一種水浴式氣化器的製作方法

2023-09-13 17:51:50 2

專利名稱：一種水浴式氣化器的製作方法
技術領域：
本發明涉及氣化器領域，特別涉及一種可採用溫水循環氣化的水浴式氣化器。
背景技術：
低溫流體氣化器的形式多種多樣，從結構及工作原理上來說，一般可分為空溫式氣化器和水浴式氣化器。其主要用於液氮、液氧、液化天然氣、液化石油氣等低溫流體的氣化，即把低溫液體轉變為常溫氣體，以滿足鋼鐵、化工、電子、切割等領域的應用。其中水浴式氣化器一般通過外部的熱水與低溫液體進行熱交換來實現低溫液體的氣化，極大的提升了單位面積的換熱效率，因此需要有專用的熱水供應成為了水浴氣化器正常工作的必要條件。在鋼鐵、發電、冶煉等行業，現場一般都有空分系統，空分系統上所使用的壓縮機會產生大量的溫水(約30°C)，溫水通過龐大的冷卻塔等裝置使溫度降至(約10°C)後，再循環回壓縮機繼續使用。這樣不僅浪費了大量的熱能，冷卻裝置還消耗了大量的電能，造成巨大浪費。如果能採用這些溫水供應水浴式氣化器進行工作，便可使低溫液體與溫水進行熱交換後氣化，溫水經氣化器換熱後溫度降低可再循環至壓縮機使用，起到一舉兩得的效果， 從而大量的減少能源的浪費，降低生產運營成本。現有水浴式氣化器，一般採用盤管式設計，選用不鏽鋼材質，(如圖3所示)，一般包括一個儲水腔35，儲水腔35上設有進水口 36和出水口 31，儲水腔35內設有數根換熱盤管 34，換熱盤管34的一端通過連接管33與流體入口 37連通，換熱盤管34的另一端與流體出口 32連通，該氣化器在使用時熱水從進水口 36進入儲水腔35，需要氣化的液體由流體入口 37進入換熱盤管34，換熱盤管34內的液體與儲水腔35內的熱水進行熱交換，完成液體的氣化。氣化後的氣體由流體出口 32流出，儲水腔35內的熱水經熱交換後溫度降低，由出水口 31流出。這種水浴式氣化器如果用溫水進行氣化時會存在一定的問題，當循環溫水進入氣化器，在儲水腔內流動，以平緩的方式至循環水出口，低溫流體進入氣化器，在流體入口有巨大的冷量產生，由於換熱盤管間距較小，水的流速較慢，水溫又不高，這樣對流體入口處的換熱盤管衝刷很小，因此在液體入口附近的換熱盤管很容易結冰，進而導致換熱效率低下，甚至會導致停產。經研究發現，要保證換熱盤管不結冰，可以採用提高用水流速、提高用水溫度和加大盤管間距的方式來實現。但加大盤管間距其氣化能力必然降低，所以一般保守的做法是氣化器用水採用常規的鍋爐用水，需要90°C熱水進，換熱後70°C熱水出，這樣就不能有效的利用工廠內空分系統所產生的溫水進行熱交換，使這些溫水的熱量白白浪費掉，而且在加熱鍋爐水過程中造成資源的浪費。

發明內容
針對上述現有技術的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種新型結構的水浴式氣化器。本氣化器採用鋁質直管換熱管，換熱效率更高，並且只需20°C 30°C的溫水就可以正常工作，滿足既定用氣量，從而可有效的利用廢熱資源，提高系統能效。為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案
一種溫水循環水浴式氣化器，包括一儲水腔，所述儲水腔下部設有溫水入水口、出水口、流體入口和氣相出口。所述儲水腔內設有數排鋁製翅片換熱管，各排換熱管由匯管連接，匯管一端與低溫流體入口連通，另一端與氣相出口連通。本發明氣化器的運行方式為低溫流體與水的流向相反。本發明氣化器換熱管內部和外部分別設有數根液相內管和數根過水套管。所述液相內管位於換熱管內，下端與換熱管內翅片板固定。液相內管上端位於換熱管總長的1/3位置處。所述過水套管位於換熱管外，與換熱管支撐片連接固定。所述帶翅片板的換熱管，內部結構為多個翅片板，均勻分布，翅片板與換熱管內壁圓弧過渡，換熱管外有多個支撐片，通常為四個，截面形狀為圓杆型或方杆型。本發明整體結構為閉架結構，閉架即為封閉網架式結構，封閉是相對於空溫開放式氣化器來說，本發明的換熱部件全部封閉在罐體內部，使溫水能夠循環利用。所述氣化器換熱管外部的各個支撐片分別與連接片連接，連接片另一端再與另一個換熱管連接，形成多行多排，成為網架式結構，節省空間。本發明氣化器所述儲水腔內還設有分程隔板。所述分程隔板位於儲水腔中間位置，將儲水腔分隔為兩部分，僅在儲水腔上部連通。本發明氣化器，還包括兩塊擋水板，所述擋水板位於換熱管下端，與過水套管下端相連接。本發明氣化器儲水腔下部還設有測溫裝置和排汙口。通常氣化器罐壁設有1 4 個測溫裝置，其中至少一個為測溫遠傳裝置具備報警功能，與進液閥聯動。所述排汙口處設有一排汙閥。本發明氣化器，所述儲水腔上部設有排氣口，排氣口與自動排氣閥連接。上述技術方案具有如下有益效果
1.採用鋁材作為換熱介質，鋁材的導熱係數為237w/m· °C，而不鏽鋼導熱係數為80w/ m〃C左右。使用鋁製換熱管，可以極大地提升換熱效率。同時，帶翅片板的鋁製換熱管內部設有翅片板，翅片板是換熱管的一部分，在換熱管內部形成數十片板狀結構，從而增大了單位長度鋁換熱管的換熱面積，使該氣化器換熱效率得到進一步提高。2.液相內管的使用，使換熱管與液相內管之間的少量低溫液體先與溫水換熱氣化成為氣態，由於氣體的傳熱係數遠低於液態的傳熱係數，氣體再與液相內管中的低溫液體換熱。降低了設有液相內管部位的傳熱效率。3.水浴式氣化器的工作效率一般受到單位時間內溫水供應量的影響，而一般應用場所所能提供的溫水量也是有限的。本方案採用過水套管及擋水板設計，使得溫水全部從過水套管以及換熱管之間的夾層通過，極大地提高了溫水的流速，有效的提高了溫水的利用率，同時也避免了結冰的可能性。4.在本水浴式氣化器中，換熱管之間、各排換熱管之間都通過支撐片或連接片連接固定，形成網架式連接。採用網架式連接有效地控制了各個換熱管之間以及各排換熱管之間的間距，合理地利用了氣化器內的部空間，使氣化器在體積儘可能小的前提下實現更大的氣化能力。本發明所述換熱管及換熱管的組合連接方式均採用了特殊的結構形式，使其具有安裝方便、運行穩定、節能高效等特點，該氣化器採用20°C -30°C的溫水即能正常工作，可滿足用氣量，而且還可以將工廠內壓縮機產生的溫水進行降溫循環利用，從而節省了大量的能源。上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段， 並可依照說明書的內容予以實施，下面結合實施例及附圖對發明進一步說明。


圖1是本發明氣化器的結構示意圖。圖2是本發明氣化器換熱管的剖視圖。圖中，1-支腿、2-分程隔板、3-出水口、4_流體入口、5-匯管、6_測溫遠傳裝置、 7-換熱管、8-過水套管、9-排氣口、10-吊耳、11-連接片、12-儲水腔、13-擋水板、14-氣相出口、15-入水口、16-排汙口、17-液相內管、18-支撐片、19-翅片板。圖3是現有循環水浴式氣化器的結構示意圖。圖中，31-出水口、32-流體出口、33-連接管、34-換熱盤管、35-儲水腔、36-進水口、37-流體入口。其中，圖1為摘要附圖。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細介紹。如圖1所示，該氣化器固定在支腿1上，包括一儲水腔12，儲水腔12下部設有一入水口 15，一出水口 3，一流體入口 4和一氣相出口 14;儲水腔12內設有數排鋁質換熱管7， 鋁質換熱管7通過匯管5與流體入口 4連通，鋁質換熱管7的另一端與氣相出口 14連通； 儲水腔12由分程隔板2分隔成兩個部分，僅在儲水腔12上部連通。儲水腔12上部設有排氣口 9，排氣口 9與自動排氣閥連接。儲水腔下部還設有測溫裝置6和排汙口 16。換熱管 7內部和外部分別設有液相內管17和過水套管8。如圖2所示，液相內管17位於換熱管7內部，下端與換熱管內翅片板19連接。過水套管8位於換熱管7外部，與換熱管外支撐片18連接。液相內管17上端位於換熱管7 總長的1/3位置處。所述帶翅片板的換熱管7，內部結構為多個翅片板19，均勻分布，翅片板19與換熱管7內壁圓弧過渡，換熱管7外有多個支撐片18，截面形狀為圓杆型或方杆型。 換熱管7外部的各個支撐片18分別與連接片11連接，連接片11另一端再與另一個換熱管 7連接，形成多行多排，成為網架式結構。該氣化器在工作中，低溫液體從流體入口 4進入換熱管7及液相內管17中，自下而上，流至氣化器上部，通過匯管5再自上而下流至分程隔板2另一側的換熱管7內，不斷氣化，最後從氣相出口 14流出。溫水從入水口 15進入儲水腔12，從換熱管7與過水套管8 之間的夾層流過。流至儲水腔上部，再通過另一側的換熱管夾層，充分換熱，最後從出水口 3流出。
本氣化器，採用了全新的設計理念，選用鋁材作為換熱介質，鋁材的導熱係數為 237w/m · ，而不鏽鋼導熱係數為80w/m 左右。導熱係數是原來的約4倍，同時，鋁換熱管內部設有翅片板，單位長度鋁換熱管的換熱面積提高3倍以上，使換熱效率得到很大的提高。過水套管使得溫水幾乎全部從過水套管與換熱管之間的夾層通過，極大地減小了水流動的截面積，使溫水的流速提高近10倍，同時分程隔板的使用也使水的流速提高了 1倍。 流速的大幅度提高使水流更順暢，不容易形成「死區」。使溫水得到充分的換熱。液相內管的使用，使換熱管與液相內管之間的少量低溫液體先與溫水換熱氣化成為氣態，由於氣體的傳熱係數遠低於液態的傳熱係數，氣體再與液相內管中的低溫液體換熱。降低了設有液相內管部位的傳熱效率，有效地避免了結冰的可能。本氣化器換熱管之間和各排換熱管之間都通過支撐片或連接片連接固定，形成網架式連接。網架式連接有效地控制了各個換熱管之間以及各排換熱管之間的間距，合理地利用了氣化器內部空間，使氣化器在體積儘可能小的前提下大幅提高了水的流速和換熱效率，從而實現更大的氣化能力。本氣化器採用逆流的工藝運行方式，有效地提高了流體入口處的換熱效率，從而使氣化器整體的氣化效率約提高了百分之三十。另外，通過理論技術和實際應用結果顯示，水溫從循環水入口處25°C經過換熱，可冷卻至10°C左右，可使液化天然氣從-163°c以下加熱到8°C左右，可滿足空分系統用水的需要。因此該溫水循環水浴氣化器採用溫水能正常工作，在滿足用氣量的同時還可以將工廠內壓縮機產生的循環溫水進行降溫，滿足壓縮機的用水需要，一舉兩得，從而節省了大量的能源。本氣化器上裝有壓力表、溫度計，測溫遠傳裝置6以及排汙口 16，可以用來定期檢修和清除儲水腔12內的汙垢，並且可以檢測水的壓力和溫度，可通過傳感器將測得的具體數據遠傳至中控室。為了吊裝方便，該氣化器殼體上還安裝有吊耳10。以上對本發明實施例所提供的一種閉架結構溫水循環水浴式氣化器進行了詳細的介紹，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的實施例的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制，凡依本發明設計思想所做的任何改變都在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種水浴式氣化器，其特徵在於採用直管換熱管(7)。
2.根據權利要求1所述的水浴式氣化器，其特徵在於換熱管(7)內部設有液相內管 (17)。
3.根據權利要求2所述的水浴式氣化器，其特徵在於液相內管(17)下端與換熱管內翅片板(19)固定，液相內管(17)上端位於換熱管(7)總長的1/3位置處。
4.根據權利要求3所述的水浴式氣化器，其特徵在於翅片板(19)與換熱管(7)內壁圓弧過渡。
5.根據權利要求1 4所述任意一種水浴式氣化器，其特徵在於換熱管(7)外部設有過水套管(8)。
6.根據權利要求1 5所述任意一種水浴式氣化器，其特徵在於氣化器儲水腔(12) 內設有分程隔板(2)。
7.根據權利要求1 6所述任意一種水浴式氣化器，其特徵在於換熱管(7)下端設有擋水板(13)，與過水套管(8)下端相連接。
8.根據權利要求1 7所述任意一種水浴式氣化器，其特徵在於氣化器整體結構為封閉網架式結構。
9.根據權利要求1 8所述任意一種水浴式氣化器，其特徵在於換熱管(7)為鋁製。
10.根據權利要求1 9所述任意一種水浴式氣化器，其特徵在於氣化器用水為溫水。
全文摘要
本發明提供一種水浴式氣化器，本氣化器選用鋁材作為換熱介質，換熱管之間和各排換熱管之間都通過支撐片或連接片連接固定，形成網架式連接。本氣化器包括一個儲水腔，所述儲水腔上設有入水口和出水口，所述儲水腔內部排布多根鋁質換熱管，一端與流體入口連接，另一端與氣相出口連接，所述換熱管及換熱管的組合連接方式均採用了特殊的結構形式，使其具有安裝方便、運行穩定、節能高效等特點，該氣化器採用20℃～30℃的溫水即能正常工作，可滿足用氣量，而且還可以將工廠內壓縮機產生的溫水進行降溫循環利用，從而節省了大量的能源。
文檔編號F17C7/04GK102486259SQ201010571678
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月3日 優先權日2010年12月3日
發明者張貴寶 申請人:新地能源工程技術有限公司