气化段采用了双层结构的换热管结构。SuperORV的双层套管结构本质上是通过牺牲换热结构的紧凑性，增加传热热阻，减少局部换热温度差，达到冰层控制的目的。LNG在气化的过程中会释放大量的冷能，传统ORV和SuperORV在运行过程中，将这部分冷能直接释放，因此造成能量的浪费。为了改善管外结冰的问题及提高气化器的传热性能，有必要对ORV换热管的结构进行改进和优化。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种不仅能够改善管外结冰问题，而且能够回收LNG冷能的开架气化器换热管。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种可热电回收LNG冷能的开架式气化器换热管，其特征在于：它包括有管体，所述管体的管壁内外均设置有强化换热结构翅片，靠近LNG的入口端的所述管体为所述开架式气化器的气化段，靠近LNG出口端的所述管体为所述开架式气化器的加热段；位于所述气化段的管体管壁上设置有一环状间隙，所述环状间隙内填充热电材料；对应所述环状间隙的位置，所述管体的管壁上还设置一用于防止所述热电材料泄露的端盖。

所述热电材料采用低导热系数的碲化铋热电材料，其长度和厚度根据实际需要进行设定。

所述管体内还插设一用于强化换热的扰流元件。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于在换热管气化段的管体管壁上设置有环状间隙，环状间隙内填充低导热系数的热电材料，通过改变管内外换热流体传热温度差最大的换热管段的结构，局部增加换热热阻，从而抑制冰层在开架式气化器表面的生长，同时，在换热管加热LNG的同时，热电材料回收LNG中的部分冷能并转化为电能。2、本发明由于将低导热系数的热电材料设置在海水侧和LNG侧的换热系数较高的管段，热电材料两侧的温度差较大，即温度梯度较大，热电材料在此区域的热电转换效率较高，因此可以提高能源的利用率。3、本发明由于在管体内插设扰流元件，因此可以加剧管内流体湍流强度，强化换热。4、本发明由于利用回收的冷能发电，驱动部分辅机，因此可以减少耗电，提高能源的利用率。本发明可以广泛应用于开架式气化器换热管的制作过程中。

附图说明

图1是本发明结构示意图，其中，(a)是主视图，(b)是仰视图，(c)是沿图(b)中的A-A线的剖视示意图；

图2是本发明气化段的剖视示意图；

图3是本发明剖视示意图，其中，(a)是气化段剖视示意图，(b)是加热段剖视示意图；

图4是本发明实施例1热电材料的厚度分布示意图，其中，横坐标表示换热管的长度，单位是m；纵坐标表示热电材料厚度，单位是mm；

图5是现有的SuperORV换热管沿换热管管长冰层厚度示意图，其中，横坐标表示换热管的长度，单位是m；纵坐标表示冰层厚度，单位是mm；

图6是本发明实施例2的热电转换效率随管长分布曲线示意图，其中，横坐标表示换热管的长度，单位是m；纵坐标表示热电转换效率，单位是％；

图7是本发明实施例2的实验结果对比示意图，其中，“●”表示带热电材料的换热管，“▲”表示不带热电材料的换热管；横坐标表示换热管的长度，单位是m；纵坐标表示冰层厚度，单位是mm。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。