【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及换热器，特别是涉及插入式双管冷凝气化换热器、换热系统及其控制方法。
技术介绍
1、换热器(heat exchanger)，是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器，可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。
2、传统的管壳式冷凝气化换热器由管程和壳程组成，当用于lng的气化时，管程内通水蒸气，壳程内通lng，由于lng的温度极低，-162℃，高温蒸汽与lng换热的瞬间会凝结成冰并堵塞管道，从而导致高温蒸汽无法正常流通和换热，使换热过程极不稳定且非常剧烈，更严重的是，热胀冷缩可能使材料断裂引起设备损坏。
3、因此，需要对现有技术进行改进。
技术实现思路
1、本专利技术提供插入式双管冷凝气化换热器、换热系统及其控制方法，用以解决上述问题。
2、本专利技术采用的一个技术方案是：提供插入式双管冷凝气化换热器，包括：换热器筒体、若干换热管、蒸汽进气管、冷凝水出水管、lng进液管和ng出气管；
3、所述换热器筒体顶部设有上盖，其内设置有管板和过渡板，将换热器筒体分为换热腔、管箱和蒸汽腔；
4、所述换热管为双管结构，包括外管和内管，所述外管设置在换热腔内，其上端封闭，其下端贯穿管板与管箱连通，所述内管设置在外管内，其上端开口与外管连通，其下端贯穿过渡板与蒸汽腔连通；
5、所述蒸汽进气管设置在换热器筒体底部，与蒸汽腔连通，其上具有进气流量控制阀；
6、所述冷凝水出水管设置在换热器筒体
7、所述lng进液管设置在换热器筒体侧面，与换热腔底部连通，其上具有进液流量控制阀；
8、所述ng出气管设置在上盖，与换热腔顶部连通；
9、所述筒体内还设置有lng液位传感器；
10、工作时，管程通高温蒸汽，壳程通lng，高温蒸汽沿着内管向上并在进入外管后逐渐缓慢冷凝成冷凝水，相当于用冷凝水作为中间媒质，冷凝水的液位在内管的端部以下，使持续进入的高温蒸汽通过冷凝水与lng换热，避免冷凝水结冰堵塞管道。
11、进一步的，所述内管和外管之间还设置有定位板，使内外管之间同轴，所述定位板有三道，垂直设置于内管上端的外圆周面上，每道所述定位板的上端均具有斜面。
12、进一步的，所述换热腔内还设置有若干拉杆，所述拉杆下端固定到管板，其上间隔设置有折流板，进入换热腔的lng在折流板之间流动并充分换热，所述折流板上还预留有换热管穿过的通孔。
13、进一步的，所述换热腔顶部还设置有丝网除沫器，用于除去ng气体中夹带的雾沫，所述蒸汽腔底部还设置有防冲板，位于蒸汽进气管接入口上方。
14、进一步的，所述换热腔与管箱之间通过法兰结构连接，所述管板夹持在法兰结构内，通过拆卸法兰结构可便捷的取出管板及换热管结构，便于维修替换，所述管板一侧还设置有排污管，所述排污管穿过管板与换热腔连通，用于停机维护时排空换热腔。
15、本专利技术采用的另一个技术方案是：提供换热系统及其控制方法；
16、所述换热系统，包括模拟模块、控制模块和换热器；
17、所述换热器为上述插入式双管冷凝气化换热器；
18、所述控制模块与lng液位传感器、进气流量控制阀、进液流量控制阀电连；
19、所述换热系统的控制方法，包括以下步骤：
20、s1、模拟模块根据预设条件模拟换热过程，获得lng在换热腔内液位高度与温度的模拟曲线；
21、s2、根据lng所处的压力确定其液态临界值，根据液态临界值从模拟曲线中确定lng在换热腔内的模拟液位高度；
22、s3、换热过程中，控制模块通过lng液位传感器监测lng的实际液位高度，当实际液位高度高于模拟液位高度时，调节进气流量控制阀，逐步增加蒸汽流量。
23、进一步的，所述模拟模块使用aspen edr进行换热过程的模拟，预设条件为使用场景下的lng流量、蒸汽流量、筒体尺寸和换热面积。
24、进一步的，进液流量控制阀和进气流量控制阀还具有流量监测报警功能，换热过程中，当lng流量或者蒸汽流量低于警戒值时报警。
25、进一步的，当实际液位高度低于模拟液位高度的二分之一时，调节进气流量控制阀，逐步减少蒸汽流量。
26、本专利技术插入式双管冷凝气化换热器、换热系统及其控制方法的有益效果是：
27、1、通过设计双管结构的换热管使高温蒸汽冷凝后的冷凝水处于内外管之间，起到中间媒质的作用，对lng和高温蒸汽之间的换热进行缓冲，可有效避免高温蒸汽直接与lng换热引起的结冰现象，避免堵塞管道，避免热胀冷缩使材料断裂、设备损坏；
28、2、当高温蒸汽总管压力和温度突然变化时，短时间也只影响冷凝水的压力和温度，对换热的lng温度影响不大，很好的削弱了外部蒸汽因素的影响；
29、3、通过模拟模块对换热过程的模拟，可确定适宜运行的lng液位高度，处于该液位高度时，换热效果最佳，配合筒体内设置的lng液位传感器，可实时监测lng的实际液位高度，当lng液位升高时通过调节进气流量控制阀增加蒸汽流量，保障换热效率。
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1.插入式双管冷凝气化换热器，其特征在于，包括：换热器筒体、若干换热管、蒸汽进气管、冷凝水出水管、LNG进液管和NG出气管；
2.根据权利要求1所述的插入式双管冷凝气化换热器，其特征在于，所述内管和外管之间还设置有定位板，使内外管之间同轴，所述定位板有三道，垂直设置于内管上端的外圆周面上，每道所述定位板的上端均具有斜面。
3.根据权利要求2所述的插入式双管冷凝气化换热器，其特征在于，所述换热腔内还设置有若干拉杆，所述拉杆下端固定到管板，其上间隔设置有折流板，进入换热腔的LNG在折流板之间流动并充分换热，所述折流板上还预留有换热管穿过的通孔。
4.根据权利要求3所述的插入式双管冷凝气化换热器，其特征在于，所述换热腔顶部还设置有丝网除沫器，所述蒸汽腔底部还设置有防冲板，位于蒸汽进气管接入口上方。
5.根据权利要求1-4任一所述的插入式双管冷凝气化换热器，其特征在于，所述换热腔与管箱之间通过法兰结构连接，所述管板夹持在法兰结构内，所述管板一侧还设置有排污管，所述排污管穿过管板与换热腔连通。
6.换热系统，其特征在于，包括模拟模
7.换热系统的控制方法，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的插入式双管冷凝气化换热器，其特征在于，所述模拟模块使用ASPEN EDR进行换热过程的模拟，预设条件为使用场景下的LNG流量、蒸汽流量、筒体尺寸和换热面积。
9.根据权利要求8所述的插入式双管冷凝气化换热器，其特征在于，进液流量控制阀和进气流量控制阀还具有流量监测报警功能，换热过程中，当LNG流量或者蒸汽流量低于警戒值时报警。
10.根据权利要求7-9任一所述的插入式双管冷凝气化换热器，其特征在于，当实际液位高度低于模拟液位高度的二分之一时，调节进气流量控制阀，逐步减少蒸汽流量。
...【技术特征摘要】
1.插入式双管冷凝气化换热器，其特征在于，包括：换热器筒体、若干换热管、蒸汽进气管、冷凝水出水管、lng进液管和ng出气管；
2.根据权利要求1所述的插入式双管冷凝气化换热器，其特征在于，所述内管和外管之间还设置有定位板，使内外管之间同轴，所述定位板有三道，垂直设置于内管上端的外圆周面上，每道所述定位板的上端均具有斜面。
3.根据权利要求2所述的插入式双管冷凝气化换热器，其特征在于，所述换热腔内还设置有若干拉杆，所述拉杆下端固定到管板，其上间隔设置有折流板，进入换热腔的lng在折流板之间流动并充分换热，所述折流板上还预留有换热管穿过的通孔。
4.根据权利要求3所述的插入式双管冷凝气化换热器，其特征在于，所述换热腔顶部还设置有丝网除沫器，所述蒸汽腔底部还设置有防冲板，位于蒸汽进气管接入口上方。
5.根据权利要求1-4任一所述的插入式双管冷凝气化换热器，其特征在于，所述换热腔与管箱之间通过法兰结构连接，所述管板夹持在...
【专利技术属性】
技术研发人员：陶金龙，周杰，陈龙，
申请(专利权)人：常熟市飞奥压力容器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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