超低温、高压模块化集成式紧凑高效换热器及检测方法技术

本发明专利技术涉及超低温、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。本发明专利技术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。本发明专利技术提供超低温、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。等难题。等难题。

【技术实现步骤摘要】
超低温、高压模块化集成式紧凑高效换热器及检测方法


[0001]本专利技术涉及超低温、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。

技术介绍

[0002]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Alfa Laval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，质量安全本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.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。2.根据权利要求1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。3.根据权利要求1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。4.根据权利要求1或2或3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：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。5.根据权利要求4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：多个换热器串联或并联组合形成换热器组；形成并联结构的换热器组，以串联结构的换热器组中的换热器数量为基准，并联相同数量换热器的换热器组；每组换热器组的液态天然气接入端及汽态天然气的输出端分别设有天然气汇集管；每组换热器组的丙烷主进管路与每组换热器组的丙烷主出管路分别设有丙烷汇集管；丙烷汇集管与接入总管路及接出总管路相连通。6.根据权利要求4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：以接出总管路为中心其丙烷主出管路的管径成逐渐缩小状。7.根据权利要求4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：多个换热器串联或并联组合形成换热器组，以首个接入液态天然气的换热器，其后排列若干个换热器的丙烷接入流量逐渐增小。8.超低温、高压模块化集成式紧凑高效换热器的检测方法，其特征在于：该试验为低温气密试验，采用的方法如下：步骤一、将换热器放置在室温条件下，确认其内部无多余物质后，将换热器放入深冷箱内，并将换热器的液态天然气进、出口与箱体预留接口相连接；步骤二、向换热器的液态天然气侧注入约5MPa(表压)的氮气后，检查产品及各连接口是否有泄漏，确认无泄漏后，排出管道及产品内的氮气；步骤三、开启低压氮气进、出口，使低压氮气以约3L/min的速度，进行常通气；当深冷箱温度到达
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160℃以下时切换为氦气，防止低温时管道冻结堵塞；
步骤四、开启管道预热装置，开启深冷箱对换热器进行低温预冷试验，预冷过程控制参数如下：目标温度:
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111℃；降温速率：＜12℃22；含氧量：＜1.2％；低温气态氮气温度：＜
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111℃；步骤五、对换热器进行低温耐压试验；若试验过程中换热器出现泄漏，应立即停止试验，通过气密试验查找泄漏点；若换热器未出现泄漏，试验结束。9.根据权利要求8所述的超低温、高压模块化集成式紧凑高效换热器的试验方法，其特征在于：步骤四中低温预冷试验步骤如下：1)、液氮预冷采用初步降温的方式，避免由于温度骤降而导致微通道换热器、管道及附件受损；1)、打开充气阀混合一定量的气体和液体，逐步打开低温氮气的排气阀，逐步调节和降低温...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷家扬，陈智同，刘富斌，沈妍，刘建春，渠基顺，焦晨，孙大巍，王洪福，
申请(专利权)人：江苏科技大学海洋装备研究院上海惠生海洋工程有限公司长江三星能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：