一种利用尾气间接气化LNG的系统的制作方法

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一种利用尾气间接气化lng的系统
技术领域
1.本实用新型涉及一种液态天然气的气化系统，具体涉及到一种利用尾气间接气化lng的系统。

背景技术：

2.天然气燃料动力船(natural gas fueled ship)发动机所需的气态天然气燃料需要将液态的天然气气化后才能供给内燃机燃烧使用，从而为船舶提供推进的动力。通常采用空浴式气化和水浴式气化对液态天然气(liquefied natural gas，简称lng)进行气化以得到船舶燃烧所需的气态天然气，但这些气化方式需要适宜的空气温度和水温才能满足lng气化的要求，而上述条件受制于季节和船舶航行位置的影响，空气温度和水温难以保持稳定，导致气化效果不一。

技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提供一种利用尾气间接气化lng的系统，旨在减少季节和地理位置对天然气燃料动力船的lng气化的影响，稳定实现船用lng的气化。
4.为解决以上技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：
5.一种利用尾气间接气化lng的系统，包括热交换器、热交换流体介质储存器和气化器；其中，热交换器连接有尾气进气管和出气管；热交换流体介质储存器内部装有热交换流体介质；热交换流体介质储存器与热交换器之间设有第一热交换流体介质循环管路；第一热交换流体介质循环管路的进口和出口均设于热交换流体介质储存器内，且第一热交换流体介质循环管路至少一部分位于热交换器内；气化器内部设有液态天然气换热管；且液态天然气换热管的一端与设于气化器外部的液态天然气进液管相连通，另一端与设于气化器外部的气态天然气出气管相连通；气化器与热交换流体介质储存器之间设有第二热交换流体介质循环管路。
6.具体的，热交换器接收来自热交换流体介质储存器提供的热交换流体介质。热交换流体介质在热交换器内与流经热交换器的船舶发动机的燃烧尾气进行热交换并被加热后回到热交换流体介质储存器。热交换流体介质储存器向气化器提供被加热的热交换流体介质。被加热的热交换流体介质在气化器内与流经气化器的液态天然气进行热交换并降温后回到热交换流体介质储存器。液态天然气在气化器内与流经气化器的被加热的热交换流体介质进行热交换并被气化成气态天然气。
7.这样一来，系统一方面通过热交换器从船舶发动机的燃烧尾气中吸收热能到热交换流体介质中去，另一方面把吸热后的热交换流体介质提供到气化器内与液态天然气进行热交换，从而间接地利用燃烧尾气的热能对液态天然气进行气化，故而该气化过程不受环境温度与航行位置的影响，气化效果稳定可靠。
8.在一些实施方式中，系统还包括排气管；排气管与热交换流体介质储存器相连通。
9.排气管可将系统内的热交换流体介质因升温所产生的高压气体排出，释放系统压
力，从而保证系统安全运行。
10.在一些实施方式中，系统还包括热交换流体介质补充管；热交换流体介质补充管与热交换流体介质储存器相连通。
11.可通过热交换流体介质补充管向系统内补充因高温而挥发的热交换流体介质，保证系统有足够的热交换介质，确保换热效率。
12.在一些实施方式中，系统还包括第一循环泵；第一循环泵设于第一热交换流体介质循环管路上。
13.第一循环泵可增强热交换器与热交换流体介质储存器之间热交换流体介质的循环流通速度，从而提高换热效率。
14.在一些实施方式中，系统还包括温度检测单元；温度检测单元安装于热交换流体介质储存器上，用于检测热交换流体介质储存器内的热交换流体介质的温度。
15.温度检测单元可实时监测热交换流体介质储存器内的热交换流体介质的温度，从而确保热交换流体介质的温度适合与液态天然气进行热交换，避免其温度过高或过低。
16.在一些实施方式中，系统还包括控制阀；控制阀设于第一热交换流体介质循环管路上。
17.控制阀能切断热交换器与热交换流体介质储存器之间的热交换流体介质的流通，还可配合温度检测单元进一步提高本系统的自动化程度。
18.在一些实施方式中，系统还包括第二循环泵；第二循环泵设于第二热交换流体介质循环管路上。
19.第二循环泵可增强气化器与热交换流体介质储存器之间热交换流体介质的循环流通速度，从而提高换热效率。
20.在一些实施方式中，热交换流体介质为水；热交换流体介质储存器为水箱。
21.水的价格低廉，获取方便，且换热效果显著。
22.在一些实施方式中，气化器为水浴式气化器。
23.水浴式气化器配合水能最大化减少投入，并保证气化效果。
24.在一些实施方式中，热交换流体介质储存器为膨胀容器，使得热交换流体介质储存器的体积能根据热交换流体介质的温度而发生适应性改变，避免热交换流体介质储存器内产生过大的压力。
附图说明
25.图1为本实用新型的结构示意图。
26.图中各标号的释义为：出气管1，热交换器2，尾气进气管3，第一热交换流体介质回液管4，控制阀5，第一循环泵6，第一热交换流体介质供液管7，温度检测单元8，排气管9，热交换流体介质补充管10，热交换流体介质储存器11，第二热交换流体介质回液管12，第二循环泵13，第二热交换流体介质供液管14，气化器15，液态天然气换热管16，液态天然气进液管17，气态天然气出气管18。
具体实施方式
27.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施
方式对本实用新型作进一步的详细说明。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
29.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二等类似用语只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
30.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
31.本技术实施例利用船舶发动机燃烧时产生的燃烧尾气作为热源以实现与液态天然气进行热交换，从而将液态天然气气化成天然气以供船舶的发动机燃烧使用。
32.如图1所示，本技术实施例所述的一种利用尾气间接气化lng的系统包括热交换器2、热交换流体介质储存器11和气化器15。
33.其中，热交换流体介质储存器11内装有热交换流体介质，如水、纳米流体、矿物型液压油等物质。热交换流体介质储存器11一方面向热交换器2提供热交换流体介质以便与船舶发动机的燃烧尾气进行热交换以获得高温热交换流体介质，另一方面向气化器15提供高温热交换流体介质以气化液态天然气。
34.热交换器2用于将船舶发动机的燃烧尾气中的高温传递到热交换流体介质中去，从而使热交换流体介质的温度升高，以便于后续作为气化器15的热源。同时，热交换器2还有效回收了船舶发动机的尾气余热，实现了能量的回收再利用，节约了能源。
35.具体的，热交换器2具有一个进气口和一个出气口，热交换器2的进气口与尾气进气管3相连通，热交换器2的出气口与出气管1相连通。热交换流体介质储存器11还与热交换器2之间设有第一热交换流体介质循环管路。第一热交换流体介质循环管路的进口和出口均设于热交换流体介质储存器11内，且第一热交换流体介质循环管路至少一部分位于热交换器2内。详细的，热交换器2内设有热交换流体介质换热管，热交换流体介质换热管具有一个进液口和一个出液口，热交换流体介质换热管的进液口通过第一热交换流体介质供液管7与热交换流体介质储存器11的出液口相连通，热交换流体介质换热管的出液口通过第一热交换流体介质回液管4与热交换流体介质储存器11的进液口相连通。
36.热交换流体介质储存器11内的热交换流体介质经第一热交换流体介质供液管7流入热交换器2内的热交换流体介质换热管中与燃烧尾气进行热交换，被加热后的热交换流体介质又经第一热交换流体介质回液管4回到热交换流体介质储存器11。
37.船舶发动机燃烧时产生的高温燃烧尾气经尾气进气管3进入到热交换器2内，与流经热交换器2的热交换流体介质进行热交换后，被回收了一定热量后的燃烧尾气通过出气管1直接排空或进行其他处理。
38.热交换流体介质储存器11内的热交换流体介质经与燃烧尾气进行循环且充分的热交换后，待得热交换流体介质储存器11内的热交换流体介质的温度达到需求温度，即成
为符合要求的高温热交换流体介质后，便不再向热交换器2提供热交换流体介质。
39.气化器15用于将液态天然气与高温热交换流体介质进行热交换，使液态天然气吸收高温热交换流体介质所携带的热量从而被气化成气态天然气，以供船舶发动机燃烧时使用。
40.具体的，气化器15内部设有液态天然气换热管16。液态天然气换热管16的一端与设于气化器15外部的液态天然气进液管17相连通，液态天然气换热管16的另一端与设于气化器15外部的气态天然气出气管18相连通。气化器15与热交换流体介质储存器11之间设有第二热交换流体介质循环管路，即气化器15具有一个进液口和一个出液口，气化器15的进液口通过第二热交换流体介质供液管14与热交换流体介质储存器11的另一个出液口相连通，气化器15的出液口通过第二热交换流体介质回液管12与热交换流体介质储存器11的另一个进液口相连通。
41.热交换流体介质储存器11内的高温热交换流体介质经第二热交换流体介质供液管14进入气化器15内与液态天然气换热管16内的液态天然气进行热交换，释放热量后的热交换流体介质又经第二热交换流体介质回液管12回到热交换流体介质储存器11。
42.液态天然气经液态天然气进液管17进入到气化器15内的液态天然气换热管16中，液态天然气换热管16内的液态天然气与流经气化器15的高温热交换流体介质进行热交换后吸收高温热交换流体介质的热量，从而被气化成气态天然气，然后经气态天然气出气管18提供给船舶发动机燃烧时使用。
43.热交换流体介质在热交换器2、热交换流体介质储存器11和气化器15之间如此循环，便可保证用于与液态天然气进行热交换的热交换流体介质温度始终符合要求，其气化操作不受季节和船舶航行位置的影响。
44.若热交换流体介质储存器11内的热交换流体介质因温度升高而产生一定的挥发气体，则会引起热交换器2、第一热交换流体介质供液管7、第一热交换流体介质回液管4和热交换流体介质储存器11内压力的升高，此时，可以在热交换流体介质储存器11上设置一个排气管9，用于排出一部分挥发气体，释放系统内的压力。
45.同时，液态天然气被气化成气态天然气后也会引起气化器15、液态天然气进液管17、气态天然气出气管18和热交换流体介质储存器11内压力的升高，该排气管9也能释放相应的压力。
46.需要说明的是，热交换流体介质储存器11本身的容积也可承受一部分系统压力，甚至热交换流体介质储存器11可选用热膨胀材料制成膨胀容器，使得热交换流体介质储存器11的体积能根据热交换流体介质的温度而发生适应性改变，避免热交换流体介质储存器11内产生过大的压力。但其依然不如设置一个排气管9来使系统更加安全。
47.排气管9在排出高压气体、释放系统压力的同时会带走一部分热交换流体介质，长此以往，热交换流体介质不断减少，将影响与燃烧尾气或液态天然气的热交换效率。故还可在热交换流体介质储存器11设置一个热交换流体介质补充管10，以便于补充相应的热交换流体介质。
48.热交换流体介质储存器11与热交换器2之间的第一热交换流体介质供液管7和第一热交换流体介质回液管4可以设置为相对水平的方式，以使热交换流体介质以自流的方式在热交换流体介质储存器11与热交换器2之间循环流动。但这种情况下流速较慢，影响换
热效率。故本技术实施例还可在第一热交换流体介质供液管7或第一热交换流体介质回液管4上增设一个第一循环泵6，以使热交换流体介质在热交换流体介质储存器11与热交换器2之间快速循环流动，加快换热效率。
49.为便于监测热交换流体介质储存器11的热交换流体介质是否达到了气化器15所需的温度，还可在热交换流体介质储存器11内设置一个温度检测单元8。该温度检测单元8可以是温度变送器、温度传感器等元件，以随时检测热交换流体介质储存器11的热交换流体介质的温度。待其温度达到相应要求时，则停止向热交换器2提供热交换流体介质。
50.为便于切断热交换器2与热交换流体介质储存器11之间热交换流体介质的传输，还可以在第一热交换流体介质供液管7或第一热交换流体介质回液管4上增设一个控制阀5。该控制阀5还可以与温度检测单元8形成联动控制，再辅以相应的控制元件，在温度检测单元8检测到热交换流体介质储存器11的热交换流体介质达到了气化器15所需的温度时，控制阀5自动关闭，切断热交换流体介质的流动，以提高系统的自动化程度，减少人工参与。
51.与之对应的，热交换流体介质储存器11与气化器15之间的第二热交换流体介质供液管14和第二热交换流体介质回液管12也可以设置为相对水平的方式。但为提高换热效率，也可以在第二热交换流体介质供液管14或第二热交换流体介质回液管12上增设一个第二循环泵13。
52.考虑到经济实用性，本技术实施例中，可以将热交换流体介质直接选用为水，相应的热交换流体介质储存器11即为水箱。与之对应的，气化器15则可选用为水浴式气化器。
53.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
54.上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种利用尾气间接气化lng的系统，其特征在于，所述系统包括：热交换器，连接有尾气进气管和出气管；热交换流体介质储存器，内部装有热交换流体介质；所述热交换流体介质储存器与所述热交换器之间设有第一热交换流体介质循环管路；所述第一热交换流体介质循环管路的进口和出口均设于所述热交换流体介质储存器内，且所述第一热交换流体介质循环管路至少一部分位于所述热交换器内；以及，气化器，内部设有液态天然气换热管；且所述液态天然气换热管的一端与设于所述气化器外部的液态天然气进液管相连通，另一端与设于所述气化器外部的气态天然气出气管相连通；所述气化器与所述热交换流体介质储存器之间设有第二热交换流体介质循环管路。2.如权利要求1所述的一种利用尾气间接气化lng的系统，其特征在于，所述系统还包括排气管；所述排气管与所述热交换流体介质储存器相连通。3.如权利要求1所述的一种利用尾气间接气化lng的系统，其特征在于，所述系统还包括热交换流体介质补充管；所述热交换流体介质补充管与所述热交换流体介质储存器相连通。4.如权利要求1所述的一种利用尾气间接气化lng的系统，其特征在于，所述系统还包括第一循环泵；所述第一循环泵设于所述第一热交换流体介质循环管路上。5.如权利要求4所述的一种利用尾气间接气化lng的系统，其特征在于，所述系统还包括温度检测单元；所述温度检测单元安装于所述热交换流体介质储存器上，用于检测所述热交换流体介质储存器内的热交换流体介质的温度。6.如权利要求5所述的一种利用尾气间接气化lng的系统，其特征在于，所述系统还包括控制阀；所述控制阀设于所述第一热交换流体介质循环管路上。7.如权利要求1所述的一种利用尾气间接气化lng的系统，其特征在于，所述系统还包括第二循环泵；所述第二循环泵设于所述第二热交换流体介质循环管路上。8.如权利要求1所述的一种利用尾气间接气化lng的系统，其特征在于，所述热交换流体介质为水；所述热交换流体介质储存器为水箱。9.如权利要求8所述的一种利用尾气间接气化lng的系统，其特征在于，所述气化器为水浴式气化器。10.如权利要求1所述的一种利用尾气间接气化lng的系统，其特征在于，所述热交换流体介质储存器为膨胀容器。

技术总结

本实用新型涉及一种液态天然气的气化系统，具体涉及到一种利用尾气间接气化LNG的系统，该系统包括热交换器、热交换流体介质储存器和气化器。本系统一方面通过热交换器从船舶发动机的燃烧尾气中吸收热能到热交换流体介质中去，另一方面把吸热后的热交换流体介质提供到气化器内与液态天然气进行热交换，从而间接地利用燃烧尾气的热能对液态天然气进行气化，故而该气化过程不受环境温度与航行位置的影响，气化效果稳定可靠。气化效果稳定可靠。气化效果稳定可靠。