一种空温式气化器喷淋装置

技术领域

本发明涉及液化天然气的气化技术领域，具体的说是一种空温式气化器喷淋装置。

背景技术

空温式气化器是用于液化天然气(LNG)气化的常用设备之一，因其使用不需要能耗而得到广泛应用。空温式气化器的使用不可避免的会产生一定的雾气，特别是在气候条件较差的时候，会产生大量雾气的同时，空温式气化器会累积大量的积雪，在未及时清除后会变成硬冰附着在空温式气化器翅片上，大大较低空温式气化器的工作效率。

中国专利文献CN110645825A公开了一种LNG气化器水喷淋系统，包括LNG气化器、循环水池、监测装置、控制器、喷淋装置，LNG气化器设置于基座上，基座四周设置有与循环水池相连的引水槽，循环水池的侧壁和底部上独立安装有加热装置，监测装置包括进水管上的第一温度探测器、循环水池中的第二温度探测器和液位探测器，控制器根据传输的温度信号和液位信号控制阀门和加热装置的启闭，气化器上换热管组的中部设置有多层阻水层，换热管的翅片呈不同形式的螺旋形分布。该装置大大提高了热交换效率，并采用智能化控制方法，平衡进水热量、消耗热量、水量和电能之间的关系，在极大限度地利用自然水热能量的同时，又不影响正常的使用，且能实现自动控制，控制精度高，但该装置也存在缺点：首先喷淋装置固定，喷淋的位置固定，无法对气化管整体进行喷淋，因而气化管外表面温度不均衡，其次该喷淋控制方法所控制的水循环流量大，温度变化幅度较为缓慢，无法实现流体精准温度控制，从而影响气化效率。

中国专利文献CN208887423U公开了一种空温气化器，包括：机架；气化管；多个翅片；喷淋装置；所述多个翅片贴紧所述气化管的一端上设有多个围绕所述气化管呈竖直螺旋分布的第一通孔，所述气化管上设置有多个环流槽，多个所述环流槽与多个所述第一通孔配合形成一环形流道；所述气化管内设有圆形凸起，所述圆形凸起上设置有小通孔。本申请通过在气化管内设置了圆形凸起，且圆形凸起上设置有小通孔，液态气体经过小通孔时会有残留，而气化管外设有环形流道喷淋装置喷出的热水在气化管的外壁上流动至环形流道内汇聚，并且通过第一通孔处时，热水流速减缓，热量堆积并且通过热传递将热量穿送至所述圆形凸起，圆形凸起残留的液态气体吸热，加速气化的过程，提高气化的效率，该装置利用流体重力从气化管上方喷淋，造成气化管内液化天然气体上部温度与下部温度不均衡，从而影响气化效率。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明公布了一种空温式气化器喷淋装置，解决了现有技术中气化管喷淋温度不均匀问题，采用往复喷淋的方式，保持气化管整体温度一致，避免温度不均，同时可实现流体精准温度控制，避免降低气化效率降低。

本发明所公开的具体的技术方案如下：一种空温式气化器喷淋装置，包括机架、气化管、喷淋管、固定框架、驱动机构和水循环加热机构，所述机架固定于地面，多根气化管等间距排成一列构成气化管组，多组气化管组平行且等间距固定在机架内，所述固定框架水平位于机架内部，且固定框架下表面固定连接有喷淋管；所述固定框架上其中一个对角位置设有滚珠螺母，所述机架上对应固定框架上滚珠螺母的对角位置竖直设有滚珠丝杠；所述滚珠丝杠上端固定连接驱动机构；所述水循环加热机构用于循环加热，保持喷淋液体的温度，所述水循环加热机构通过液体管道分别连通喷淋管。

进一步的，所述驱动机构包括驱动电机、链轮和传动链，所述滚珠丝杠上端均分别固定连接一个链轮，且处于对角位置的链轮之间设有传动链；所述驱动电机位于机架上方，且驱动电机的驱动轴与其中一个链轮的轴心位置固定连接。

进一步的，所述固定框架包括固定横杆和固定纵杆，所述固定横杆设有多组，且每组固定横杆平行位于气化管组之间；所述固定纵杆设有多组，且每组固定纵杆位于气化管之间，并垂直固定横杆。

进一步的，多组横向排列的喷淋管与多组纵向排列的喷淋管垂直交错连通。

进一步的，多组喷淋管依次首尾连通，并沿气化管的间隙环绕。

进一步的，所述水循环加热机构包括第一循环水箱、第二循环水箱、第三循环水箱、混合水箱和集水池，所述第一循环水箱、第二循环水箱和第三循环水箱从下至上依次叠加，且相邻循环水箱之间设有电动球阀；所述集水池呈锥形，集水池中心位置高度低于集水池边缘位置高度，所述集水池中心设有回流管道，所述回流管道上设有回水水泵,且回水水泵通过回流管道连通至第三循环水箱；所述混合水箱与喷淋管之间设有喷淋管道,所述喷淋管道设有喷淋水泵和喷淋温度传感器；所述混合水箱上连通有进水管道，且进水管道分别连通第一循环水箱、第二循环水箱、第三循环水箱。

进一步的，所述进水管道上设有第一进水支管、第二进水支管和第三进水支管，所述第一进水支管连通第一循环水箱，所述第二进水支管连通第二循环水箱，所述第三进水支管连通第三循环水箱。

进一步的，所述第一进水支管、第二进水支管和第三进水支管上均分别设有水泵、进水温度传感器和质量流量控制阀。

进一步的，所述第一循环水箱、第二循环水箱和第三循环水箱内部均设有加热管。

本发明同现有技术相比，具有如下优点：

1)本发明中的喷淋管可上下往复位移，喷淋管可对气化管整体进行均匀喷淋，维持气化管上下温度一致，保证气化过程中温度一致，实现气化管温度精准控制，从而保证气化效率。

2)本发明中喷淋装置可通过动态控制第一循环水箱、第二循环水箱、第三循环水箱的温度以及通过第一进水支管、第二进水支管和第三进水支管的进水量实现动态混合，从而实现喷淋温度精准控制，并可实现喷淋温度大幅度变化，以适用于不同的气化温度，提高气化效率。

附图说明

图1是本发明实施例中喷淋装置的水循环加热机构的结构图；

图2是本发明实施例中一种空温式气化器的结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

需理解的是，本发明中所声称的“上”“下”“内”“外”等方位是基于附图中“上”“下”“内”“外”方位进行叙述，仅为叙述方便，不能对本发明中得到结构产生限定作用。

此外，术语“第一”“第二”“第三”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”“第二”“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

实施例：

结合图1-2所示，一种空温式气化器喷淋装置，包括机架108、气化管109、喷淋管101、固定框架102、驱动机构和水循环加热机构，所述机架108固定于地面，多根气化管109等间距排成一列构成气化管组，多组气化管组平行且等间距固定在机架108内，所述固定框架102水平位于机架108内部，且固定框架102下表面固定连接有喷淋管101；所述固定框架102上其中一个对角位置设有滚珠螺母103，所述机架102上对应滚珠螺母的对角位置竖直设有滚珠丝杠104；所述滚珠丝杠104上端固定连接驱动机构；所述水循环加热机构用于循环加热，保持喷淋液体的温度，所述水循环加热机构通过液体管道分别连通喷淋管101。

所述驱动机构包括驱动电机105、链轮107和传动链106，所述滚珠丝杠104上端均分别固定连接一个链轮107，且处于对角位置的链轮107之间设有传动链106；所述驱动电机105位于机架102上方，且驱动电机105的驱动轴与其中一个链轮107的轴心位置固定连接。

所述固定框架102包括固定横杆和固定纵杆，所述固定横杆设有多组，且每组固定横杆平行位于气化管组之间；所述固定纵杆设有多组，且每组固定纵杆位于气化管之间，并垂直固定横杆。

多组横向排列的喷淋管101与多组纵向排列的喷淋管101垂直交错连通，构成网格状结构，并将网格状结构的喷淋管固定在固定框架下表面。作为一种替代安装方式，多组喷淋管101可依次首尾连通，并沿气化管的间隙在同一平面环绕多圈。

所述水循环加热机构包括第一循环水箱3、第二循环水箱4、第三循环水箱5、混合水箱11和集水池2，所述第一循环水箱3、第二循环水箱4和第三循环水箱5从下至上依次叠加，且相邻循环水箱之间设有电动球阀7；所述集水池2呈锥形，集水池2中心位置高度低于集水池2边缘位置高度，所述集水池2中心设有回流管道19，所述回流管道19上设有回水水泵20,且回水水泵20通过回流管道19连通至第三循环水箱5；所述混合水箱11与喷淋管101之间设有喷淋管道18,所述喷淋管道18设有喷淋水泵12和喷淋温度传感器13；所述混合水箱11上连通有进水管道17，且进水管道17分别连通第一循环水箱3、第二循环水箱4、第三循环水箱5。

所述进水管道17上设有第一进水支管16、第二进水支管15和第三进水支管14，所述第一进水支管16连通第一循环水箱3，所述第二进水支管15连通第二循环水箱4，所述第三进水支管14连通第三循环水箱5。

所述第一进水支管16、第二进水支管15和第三进水支管14上均分别设有水泵8、进水温度传感器9和质量流量控制阀10。

所述第一循环水箱3、第二循环水箱4和第三循环水箱5内部均设有加热管6。

本装置中喷淋管的操作方法为：驱动电机带动其中一根滚珠丝杠转动，同时与滚珠丝杠固定连接的链轮转动，通过传动链带动对角位置的链轮以及滚珠丝杠运动，通过滚珠丝杠与滚珠螺母配合，使固定有喷淋管的固定框架沿滚珠丝杠的轴向移动，通过设定驱动电机的转动时间以及转动方向周期性变化，使喷淋管往复上下移动，从而达到均匀喷淋的效果。

本装置中水循环加热机构的工作方式为：首先打开电动球阀7，并通过补水管21向第一循环水箱3、第二循环水箱4、第三循环水箱5内补充水，达到设定液位后，关闭电动球阀7。通过加热管6加热循环水箱内液体，需注意的是，第一循环水箱3、第二循环水箱4、第三循环水箱5的液体温度是间隔一定温度并逐渐降低，假设第一循环水箱3、第二循环水箱4、第三循环水箱5的最终加热温度为T1、T2、T3，则T1>T2>T3，通过控制装置设定喷淋温度为T，则控制装置通过控制第一进水支管16、第二进水支管15和第三进水支管14的进水量，达到指定喷淋温度，其控制方法为：

当设定喷淋温度T位于T1-T2温度范围之间时，通过利用公式(1)计算混合后液体温度T，具体公式为：

T＝(T1×M1+T2×M2)/(M1+M2) (1)

其中，T1为第一循环水箱内液体温度，M1为第一进水支管通入混合水箱内液体的质量，T2为第二循环水箱内液体温度，M1为第二进水支管通入混合水箱内液体的质量。

当设定喷淋温度T位于T2-T3温度范围之间时，通过利用公式(2)计算混合后液体温度T，具体公式为：

T＝(T2×M2+T3×M3)/(M2+M3) (2)

其中，T2为第二循环水箱内液体温度，M2为第二进水支管通入混合水箱内液体的质量，T3为第三循环水箱内液体温度，M3为第三进水支管通入混合水箱内液体的质量。

通过上述公式1和2可控制质量流量控制阀，从而分别控制第一进水支管16、第二进水支管15、第三进水支管14通入液体的质量，从而控制所得混合液体的温度。

同时喷淋管道可实时监测喷淋液体的温度，并与第一进水支管16、第二进水支管15、第三进水支管14上的质量流量控制阀形成反馈，以达到精确控制喷淋温度的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。