LNG绕管换热器冷剂均布系统技术方案

本发明专利技术涉及一种LNG绕管换热器冷剂均布系统，包括：中心筒，为空心圆柱形结构，中心筒上设置有与冷剂管路连接的开口，沿中心筒的侧壁周向方向均匀布置有若干中心筒出液口；分配臂，为空心管状结构，数量若干，分配臂上设置有与中心筒出液口连接的开口，若干分配臂与若干中心筒出液口一一对应设置；分配环，为空心环状结构，数量若干，若干分配环以中心筒为中心向外辐射与若干分配臂流体导通连接，每个分配环的底壁上均匀布置有若干分配环出液孔；均布喷嘴，数量若干，若干均布喷嘴与若干分配环出液孔一一对应设置。该系统可用于陆地和海洋液化天然气生产工艺，可在长期晃荡环境下工作，且均匀性好，有利于高换热器运行效率。有利于高换热器运行效率。有利于高换热器运行效率。

Refrigerant distribution system of LNG tube wound heat exchanger

【技术实现步骤摘要】
LNG绕管换热器冷剂均布系统


[0001]本专利技术涉及一种LNG绕管换热器冷剂均布系统，属于绕管换热器


技术介绍

[0002]绕管换热器是一种结构紧凑的间壁式换热器，具有耐高压、传热效率高、启动速度快等优点，并可实现多种介质的换热和装置大型化，被广泛应用于陆地和海上天然气液化工艺中。绕管换热器的入口处常设有均布器以将制冷剂均匀分配到缠绕管上，因此绕管换热器性能的优劣对均布器的均配性能有很大的依赖性。当均布器冷剂流量分布不均时，很容易造成换热器换热效率下降。
[0003]目前LNG绕管换热器均布器多采用先均配再混合的设计思路，如环形气液均布器。冷剂经过节流阀后，以气液两相流体形式进入环形均布器，由于重力作用使气液两相发生分离，气相工质在壳侧大空间流动，液相工质在环形均布器内部空间流动，然后经侧管分配到环形空间，再经环管上的小孔喷入气相工质空间，最终以液滴的形式由气相工质夹带进入壳侧空间，与绕管芯体进行热交换。
[0004]国内外目前应用于LNG绕管换热器的均布器存在如下缺点：
[0005](1)均匀性差：液相冷剂通过环形支路上离散的孔或支管在重力作用下流出，然后通过气相工质夹带进入壳侧空间与绕管进行换热。由于孔或支管的数量有限，出口液滴群稀疏，且液滴粒径主要为毫米级或厘米级、比表面积小，无法保证均布器下方的整个环形区域被液体覆盖，分布均匀性差，无法与绕管充分换热。
[0006](2)抗晃性差：液相冷剂通过重力分配和气相夹带的方式进入壳侧空间，液滴群出口速度小，其流动方向受重力影响较大，当换热器在晃动环境下工作时，如浮式液化天然气生产装置，液滴群流动方向无法与绕管换热面方向保持一致，导致液滴不能均匀分布在环形换热面上，影响换热效率。
[0007](3)加工流程复杂：传统所使用的环形均布器，其包括中心筒、支管、环管和环管上一定数量的小孔，整个制造流程长，需要针对使用场合和流量要求进行单独设计，保证环管直径、孔的数量与环形换热面匹配。

技术实现思路

[0008]针对上述技术问题，本专利技术提供一种LNG绕管换热器冷剂均布系统，该LNG绕管换热器均布系统可用于陆地和海洋液化天然气生产工艺，可在长期晃荡环境下工作，且均匀性好，有利于高换热器运行效率，解决现有LNG绕管换热器均布器仅能适用于陆地环境、无法用于浮式液化天然气生产工艺、且均布性差的问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0010]一种LNG绕管换热器冷剂均布系统，所述LNG绕管换热器冷剂均布系统装配于绕管换热器壳体内，位于绕管段的正上方，其入口与冷剂管路连接，包括如下部件：
[0011]中心筒，为空心圆柱形结构，所述中心筒上设置有与冷剂管路连接的开口，沿所述
中心筒的侧壁周向方向均匀布置有若干中心筒出液口；
[0012]分配臂，为空心管状结构，数量若干，所述分配臂上设置有与所述中心筒出液口连接的开口，若干所述分配臂与若干所述中心筒出液口一一对应设置；
[0013]分配环，为空心环状结构，数量若干，若干所述分配环以所述中心筒为中心向外辐射与若干所述分配臂流体导通连接，每个所述分配环的底壁上均匀布置有若干分配环出液孔；
[0014]均布喷嘴，数量若干，若干所述均布喷嘴与若干所述分配环出液孔一一对应设置。
[0015]所述的LNG绕管换热器冷剂均布系统，优选地，所述分配环内均匀布置有若干挡液板，所述挡液板的下方与所述分配环的分配环流动槽道密封连接，其上方与所述分配环的内壁面之间留有一定间隙。
[0016]所述的LNG绕管换热器冷剂均布系统，优选地，所述挡液板对称布置在所述分配臂的两侧。
[0017]所述的LNG绕管换热器冷剂均布系统，优选地，所述均布喷嘴包括喷嘴中部以及设置于所述喷嘴中部两端的喷嘴顶盖和喷口。
[0018]所述的LNG绕管换热器冷剂均布系统，优选地，所述喷嘴中部设置有筒状旋流室和喉部，所述旋流室与所述喷嘴顶盖连接，所述喉部与所述喷口连接。
[0019]所述的LNG绕管换热器冷剂均布系统，优选地，所述旋流室和所述喉部为等直径筒状结构，且所述喉部的直径小于所述旋流室的直径。
[0020]所述的LNG绕管换热器冷剂均布系统，优选地，所述喷嘴顶盖上开设有两个对称布置的切向进液口，用于产生切向流动。
[0021]所述的LNG绕管换热器冷剂均布系统，优选地，所述喷口为直径从所述喉部向外逐渐变大的扩张型喷口。
[0022]所述的LNG绕管换热器冷剂均布系统，优选地，所述喷口的张角为45
°
～120
°
，且延伸有一定长度。
[0023]所述的LNG绕管换热器冷剂均布系统，优选地，位于最外侧的所述分配环上设置有支撑梁，用于与绕管换热器壳体的内壁连接。
[0024]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0025]1、本专利技术采用分配环结构，冷剂均匀分配给喷嘴，再进行空间布液，喷嘴之间喷淋区域叠加干扰，产生均匀液体环覆盖环形绕管，有利于提高系统换热效率。
[0026]2、本专利技术采用旋流结构喷嘴，冷剂流动通道宽，流动压降小，不易堵塞，且雾化液滴小，有利于换热。
[0027]3、本专利技术分配环内置挡液板，有效抑制晃荡引起的冷剂分配不均，且采用旋流喷嘴布液，冷剂喷淋出口速度大，有效防止偏流，系统抗晃性能好。
[0028]4、本专利技术无需气液分离器，喷嘴直接安装在分配环下方，系统占用垂直空间较小，有利于绕管换热器紧凑设计。
[0029]5、本专利技术的冷剂均布系统直接与当级冷剂来流管路连接进行独立均布，不受上级来流冷剂影响，均布性更优，且换热系统易调节。
[0030]6、本专利技术采用均布环和喷嘴组合式结构，可根据不同均布空间和流量需求，自由搭配均布环和喷嘴数量，且可进行两相冷剂均布，应用范围广。
附图说明
[0031]图1为本专利技术一实施例提供的LNG绕管换热器冷剂均布系统的总体结构示意图；
[0032]图2为图1水平方向的剖面图；
[0033]图3为图1的仰视图；
[0034]图4为图1中均布喷嘴结构示意图；
[0035]图5为图1中均布喷嘴沿中心轴线的剖面图；
[0036]图6为均布喷嘴中喷嘴顶盖结构图；
[0037]图中各标记如下：
[0038]1‑
中心筒；2
‑
分配环；3
‑
分配臂；4
‑
支撑梁；5
‑
均布喷嘴；6
‑
分配环流动槽道；7
‑
挡液板；8
‑
分配环出液孔；9
‑
分配臂流动槽道；10
‑
中心筒出液口；11
‑
喷嘴连接口；12
‑
喷嘴顶盖；13
‑
喷嘴中部；14
‑
喷口；15
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LNG绕管换热器冷剂均布系统，所述LNG绕管换热器冷剂均布系统装配于绕管换热器壳体内，位于绕管段的正上方，其入口与冷剂管路连接，其特征在于，包括如下部件：中心筒(1)，为空心圆柱形结构，所述中心筒(1)上设置有与冷剂管路连接的开口，沿所述中心筒(1)的侧壁周向方向均匀布置有若干中心筒出液口(10)；分配臂(3)，为空心管状结构，数量若干，所述分配臂(3)上设置有与所述中心筒出液口(10)连接的开口，若干所述分配臂(3)与若干所述中心筒出液口(10)一一对应设置；分配环(2)，为空心环状结构，数量若干，若干所述分配环(2)以所述中心筒(1)为中心向外辐射与若干所述分配臂(3)流体导通连接，每个所述分配环(2)的底壁上均匀布置有若干分配环出液孔(8)；均布喷嘴(5)，数量若干，若干所述均布喷嘴(5)与若干所述分配环出液孔(8)一一对应设置。2.根据权利要求1所述的LNG绕管换热器冷剂均布系统，其特征在于，所述分配环(2)内均匀布置有若干挡液板(7)，所述挡液板(7)的下方与所述分配环(2)的分配环流动槽道(6)密封连接，其上方与所述分配环(2)的内壁面之间留有一定间隙。3.根据权利要求2所述的LNG绕管换热器冷剂均布系统，其特征在于，所述挡液板(7)对称布置在所述分配臂(3)的两侧。4.根据权利要求1所述的LNG绕管换热...

【专利技术属性】
技术研发人员：密晓光，陈杰，高玮，杨文刚，程昊，盖小刚，范明龙，李玥，
申请(专利权)人：中海石油气电集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：