用于加热液化流的设备和方法
【专利摘要】在用于液化流的加热器中，第一传热区域包括第一箱体。第一箱体沿着主轴线纵向地延伸，其中第一传热表面布置在第一箱体内部，通过第一传热表面在待加热的液化流与传热流体之间建立第一间接热交换接触。第二传热区域位于沿重力方向较低处并且包括第二传热表面，传热流体通过第二传热表面与环境进行第二间接热交换接触。下导管将第一传热区域与第二传热区域流体连通。下导管包括经由连接弯管部分彼此流体连接的第一横向部分和第一向下部分。当在水平面上的垂直投影中观察时，连接弯管部分相比于主轴线位于第一箱体外面。
【专利说明】用于加热液化流的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于加热液化流的设备和方法。
【背景技术】
[0002]本文中的液化流具有低于环境温度的温度。优选地，液化流的温度在小于2bar绝对压力下处于液化流的起泡点或者处于液化流的起泡点以下，从而在这种压力下将其保持液相。在工业中需要加热液化流的一个实例是液化天然气(LNG)。
[0003]天然气是一种有用的燃料源。然而，其距市场的距离经常相对远。在这种情况下，可能期望的是在天然气流源处或者附近的液化天然气厂中使天然气液化。相比于气态形式，呈液化天然气的形式的天然气更加容易地存储和长距离运输，因为其占据较小的空间并且不需要高压存储。
[0004]LNG通常在其用作燃料之前被再汽化。为了使LNG再汽化，可将热量添加给LNG。在添加热量之前，LNG通常被增压以满足用户需求。根据供气网规格或者用户所期望的需求，如果期望的话，例如通过增加一些量的氮气和/或抽出一些C2-C4含量还可改变成分。再汽化的天然气产品于是可适当地经由供气网被售卖给用户。
[0005]专利申请公开文献US2010/0000233描述了一种用于使液化流汽化的设备和方法。在这种设备和方法中，在闭合回路中在第一传热区域与第二传热区域之间循环传热流体，在该第一传热区域中，热量从传热流体传递到待汽化的液化流，在第二传热区域中，热量从环境空间传递到传热流体。传热流体在第一传热区域中被冷凝而在第二传热区域中被汽化。传热流体使用施加于正在闭合回路中循环的传热流体上的重力而进行循环。
[0006]US’ 233公开文献还建议了用于传热流体的闭合回路可形成支撑框架的一部分，第一传热区域由该支撑框架支撑，从而闭合回路形成了支撑腿，在支撑腿之间限定有一角度。然而，由所建议的闭合回路用作支撑框架的额外用途所导致的额外需求可能损害或者不利地影响在第二传热区域中热量从环境空气传递到传热流体的有效传热能力。
【发明内容】
[0007]按照本发明的第一方面，提供了一种用于加热液化流的设备，所述设备包括用于循环传热流体的闭合回路，闭合回路包括第一传热区域、第二传热区域和下导管，所述第一传热区域、第二传热区域和下导管都布置在环境中，其中，第一传热区域包括第一箱体，所述第一箱体呈容纳传热流体的壳体的形式，第一箱体沿着主要轴线纵向延伸，其中第一传热表面布置在第一箱体内部，通过第一传热表面在待加热的液化流与传热流体之间建立第一间接热交换接触，其中第二传热区域相比于第一传热区域位于沿重力方向较低处，并且第二传热区域包括第二传热表面，传热流体通过第二传热表面与环境进行第二间接热交换接触，而且其中下导管将第一传热区域与第二传热区域流体连接起来，其中该下导管包括经由连接弯管部分而彼此流体连接的第一横向部分和第一向下部分，其中当在水平面上的垂直投影中观察时，连接弯管部分相比于主要轴线位于第一箱体外面。
[0008]根据本发明的第二方面，提供了在本发明的第一方面所提供的设备的应用，例如在加热液化流的方法中的应用，所述方法包括:
[0009]-提供本发明的第一方面的设备，在所述设备中:
[0010]-使得待加热的液化流通过第一传热区域与传热流体间接热交换接触，从而热量从传热流体传递到液化流，进而冷凝传热流体的至少一部分而形成冷凝部分；
[0011]-在从第一传热区域经由至少下导管到第二传热区域并且返回到第一传热区域的闭合回路中循环传热流体，所述第一传热区域、第二传热区域和下导管都布置在环境中，其中传热流体的所述循环包括:使得呈液相的冷凝部分向下流过下导管而流到第二传热区域，并且使得传热流体流过第二传热区域而流到第一传热区域，由此在第二传热区域中与环境进行间接传热，从而使得热量从环境传递到传热流体并且使传热流体汽化。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]下面将仅仅通过举例并且参照非限制性的附图来进行进一步说明本发明，附图中:
[0013]图1示出了体现本发明的加热器的横向截面图；
[0014]图2示出了体现本发明的加热器的横向截面图；以及
[0015]图3示出了图1和2的纵向剖视图。
【具体实施方式】
[0016]为了进行这种描述，单个附图标记将被分配给管线以及在该管线中运载的流。相同的附图标记表示相同的元件。本领域技术人员将容易理解的是，当参照一个或多个特征和措施的特定组合来说明本发明时，特征和措施中的一些独立于其他特征和措施，从而使得它们可同样地或者类似地独立地应用于其他实施例或者组合。
[0017]下面描述了一种用于加热液化流的设备。在该设备中，第一传热区域包括第一箱体，该第一箱体呈包含传热流体的壳体形式，该第一箱体沿着主轴线纵向延伸，其中第一传热表面布置在第一箱体内部。第二传热区域位于相比于第一传热区域沿重力方向较低处。下导管将第一传热区域与第二传热区域流体连接起来。
[0018]第二传热区域包括第二传热表面，传热流体通过第二传热表面而与环境进行第二间接热交换接触。当前认为的是，在第二传热区域中将热量从环境空气有效传递到传热流体的能力可受到传热流体流过闭合回路的循环和/或环境空气在第二传热区域中的循环的影响。在这些循环中任一个的缺点可能负面地影响热量从环境空气传递到传热流体的传热有效性。有益的是在第二传热区域中进一步促进热量从环境空气到传热流体的热传递。
[0019]在当前所提供的用于加热流体的设备中，下导管布置成包括第一横向部分和第一向下部分。第一横向部分和第一向下部分经由连接弯管部分彼此流体连接。当在水平面上的垂直投影观察时，连接弯管部分位于第一箱体外面，而在该投影中，主轴线可位于第一箱体内。通过这种构造，实现了下导管的向下部分是从第一箱体(水平)偏移开(当在所述投影中观察时)。因此，通过容纳第一传热区域的第一箱体，环境空气沿竖直方向的循环可遇到较小阻碍，因为环境空气可在竖直方向上在连接弯管与第一箱体之间循环。
[0020]而且，由于下导管在横向部分与向下部分中的分隔，可能避免了下导管中标称流动方向在下导管长度的大部分上的较小期望倾斜角。这允许独立于流过下导管的传热流体的流动事项而选择支撑底座中的期望跨距。
[0021]当在水平面上的投影中看时，至少对于第二传热表面的一部分而言，第二传热表面可以布置在连接弯管与第一箱体之间的空间中。
[0022]通过加热器的所提供的改进，闭合回路更加适于用作支撑框架，但是明显应注意的是，如果闭合回路不用作支撑框架，本发明的优点同样得以实现。因此，虽然这些实施例是优选实施例，本发明并不局于闭合回路用作支撑框架的实施例。
[0023]在图1和3中示出了用于加热液化流的设备的一个非限制性实例，该设备呈液化天然气的加热器的形式。该加热器还用作液化天然气的汽化器。图1示出了横向截面，而图3示出了设备的纵向截面。
[0024]该设备包括第一传热区域10、第二传热区域20、下导管30和闭合回路5，该闭合回路用于循环(箭头5a、5b、5c)传热流体9，它们都布置在环境100中。典型地，环境100包括空气。第一传热区域10、第二传热区域20和下导管30都形成为闭合回路5的一部分。第二传热区域20可包括至少一根提升管22，在这种情况下，传热流体9可以在所述至少一根提升管22内被传送，而环境与所述至少一根提升管22的外部接触。
[0025]第一传热区域10包括第一箱体13，所述第一箱体呈包含传热流体9的壳体形式。第一传热区域10包括可布置在第一箱体13内的第一传热表面11。第一箱体13的壳体可以是细长体，例如呈基本上圆筒形鼓的形式，在前端部和后端部上设置有适当的罩盖。向外弯曲的壳体罩盖可以是一种适当的选择。壳体沿着主轴线A纵向延伸。
[0026]第一传热表面11用于使得待加热的液化流与传热流体9进行第一间接热交换接触，从而传热流体9位于第一传热表面11的相对侧上，该第一传热表面的相对侧是第一传热表面的背离待加热液化流的一侧。
[0027]第二传热区域20相比于第一传热区域10布置在沿重力方向更低处。第二传热区域20包括第二传热表面21，传热流体9通过第二传热表面而与环境100进行第二间接热交换接触。
[0028]下导管30将第一传热区域10与第二传热区域20流体连接。下导管30具有上游端部和下游端部，上游端部用于使得传热流体从第一传热区域10流到下导管30中，下游端部用于使得传热流体9从下导管30流向第二传热区域20。
[0029]更详细地，下导管30具有经由连接弯管部分38彼此流体连接的横向部分34和向下部分36。当在水平面上的垂直投影中观察时，连接弯管部分38相比于主轴线A位于第一箱体13外面。下导管30的向下部分36可以从第一箱体13水平地偏移开(在投影中)。因此，环境空气52在竖直方向上的循环很少需要受到容纳了第一传热区域10的第一箱体13阻碍，因为环境空气可在竖直方向上在连接弯管38与第一箱体13之间循环。
[0030]当在水平面上的投影中看时，至少对于第二传热表面21的一部分而言，第二传热表面21优选地布置在连接弯管38与第一箱体13之间的空间中。
[0031]下导管30可采取各种形式。例如，作为一个非限制性实例，下导管可包括将第一传热区域10与T接头23流体连接的公共部分31，在该T接头处，传热流体9被分成两个分支32。
[0032]阀33 (例如呈蝶形阀的形式)可选地设置在下导管30中和/或设置在下导管30的各个分支32中。这可以是手动操作阀。通过这种阀，可调整传热流体通过闭合回路的循环；在下导管30中有大竖向差的情况下，液体静水头对起泡点(沸点)存在显著影响，其可通过产生通过阀33的摩擦压降而得以抵消。
[0033]在一组实施例中，例如图1中所图释的那样，下导管30在向下部分36上大体上平行于一根或多根提升管22延伸。
[0034]然而，在一组可替代的实施例中，下导管30(或者下导管30中的每个分支32)的至少向下部分36沿更为竖直流动的方向定位，例如偏离竖直方向的角度小于30°。现在参照图2，示意性地示出了这种可替代实施例的实例的类似于图1的横截面。该可替代的实施例具有许多与如上所述特征相同的特征。一个突出差异是:相比于传热流体9在提升管22的大致直部分中沿着箭头5c的流动方向，传热流体9在每个分支32的向下部分36中沿着箭头5b的流动方向相对于竖直方向偏离更少。优选地，每个分支32的向下部分36中沿着箭头5b的流动方向相对于竖直方向在大约10°内延伸。
[0035]在如图2中所示的实例中，第二传热表面21主要布置在连接弯管38与第一箱体13之间的空间中(在水平面上的投影中看时)。
[0036]相比于传热流体9在向下部分36中从第一传热区域10流到第二传热区域20的流动方向(第二标称流动方向由5b表示)的第二标称流动方向，传热流体9在横向部分34中从第一传热区域10流到第二传热区域20的第一标称流动方向(由箭头5a示出)可适当地被较小地竖直导向。优选地，第一标称流动方向(5a)在相对于竖直方向在60°到90°的范围内偏离，更优选地相对于竖直方向在80°到90°的范围内偏离。优选地，第二标称流动方向(5b)相对于竖直方向在0°到40°的范围内偏离，更优选地相对于竖直方向在0°到30°的范围内偏离，以及最优选地相对于竖直方向在0°到10°的范围内偏离。在没有想要通过该理论进行限制的情况下，已经发现到通过这种方式所定向(也就是说垂直或者接近垂直向下流动)的下导管部分中的压力梯度，相比于当其定向为相对于竖直方向偏离10°到60°的倾斜角度时，更加对蒸汽的产生不太敏感。当前应理解的是，下导管中的压力梯度尤其在该倾斜范围内对蒸汽的存在敏感，由此二相流态是分层波动的。传热流体9通过闭合回路的循环对于下导管中存在蒸汽的敏感性在倾斜角度处于30°到60°之间的范围内是惊人地敏感的。
[0037]通过布置横向部分34使得第一标称流动方向(5a)相对于竖直方向在60°到90°的范围内偏离，优选地相对于竖直方向在80°到90°的范围内偏离，以及布置向下部分36使得第二标称流动方向(5b)相对于竖直方向在0°到40°的范围内偏离，优选地相对于竖直方向在0°到30°的范围内偏离，更加优选地相对于竖直方向在0°到10°的范围内偏离，可实现在流过下导管30的处于30°到60°之间的倾斜范围内的所有部分的平均流动方向，除了在连续弯管38内部的相对短的持续时间之外，不需要传热流体9以这个倾斜范围内的角度流过下导管30。在这个实施例中，连接弯管部分38被限定为下导管的横向部分34与向下部分36之间的一部分，在所述一部分中，流动方向处于30°与60°之间的倾斜角度。
[0038]第二传热表面21可位于所述至少一根提升管22的大致直部分中。传热流体9沿着第三标称流动方向(沿着箭头5c)、在提升管22的大致直部分中循环。传热流体9在大致直部分内部的第三标称流动方向(用箭头5c表示)可相对于竖直方向偏离一倾斜角度，该倾斜角度小于第一标称流动方向(5a)相对于竖直方向偏离的量并且大于第二标称流动方向(5b)相对于竖直方向偏离的量。例如，第三标称流动方向(5c)可相对于竖直方向偏离的倾斜角度在20°到70°之间，优选地在30°到60°之间。
[0039]所述至少一根提升管22的大致直部分可处于任何期望的角度，包括对应于如上所指定的第三标称流动方向(5c)的角度。在一个实例中，传热流体9在提升管22的相对于竖直方向偏离大于30°角度的大致直部分中在沿着箭头5c的方向上循环。
[0040]可选地，在图1-3中所图释的全部实施例中，闭合回路5可包括分配集管40，该分配集管用于将下导管30与第二传热区域20彼此流体连接。如果第二传热区域20包括多根提升管22，则这种分配集管40可以是有用的。所述至少一根提升管22或者其中的多根提升管流体连接到第一传热区域10。可选的分配集管40优选地布置为相比于第二传热区域40沿重力方向更低处。
[0041]在下导管30包括如上所述的两个分支32的实施例中，两个分支32可各自连接到一根分配集管40，由此这些分配集管中每一根是单独的，从而这些分配集管中一根分配集管内部的传热流体9除了经由T接头23或者经由第一传热区域10之外不会流到其他分配集管中。该T接头23可位于沿重力方向低于第一箱体13处。
[0042]如果第一箱体13以沿着主轴线A延伸的细长壳形式设置，则分支32可适当地横向于主轴线A的方向延伸。多根提升管中的提升管22可布置为在平行于主轴线A的主要方向上分布于分配集管40之上。在这种情况下，每个分配集管40还适宜地在与主轴线A基本上相同的方向上具有细长形状，在这种情况下，提升管22可适宜地构造于平行于主轴线A的平面中。在一个特别有益的实施例中，提升管在主要方向和相对于主要轴线横向延伸的横向方向上都布置为二维图案。本发明还包含下导管30的每个分支的向下部分36布置在与提升管22相同的平面中的实施例。
[0043]将所选择的分配集管40与第一传热区域10流体连接的提升管22的数量大于将第一传热区域10与相同分配集管40流体连接的下导管的数量(和/或单个下导管的分支的数量)。例如，在一个实例中，存在布置在第一传热区域10与单个分配集管40之间的84根提升管22，该单个分配集管40仅仅通过单个下导管30的单个分支32供给传热流体9。多根提升管22可适宜地布置为分成两个子组，第一子组布置在下导管30 (或者分支32)的将分配集管40与第一传热区域10连接的一侧，而第二子组布置在下导管30 (或者分支32)的另一侧。空气密封件57可位于下导管30 (或者分支32)与提升管22的每一个子组之间、在下导管30的任一侧上，以避免空气通过下导管30与提升管22的每个子组之间的间隙而绕过第二传热区域。
[0044]如果第二传热表面21包括一根或多根提升管22，传热流体9可在所述一根或多根提升管22内被传送，而环境与所述一根或多根提升管22的外部接触。所述一根或多根提升管22的外表面可方便地设置有传热增强器(诸如区域放大器)。这些传热增强器可以呈翅片29、凹槽(未示出)或者其他适宜装置的形式。请注意的是，翅片29可存在于全部提升管22上，但是为了清楚起见，在图3中它们仅仅绘制在其中一根提升管22上。
[0045]无论第二传热区域20和/或提升管22如何构造，风扇50 ( —个或多个)可相对于第二传热区域20定位，以增加环境空气沿着第二传热区域20的循环，如图1中由箭头52所示。由此，可增加第二间接热交换接触中的传热率。优选地，该风扇容纳在空气导管55中，所述空气导管布置为将环境空气从风扇20引导到第二传热区域20，反之亦然。在一个优选的实施例中，环境空气通常从第二传热区域20向下循环到空气导管55中并抵达风扇
50 ο
[0046]第一箱体13可包含呈液相的传热流体9的液体层6以及液体层上的汽化区域8。在加热器的正常操作期间，标称液位7被限定为液体层6与汽化区域8之间界面的高度。第一传热表面11优选地布置在第一传热区域10中的汽化区域8内部、处于标称液位7之上。由此，待加热的液化流与传热流体9之间的第一热交换接触中的传热可有效地受益于在汽化区域8内部可用的传热流体9的冷凝热。
[0047]第一传热表面11可适宜地形成在一根或多根管12外，所述管可选地以管束14布置。在这种情况下，待加热的液化流可在所述一根或多根管12内传送，而传热流体与所述一根或多根管12的外部接触。类似于管壳式热交换器，如果必要的话，通过在前端部和/或后端部上的任何适宜的固定头，可将这些管12布置为单通道或者多通道。
[0048]作为一个实例，现在主要参照图3，示出了呈U型管束形式的双通道管束14。然而，本发明并不局限于这种类型的管束。这种特定的壳体的第一端部15上的壳罩盖设置有罩盖喷嘴16，所述罩盖喷嘴包括头部凸缘17，任何类型适当的(优选固定的)头部和管板可安装到该头部凸缘17。一个或多个通道隔板可设置在用于多通道管束的头部中。典型地，单个通道隔板用于双通道管束。本发明不局限于这种特定类型的罩盖喷嘴16 ;例如，作为替代，可以选择具有固定管板的罩盖喷嘴。适当的头部是集成阀帽头部或者具有可移除罩盖的头部。这些管可以是通过一个或多个横向挡板或者支撑板而固定在彼此相关的位置处。第一箱体13内部的机械结构可设置用于支撑管束，例如呈定位于管束下方的结构的形式。管端部可以固定在管板中。
[0049]可选地，后端部还可设置有罩盖喷嘴，从而代替U型管的是，管板也可设置在后端部处。
[0050]第一传热区域10与下导管30之间的界面可通过第一箱体13的壳体中的贯通开口而形成。该界面优选地处于比第一箱体13内的传热流体9的标称液位7沿重力方向更低处。
[0051]第二传热区域20优选地在标称液位7的沿重力方向上方的场所处流入到第一传热区域10中。以这种方式，传热流体9可从第二传热区域20循环返回到第一传热区域10，同时绕过已集聚在第一箱体13中的传热流体9的液相层。如图1和2中所图示的，这可通过提升管端部件24实现，该提升管端部件流体连接到提升管并且在提升管22与第一传热区域10内的汽化区域8之间、在标称液位7之上延伸，该提升管端部件24横向于该液相层
6ο
[0052]提升管端部件24的开口端部可位于比第一传热表面11沿重力方向较高处，或者比第一传热表面11沿重力方向较低处。可选地，尤其是在后一种情况下，一个或者多个液体转移装置可设置为遮护该提升管端部件24以防止在操作期间从第一传热表面11落下的已冷凝的传热流体9侵入。这种液体转移装置可以很多方式体现，其中一种方式为在图1和2中图释的堰板25的形式，该堰板布置在第一传热表面11 (例如设置在管12上)与提升件24的开口端部之间。所图释的堰板25布置成平行于主轴线Α，并且相对于水平方向倾斜大约30°，以将已冷凝的传热流体9朝向第一箱体13的纵向中心引导。其他结构是可能的，例如堰板的竖直布置，由此第一传热表面处于布置有堰板的竖直面的一侧上，并且该提升管端部件处于竖直面的另一侧上，和/或例如提升管端部件的泡罩类似于蒸馏塔板中所使用的那些泡罩。也可以采用这些方式和/或其他方式的结合。
[0053]如上所述，流动方向相对于竖直方向的角度的特定范围，在(偶然)两相流过下导管30的情况是特别有益的。然而，除了如上所述的流过闭合回路的流动方向的优选范围，可选地采用其他措施以减小下导管30将不得不支撑两相流的可能性，正如下面所建议的那样。
[0054]首先，下导管30可以与环境100热隔离。图1中示意性示出了应用到下导管30的外表面的绝缘层35。绝缘层35可由任何适当的管或者导管绝缘材料形成和/或包含任何适当的管或者导管绝缘材料，并且其可选地对所存在的绝缘腐蚀提供保护措施。适宜地，绝缘层包括泡沫材料，优选的是闭孔发泡材料，以避免渗透冷凝。一个实例是ArmafIex (TM)管绝缘体，其可选地具有Armachek-R(TM)包覆层，两者都可从Armacell UK Ltd.商购获得。Armachek-R(TM)是高密度橡胶基罩盖衬(cover lining)。
[0055]第二，该设备优选地操作成使得其包括以液相积聚在第一传热区域10内的传热流体9的液体层6。来自液体层6的仅仅液体以液相流过下导管30而流到第二传热区域
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[0056]第三，防涡器60可设置在下导管30的上游端部处，例如在第一传热区域10与下导管30之间的界面处或者附近。在图1到图3的实施例中，防涡器60适宜地靠近第一传热区域10与下导管30的公共部分31之间的界面。防涡器是一种已知的装置，用来避免在液体层6中产生涡旋，因为这可能捕获流入到下导管30中的液体中的蒸汽。
[0057]虽然没有在图1到图3中如此表示，但是可选的分配集管40可与环境热隔离，例如以与下导管30相同的方式进行热隔离。分配集管40的热绝缘件可包括分配集管40上的一层绝缘材料层，优选地包括与用于下导管30的相同的绝缘材料。
[0058]在操作中，根据上述实施例中任一个实施例的设备适用于加热液化流的方法。待加热的液化流的最初实例是LNG流。所导致的加热流可以是再汽化的天然气流(通过加热和汽化液化天然气而产生)，可经由天然气网的管网进行分配。
[0059]LNG通常是由下述物质组成的混合物:主要的甲烷；较低量(例如小于25mol.% )的乙烷；丙烷和丁烷(C2-C4);少许量的包含戊烷的重质烃类(C5+);以及可能的包括例如氮气、水、二氧化碳和/或硫化氢的一些非烃成分(典型地小于2mol.% ) O LNG的温度足够低以将其在小于2bar的绝对压力下保持液相。这种混合物可源自天然气。
[0060]用于完成对LNG加热的适当传热流体是二氧化碳(CO2)。传热流体9在闭合回路5中循环。在所述循环期间，传热流体9经历了在第一传热区域10中从气相到液相的第一相变，以及在第二传热区域20中从液相到气相的第二相变。
[0061 ] 根据一个特别优选地实施例，传热流体包括至少90mol %的二氧化碳，更加优选地其包含10mol %或大约10mol %的二氧化碳。二氧化然在用于加热LNG时的一个重要优点在于:如果传热流体9在闭合回路5中发生泄露，二氧化碳将在泄漏点固化，从而减小乃至阻塞了泄漏点。此外，如果二氧化碳从闭合回路泄露的话，二氧化碳并没有产生可燃混合气。二氧化碳的沸点是在从30bar到35bar范围内的压力下处于从_5.8°C到-0.1°C的范围内。
[0062]在加热该液化流的方法中，待加热的液化流流过第一传热区域10，与传热流体9进行间接热交换接触，由此热量从传热流体9传递到流过第一传热区域10的液化流。因此，传热流体9的至少一部分被冷凝以形成冷凝部分。优选地，间接热交换发生在待加热的液化流与汽化区域8中传热流体9的蒸汽之间。
[0063]适宜地，待加热的液化流被供给到可选的管束14中的一根或多根管12中。如果液化流处于高压下，其可能处于在加热时候不产生相变的超临界状态。在临界压力之下，随着液化流流过第一传热区域10，液化流可处于其起泡点，或者在一根或多根管12中部分或完全汽化。第一热交换表面11优选地布置在第一传热区域10中的汽化区域8内、处于标称液位7之上。
[0064]优选地，使得传热流体9的冷凝部分积聚在第一传热区域10中，以形成传热流体9的处于液相的液态层6。可能经由液体转移装置(诸如堰板25中的一个堰板)，冷凝部分可从第一传热表面11 (优选地处于标称液位7之上)落入到液体层6中。
[0065]同时，存在于液体层6中的液相传热流体9的一部分流入到下导管30中。这形成了传热流体9在闭合回路5中的循环的一部分。液相向下流过下导管30，并且优选地与环境热隔离，从第一传热区域10经由下导管30流到第二传热区域20，并且返回到第一传热区域10。通过阀33调节流过下导管30的传热流体的流速，或者调节优选地流过下导管30的每个分支32的相对流速。
[0066]在第二传热区域20中，传热流体9与环境进行间接热交换，由此热量从环境传送到传热流体9并且传热流体9被汽化。可选的风扇50可用于增强环境空气沿着第二传热区域20的循环。环境空气可在向下方向上横穿第二传热区域20，如在图1中由箭头52所不O
[0067]传热流体9优选地在传热流体9在第二传热区域20中汽化期间向上升起。该向上升起可在至少一根提升管22中进行，优选地在多根提升管22中进行。在后一种情况中，离开下导管30的冷凝部分优选地分布在多根提升管22上。
[0068]优选地，在下导管30内部没有产生和/或不存在蒸汽，因为下导管30内的任何蒸汽可不利地影响传热流体9在闭合回路5内部流动特性。尤其是当传热流体9流过闭合回路5的循环排他地通过重力驱动时，避免下导管30中的任何蒸汽是有益的。在传热流体9在闭合回路5中循环的每个单程期间，液相的冷凝部分优选地从第一传热区域10经由防涡器60流到下导管30，这进一步有助于避免蒸汽进入到下导管30中。
[0069]本领域技术人员应理解的是，本发明可以在不脱离所附权利要求的范围的情况下以很多不同的方式来实现。
【权利要求】
1.一种用于加热液化流的设备，所述设备包括用于循环传热流体的闭合回路，所述闭合回路包括第一传热区域、第二传热区域和下导管，所述第一传热区域、第二传热区域和下导管都布置在环境中，其中第一传热区域包括第一箱体，所述第一箱体呈容纳传热流体的壳体的形式，第一箱体沿着主轴线纵向延伸，其中，第一传热表面布置在第一箱体内部，通过第一传热表面在待加热的液化流与传热流体之间建立第一间接热交换接触，其中第二传热区域相比于第一传热区域位于沿重力方向更低处，并且第二传热区域包括第二传热表面，传热流体通过第二传热表面而与环境进行第二间接热交换接触，并且下导管将第一传热区域与第二传热区域流体连接，其中下导管包括经由连接弯管部分彼此流体连接的第一横向部分和第一向下部分，当在水平面上的垂直投影中观察时，连接弯管部分相比于主轴线位于第一箱体外面。
2.如权利要求1所述的设备，其中，当在水平面上的垂直投影中看时，至少对于第二传热表面的一部分，第二传热表面布置在连接弯管部分与第一箱体之间的空间中。
3.如权利要求1或2所述的设备，其中，传热流体在下导管的第一横向部分中从第一传热区域流到第二传热区域的第一标称流动方向相比于传热流体在第一向下部分中从第一传热区域流到第二传热区域的第二标称流动方向定向成更偏离竖直方向。
4.如权利要求3所述的设备，其中，第二传热区域包括流体连接到第一传热区域的至少一根提升管，第二传热表面位于所述至少一根提升管的大致直部分中，在大致直部分中，传热流体的第三标称流动方向相对于竖直方向偏离一倾斜角度，该倾斜角度小于第一标称流动方向相对于竖直方向偏离的量并且大于第二标称流动方向相对于竖直方向偏离的量。
5.如权利要求4所述的设备，其中，第三标称流动方向相对于竖直方向偏离的倾斜角度在20°到70。之间。
6.如权利要求4所述的设备，其中，第三标称流动方向相对于竖直方向偏离的倾斜角度在30°到60。之间。
7.如权利要求3到6中任一项所述的设备，其中，第一标称流动方向在下导管的第一横向部分中相对于竖直方向偏离的范围为从60°到90°。
8.如权利要求3到6中任一项所述的设备，其中，第一标称流动方向在下导管的第一横向部分中相对于竖直方向偏离的范围为从80°到90°。
9.如权利要求3到8中任一项所述的设备，其中，第二标称流动方向在下导管的第一向下部分中相对于竖直方向偏离的范围为从0°到40°。
10.权利要求3到8中任一项所述的设备，其中，第二标称流动方向在下导管的第一向下部分中相对于竖直方向偏离的范围为从0°到30°。
11.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，下导管和第二传热区域经由分配集管彼此流体连接，由此，第二传热区域包括将分配集管与第一传热区域连接起来的多根提升管，所述多根提升管中的提升管在平行于主轴线的主要方向上布置成分布在分配集管上方。
12.如权利要求11所述的设备，其中，提升管在主要方向和相对于主要方向横向延伸的横向方向上都布置成二维图案。
13.如权利要求11或者12所述的设备，其中，如在主要方向看到的，包括所述多根提升管的至少一根提升管的第一子组布置在下导管的将分配集管与第一传热区域连接起来的一侧上，包括所述多根提升管中的至少一根提升管的第二子组布置在下导管的另一侧上。
14.一种加热液化流的方法，所述方法包括: -提供根据权利要求1到13中任一项所述的设备， -使得待加热的液化流流过设备的第一传热区域、与传热流体进行间接热交换接触，由此热量从传热流体传递到液化流，从而冷凝传热流体的至少一部分以形成冷凝部分； -在从第一传热区域经由至少下导管到第二传热区域并且返回到第一传热区域的闭合回路中循环传热流体，所述第一传热区域、第二传热区域和下导管都布置在环境中，其中，传热流体的所述循环包括:使得呈液相的冷凝部分向下流过下导管而流到第二传热区域，并且使得传热流体流过第二传热区域而流到第一传热区域，由此在第二传热区域中与环境进行间接热交换，从而将热量从环境传递到传热流体并且使传热流体汽化。
15.如权利要求14所述的方法，其中，待加热的液化流包括液化天然气，通过加热并且由此汽化所述液化天然气而产生再汽化的天然气流。
【文档编号】F28D15/02GK104508416SQ201380040476
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2013年6月12日 优先权日:2012年6月12日
【发明者】R·肯普斯, R·兰辛克, G·M·P·珀金斯, L·J·A·佐特迈耶 申请人:国际壳牌研究有限公司