本發(fā)明屬于液態(tài)氣體氣化換熱裝置領(lǐng)域，涉及一種裝配式余熱利用水浴氣化裝置及方法。
背景技術(shù)：
1、在工業(yè)生產(chǎn)中，液態(tài)氣體(如氮?dú)?、氬氣、二氧化碳?的氣化供氣是常見需求。傳統(tǒng)氣體站通常采用空溫氣化器或水浴式氣化器實(shí)現(xiàn)液態(tài)氣體氣化。空溫氣化器依賴環(huán)境空氣的熱量進(jìn)行換熱，但在實(shí)際運(yùn)行中，液態(tài)氣體吸收空氣中的熱量會(huì)導(dǎo)致氣化器及管道表面結(jié)霜嚴(yán)重，不僅降低換熱效率，還會(huì)使設(shè)備周圍霧氣彌漫，地面長(zhǎng)期積水，加速金屬部件腐蝕，形成安全隱患。此外，結(jié)霜問題迫使設(shè)備需要頻繁停機(jī)除霜，影響供氣穩(wěn)定性。
2、為解決上述問題，水浴式氣化器被提出并應(yīng)用。此類裝置通過熱水循環(huán)提供熱源，避免了結(jié)霜現(xiàn)象。然而，傳統(tǒng)水浴式氣化器需依賴大功率電加熱設(shè)備、市政熱源或自建鍋爐供熱，能耗成本高昂，且額外能源消耗與當(dāng)前工業(yè)節(jié)能降耗、綠色低碳的發(fā)展目標(biāo)相悖。另一方面，工廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的余熱或廢熱(如空壓機(jī)、制冷機(jī)組廢熱)往往因缺乏有效利用途徑而被直接排放，既造成能源浪費(fèi)，又導(dǎo)致環(huán)境熱污染。
3、此外，傳統(tǒng)氣化裝置的布局靈活性不足，通常需獨(dú)立建設(shè)氣體站，占用大量廠區(qū)用地?？諟貧饣髋c水浴式氣化器均需單獨(dú)安裝，無法與廠區(qū)其他設(shè)施(如圍墻、圍欄)結(jié)合，導(dǎo)致土地利用率低，且設(shè)備外觀與廠區(qū)環(huán)境協(xié)調(diào)性差。同時(shí)，現(xiàn)有氣化裝置多采用一體化設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)施工復(fù)雜，維護(hù)檢修不便，難以適應(yīng)不同規(guī)模或地形條件的工廠需求。
4、因此，亟需一種新型氣化裝置，能夠在解決結(jié)霜、能耗及占地問題的同時(shí)，高效利用工業(yè)余熱廢熱，并實(shí)現(xiàn)快速安裝與靈活布局。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種裝配式余熱利用水浴氣化裝置及方法，通過模塊化裝配式設(shè)計(jì)，將氣化裝置與氣體站圍欄結(jié)合，采用夾套管結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)余熱回收與液態(tài)氣體氣化的雙重功能。
2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
3、一種裝配式余熱利用水浴氣化裝置，包括：
4、換熱管模塊、轉(zhuǎn)向管模塊和端口模塊；
5、所述換熱管模塊包括內(nèi)管、外管及兩側(cè)的預(yù)制法蘭接口，所述內(nèi)管用于輸送液態(tài)氣體，所述外管用于輸送余熱或廢熱熱水，內(nèi)管與外管之間通過固定連接件形成夾套管結(jié)構(gòu)；所述換熱管模塊的進(jìn)出口通過法蘭連接相鄰換熱管模塊、轉(zhuǎn)向管模塊或端口模塊；
6、所述轉(zhuǎn)向管模塊包括內(nèi)管、外管及兩側(cè)的預(yù)制法蘭接口，其內(nèi)部管道通過至少兩個(gè)彎頭實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，用于連接相鄰換熱管模塊并改變其布置方向；
7、所述端口模塊包括內(nèi)管、外管及兩側(cè)的預(yù)制法蘭接口，其內(nèi)部管道通過彎頭實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，用于連接換熱管模塊組與外部設(shè)備或管道系統(tǒng)；
8、所述換熱管模塊、轉(zhuǎn)向管模塊和端口模塊的夾套管結(jié)構(gòu)通過法蘭實(shí)現(xiàn)模塊間的裝配式連接，形成封閉的換熱回路，且所述裝置整體配置為氣體站圍欄結(jié)構(gòu)。
9、可選的，所述換熱管模塊的夾套管呈s形或螺旋形布置，其內(nèi)管與外管的端部分別設(shè)有內(nèi)管法蘭和外管法蘭；所述內(nèi)管法蘭直接連接相鄰模塊的內(nèi)管，所述外管法蘭通過外管三通支管與外管側(cè)壁連接，用于與相鄰模塊的外管對(duì)接。
10、可選的，所述外管三通支管設(shè)置于外管靠近內(nèi)管法蘭的側(cè)壁位置，其軸線與內(nèi)管軸線垂直，所述外管法蘭固定于外管三通支管的端部，形成外管的獨(dú)立接口。
11、可選的，所述轉(zhuǎn)向管模塊通過兩個(gè)45°彎頭與直管段組合實(shí)現(xiàn)90°轉(zhuǎn)向，其內(nèi)管與外管的端部分別設(shè)有內(nèi)管法蘭和外管法蘭，且所述外管法蘭通過外管三通支管與外管側(cè)壁連接，實(shí)現(xiàn)外管的轉(zhuǎn)向?qū)印?/p>
12、可選的，所述端口模塊的內(nèi)管和外管端部分別設(shè)有內(nèi)管法蘭和外管法蘭，所述外管法蘭通過外管三通支管與外管側(cè)壁連接；所述內(nèi)管法蘭連接外部液態(tài)氣體輸入管道，所述外管法蘭連接余熱熱水輸入管道，且所述端口模塊的輸出端分別通過內(nèi)管法蘭和外管法蘭連接至氣化氣體輸出管道和降溫后熱水排出管道。
13、可選的，所述內(nèi)管法蘭的材質(zhì)為不銹鋼，所述外管法蘭的材質(zhì)與所述外管一致，且所述外管表面涂覆防腐底漆和面漆。
14、可選的，所述裝置還包括抱箍固定結(jié)構(gòu)，所述換熱管模塊通過所述抱箍固定結(jié)構(gòu)與氣體站圍墻或混凝土柱連接，形成圍欄式布局。
15、一種基于上述裝置的余熱利用水浴氣化方法，包括以下步驟：
16、將換熱管模塊、轉(zhuǎn)向管模塊和端口模塊通過內(nèi)管法蘭和外管法蘭裝配連接，形成封閉的換熱回路；
17、將液態(tài)氣體通過端口模塊的內(nèi)管法蘭輸入裝置，同時(shí)將工業(yè)余熱或廢熱熱水通過端口模塊的外管法蘭輸入裝置；
18、通過夾套管結(jié)構(gòu)使液態(tài)氣體在內(nèi)管中吸收外管中熱水的熱量，完成氣化；
19、氣化后的氣體經(jīng)端口模塊的內(nèi)管法蘭輸出至減壓供氣系統(tǒng)，降溫后的熱水經(jīng)外管法蘭排出并循環(huán)利用。
20、可選的，所述余熱熱水的溫度范圍為50℃至90℃，液態(tài)氣體的氣化效率通過調(diào)節(jié)外管中熱水流量或溫度進(jìn)行控制。
21、本發(fā)明的有益效果在于：
22、本發(fā)明利用夾套管進(jìn)行氣水換熱，夾套管兼作氣體站圍墻減少占地，夾套管采用模塊化組件實(shí)現(xiàn)裝配式供貨和安裝，設(shè)備運(yùn)行可靠無需控制干預(yù)，有效解決氣化過程結(jié)霜化水問題。本發(fā)明還具有以下優(yōu)點(diǎn)：
23、1)應(yīng)用范圍廣：機(jī)械、電子、輕工食品家電類工廠均會(huì)涉及大宗氣體供應(yīng)，用戶對(duì)氣體站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和美觀性有需求。
24、2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠：裝置由耐腐蝕不銹鋼內(nèi)管和金屬外管組成的夾套管組成，組件之間采用法蘭連接，沒有儀表和閥門，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠。
25、3)施工安裝簡(jiǎn)單：換熱管模塊、轉(zhuǎn)向管模塊和端口模塊均采用統(tǒng)一規(guī)格接口，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)裝配，施工快速。
26、4)維護(hù)檢修方便：裝置采用模塊式耐腐蝕金屬組件，無易損件，方便拆卸維護(hù)。
27、5)美觀：裝置兼作氣體站圍墻，管道外表可根據(jù)廠界風(fēng)格刷不同顏色的面漆，氣體站內(nèi)僅布置低溫儲(chǔ)罐，整體美觀。
28、6)節(jié)能環(huán)保：裝置運(yùn)行優(yōu)先消納工廠余熱或廢熱，無廢水排放，有效幫助工廠降碳。
29、7)造價(jià)低、效益高：整套裝置制造成本在3～5萬元/站，使用本裝置可提高氣化供氣效率，避免供熱消耗，消納生產(chǎn)廢熱余熱，直接效益估計(jì)在每年數(shù)萬至數(shù)十萬元，投資回收期短。
30、本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書來實(shí)現(xiàn)和獲得。
1.一種裝配式余熱利用水浴氣化裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式余熱利用水浴氣化裝置，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝配式余熱利用水浴氣化裝置，其特征在于：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式余熱利用水浴氣化裝置，其特征在于：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式余熱利用水浴氣化裝置，其特征在于：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式余熱利用水浴氣化裝置，其特征在于：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式余熱利用水浴氣化裝置，其特征在于：
8.一種基于權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述裝置的余熱利用水浴氣化方法，其特征在于，包括以下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于：