TWI842322B - 液化液體儲存鋼槽加熱裝置及方法 - Google Patents
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Abstract
一種液化液體儲存鋼槽加熱裝置及方法，該裝置包括：一加熱器，設於一液化液體儲存鋼槽；該加熱器鋪設於該液化液體儲存鋼槽的底部覆蓋至該液化液體儲存鋼槽高度的5~15%；藉此結構，可以防止該液化液體儲存鋼槽發生空燒過熱之危險，並可以將該液化液體儲存鋼槽內之液化液體全部蒸發乾淨。
Description
本發明係關於一種液化液體儲存鋼槽加熱裝置及方法，藉由將加熱器安裝於液化液體儲存鋼槽的底部，可以讓液化液體儲存鋼槽維持預定的供氣速度，並可以防止液化液體儲存鋼槽空燒過熱的情況下讓液化液體儲存鋼槽內的液態液體全部蒸發乾淨。
目前習知的液化液體儲存鋼槽的加熱蒸發方法有兩種，一種是電熱毯加熱，另一種是電磁毯加熱或電磁帶加熱，其中電熱毯加熱或電磁毯加熱都是將電熱毯或電磁毯等習用加熱器從液化液體儲存鋼槽底部由下而上覆蓋至液化液體儲存鋼槽高度的四分之一甚至以上，加熱帶之貼法亦同。
圖7~8為習用加熱器安裝在液化液體儲存鋼槽上的示意圖。在圖8中，為了方便示意，省略了剖面線，並以網狀花紋及點狀花紋表示[液化液體儲存鋼槽浸泡在液化液體的浸泡部分N1]及[液化液體儲存鋼槽的空燒部分N2]。另外，於本說明書中，所述的[液化液體儲存鋼槽浸泡在液化液體的部分]係指液化液體儲存鋼槽與其內的液作液體有接觸到的部分，換言之，當液化液體儲存鋼槽內
的液化液體逐漸蒸發而使液化液體的液面下降後，液化液體儲存鋼槽高於液化液體的液面的部分就稱為未浸泡在液化液體的部分。再者，本說明書中所述的[液化液體儲存鋼槽的空燒部分]係指液化液體儲存鋼槽被加熱器覆蓋又未浸泡在液化液體的部分。在加熱器持續加熱的情況下，該空燒部分會逐漸提高溫度，進而可能造成液化液體儲存鋼槽空燒過熱的問題。
如圖7所示，習用的加熱器8之安裝方法，在液化液體儲存鋼槽101內之液位較高時，可以將液化液體儲存鋼槽101內的液化液體蒸發。如圖8所示，當液化液體儲存鋼槽101內之液位降低後，會導致液化液體儲存鋼槽101的空燒部分開始升溫，若加熱器持續加熱，就會有液化液體儲存鋼槽101空燒過熱的問題，尤其在使用電磁加熱的情況下將有發生液化液體儲存鋼槽101嚴重過熱的危險，但此時若關閉加熱器更換新液化液體儲存鋼槽，則會導致液化液體儲存鋼槽101內仍然殘留有不少液化液體未被蒸發使用就要更換新的液化液體儲存鋼槽，非常浪費資源。
依熱傳導行為可知，固體之熱傳導係數大液體，液體之熱傳導係數大於氣體，金屬之熱傳導係數大於非金屬，因此液化液體儲存鋼槽之熱傳導速率遠高於液化液體，即使將加熱器安裝在液化液體儲存鋼槽的底部，仍然會將所加的熱量迅速的傳輸到整個液化液體儲存鋼槽的槽體。
發明人有鑑於此，積極的研究，以熱傳的理
論，將加熱器裝設在液化液體儲存鋼槽的底部之方法，解決液化液體儲存鋼槽發生空燒過熱的問題，並可以將液化液體儲存鋼槽內的液化液體完全蒸發乾淨。經再三實驗，終於開發此發明。
本發明的目的在於提供一種利用熱傳導技術解決液化液體儲存鋼槽發生空燒過熱的問題，並且利用從底部加熱的方式將液化液體儲存鋼槽內之液化液體完全蒸發乾淨的液化液體儲存鋼槽加熱裝置。
本發明達成上述目的之結構包括：一加熱器，設於一液化液體儲存鋼槽；該加熱器鋪設於該液化液體儲存鋼槽的底部覆蓋至該液化液體儲存鋼槽高度的5~15%。
較佳者，該加熱器與一溫度控制器連接；該溫度控制器用於控制該加熱器的溫度，藉以控制供氣速度。
較佳者，該溫度控制器與一溫度偵測元件連接；該溫度偵測元件用於偵測該加熱器所加熱的液化液體儲存鋼槽的溫度，藉以防止液化液體儲存鋼槽發生空燒過熱。
較佳者，該加熱器為電熱式加熱器。
較佳者，該加熱器為電磁式加熱器。
較佳者，其中更包括至少一輔助加熱器，該輔助加熱器與該加熱器間隔預定距離，並覆蓋在該加熱器上方的液化液體儲存鋼槽上，可在液化液體儲存鋼槽內的液化液體較多時提供輔助加熱。
較佳者，該加熱器及該輔助加熱器以至少一束
帶連接在一起，並以該束帶將該加熱器及該輔助加熱器固定在該液化液體儲存鋼槽上，可方便安裝。
本發明的再一目的在於提供一種可以讓液化液體儲存鋼槽維持預定的供氣速度，直到液化液體儲存鋼槽內的液態液體全部蒸發乾淨的液化液體儲存鋼槽加熱方法。
本發明達成上述目的之方法包括下列步驟：a)在一液化液體儲存鋼槽上安裝一加熱器、一溫度控制器、一溫度偵測元件、一輔助加熱器一輔助溫度控制器及一輔助溫度偵測元件，該加熱器鋪設於該液化液體儲存鋼槽的底部覆蓋呈該液化液體儲存鋼槽高度的5~15%，該溫度偵測元件用於偵測該加熱器所加熱的液化液體儲存鋼槽的溫度，該輔助加熱器設於該加熱器上方的液化液體液位下方的液化液體儲存鋼槽上，該輔助溫度偵測元件用於偵測該輔助加熱器所加熱的液化液體儲存鋼槽的溫度；b)開啟該輔助加熱器以對該液化液體儲存鋼槽加熱；c)當該輔助溫度偵測元件偵測到的溫度高於一預定值或液化液體儲存鋼槽內的液體儲存量低於一預定值時，會自動關閉該輔助加熱器，並開啟該加熱器以對該液化液體儲存鋼槽加熱；d)當該溫度偵測元件偵測到的溫度高於一預定值時，關閉該加熱器。
本發明為達到上述及其他目的，其所採取之技術手段、元件及其功效，茲採一較佳實施例配合圖示說明如下。
100、100a、100b:液化液體儲存鋼槽加熱裝置
1、1a、1b:加熱器
11、11b:束帶
12a:框架
102:鋼槽座
2、2b:溫度控制器
3、3b:溫度偵測元件
4b:輔助加熱器
5b:輔助溫度控制器
6b:輔助溫度偵測元件
7b:程式控制器
8:加熱器
101:液化液體儲存鋼槽
[圖1]為本發明第一實施例的立體圖。
[圖2]為本發明第一實施例的結構的方塊圖。
[圖3]為本發明第二實施例的剖視圖。
[圖4]為本發明第三實施例的剖視圖。
[圖5]為本發明第三實施例的束帶展開的示意圖。
[圖6]為本發明第三實施例的結構的方塊圖。
[圖7]為習用加熱器的示意圖。
[圖8]為習用加熱器產生空燒部分的示意圖。
於本說明書中，為使各個特徵易於了解，有將圖示中特徵的部分予以放大等之情況，構成要素的尺寸比率等未必與實際相同。另外，在例如圖2、3、4、7、8等剖視圖中，省略了例如固定加熱器的束帶等結構，以方便示意。
圖1~2為本發明的第一實施例。如圖1~2所示，本發明液化液體儲存鋼槽加熱裝置100包括：一加熱器1，設於一液化液體儲存鋼槽101；該加熱器1鋪設於該液化液體儲存鋼槽101的底部覆蓋至該液化液體儲存鋼槽101高度的5~15%；藉此結構，可以防止該液化液體儲存鋼槽101發生空燒過熱之危險，並可以將液化液體儲存鋼槽101內之液化液體全部蒸發乾淨。下文將詳予說明。
加熱器1設於一液化液體儲存鋼槽101的底部，用於加熱液化液體儲存鋼槽101，以便將液化液體儲存鋼槽內的液化液體全部蒸發乾淨。加熱器1可藉由若干束帶11固定在液化液體儲存鋼槽的底部，可方便拆裝。此
外，以碳鋼製的液化液體儲存鋼槽儲存液態氨為例說明如下。由熱傳導係數可知，碳鋼之熱傳係數為42~54W/mK，而在298.05°K溫度，10bar壓力時液態氨之熱傳導係數為485.8mW/mK，氣態氨之熱傳導係數為26.15mW/mK，在此例中可知，碳鋼之熱傳導速率比在此條件下之液態氨快87~111倍，而在該相同條件下液態氨比氣態氨之熱傳導速率快18倍。
由上述說明可知，液化液體儲存鋼槽之熱傳導速率比液態氨快87~111倍，因此，即使從液化液體儲存鋼槽的底部加熱也能夠快速的將所加的熱量均勻的傳至整個液化液體儲存鋼槽的槽體。
由上述說明可知，在同樣的儲存條件下，液態氨的熱傳速率比氣態氨快18倍。因此若在未浸泡液化液體的儲存槽槽體加熱則將導致槽體空燒過熱的危險。
本發明的液化液體儲存鋼槽加熱裝置100可運用在立式或臥式結構的液化液體儲存鋼槽。立式結構的液化液體儲存鋼槽可為鋼瓶，可以直立放置(圖中未示)。臥式結構的液化液體儲存鋼槽101可為大容量的臥式儲存槽，並可橫放在一鋼槽座102上。
使用加熱器1加熱液化液體儲存鋼槽101時，加熱器1覆蓋液化液體儲存鋼槽101的面積越大則加熱效率越高。然而，隨著液化液體儲存鋼槽101內的液化液體的逐漸蒸發，液化液體之液面會逐漸下降。當液化液體之液面下降到比部份加熱器還低時，液化液體儲存鋼槽101的空
燒部分的溫度就會逐漸提高，在此情況下，若加熱器持續加熱，就會有液化液體儲存鋼槽空燒過熱的危險。在習用技術中，為了避免液化液體儲存鋼槽空燒過熱，會關閉加熱器，造成液化液體儲存鋼槽供氣速度不足，並因而在液化液體儲存鋼槽內還有殘餘多量液化液體時就更換新的灌滿液化液體的儲存鋼槽，非常浪費資源。
為了平衡加熱器與液化液體儲存鋼槽之間的各個因素，以期在液化液體儲存鋼槽不會空燒過熱的安全情況下，依照預定的供氣速度使液化液體儲存鋼槽內的液化液體全部蒸發乾淨，以臥式結構的液化液體儲存鋼槽為例，發明人經實驗後發現可以依熱傳導行為在維持加熱效率的情況下提升安全性，並進一步分析加熱之熱傳現象。茲舉例說明如下。
在液化液體蒸發供氣系統，加熱的目的是為了液體蒸發，而且液體蒸發之潛熱遠大於液體升溫之顯熱，因此加熱器所提供的熱量絕大部份耗用在液體表面的蒸發。由於鋼儲存槽槽體之熱傳速率遠快於液化液體之熱傳速率百倍，因此雖然是從底部加熱，確實是從槽體的四面向槽內液體加熱，亦即可迅速提供蒸發所需的熱源。
發明人經實驗後發現加熱器1鋪設於該液化液體儲存鋼槽101的底部覆蓋至該液化液體儲存鋼槽高度的5~15%，即可在具有一定程度的加熱面積的情況下，加速液化液體儲存鋼槽內的液化液體的蒸發，並在液化液體儲存鋼槽內的液化液體的液面低於加熱器時，在液化液體儲
存鋼槽空燒過熱前，快速讓液化液體儲存鋼槽內的液化液體全部蒸發乾淨。
如圖2所示，加熱器1可與一溫度控制器2連接；該溫度控制器2用於控制該加熱器1的溫度，可藉以穩定的控制供氣速度。此外，為了提高安全性，該溫度控制器2可進一步與一溫度偵測元件3連接；該溫度偵測元件3用於偵測該加熱器1所加熱的液化液體儲存鋼槽101的溫度(如圖1所示)。在液化液體儲存鋼槽101內的液化液體逐漸蒸發時，加熱器上方的液化液體儲存鋼槽101的部分是最先發生空燒情況的，因此藉由溫度偵測元件3偵測該空燒部分的溫度，可方便在液化液體儲存鋼槽101的空燒部分的溫度達到預定值時關閉加熱器1，可增加安全性，避免發生液化液體儲存鋼槽空燒過熱的情況。
加熱器可為電熱式加熱器或電磁式加熱器。如圖1所示，當使用電熱式的加熱器1時，可使加熱器1緊貼在液化液體儲存鋼槽101的底部。
圖3為本發明的第二實施例。如圖3所示，當液化液體儲存鋼槽加熱裝置100a使用電磁式的加熱器1a時，可利用一框架12a使加熱器1a與液化液體儲存鋼槽101間隔預定距離，藉以提高電磁加熱器的效率。
圖4~6為本發明的第三實施例。如圖4~5所示，液化液體儲存鋼槽加熱裝置100b可以更包括至少一輔助加熱器4b，該輔助加熱器4b與該加熱器1b間隔預定距離，並設於該加熱器1b上方的液化液體儲存鋼槽101的表面上。在
液化液體儲存鋼槽101內的液化液體存量較多時，可以只使用該輔助加熱器4b或者一併使用加熱器1b及該輔助加熱器4b對液化液體儲存鋼槽101加熱，在液位低到預定高度時，則可只使用加熱器1b對液化液體儲存鋼槽101加熱。另外，輔助加熱器4b與加熱器1b可各自以不同固定結構安裝在液化液體儲存鋼槽101上的預定位置(圖中未示)，也可以利用至少一束帶11b將輔助加熱器4b與加熱器1b連接在一起，再一起安裝在液化液體儲存鋼槽101上。
如圖6所示，輔助加熱器4b亦可連接一輔助溫度控制器5b，且輔助溫度控制器5b可連接一輔助溫度偵測元件6b。藉由輔助溫度控制器5b控制輔助加熱器4b的溫度，再藉由輔助溫度偵測元件6b偵測該輔助加熱器4b所加熱的液化液體儲存鋼槽101的溫度，可以增加安全性。此外，溫度控制器2b及輔助溫度控制器5b可共同連接一程式控制器7b(Programmable Logic Controller，PLC)，藉以運行一液化液體儲存鋼槽加熱方法。
本發明的液化液體儲存鋼槽加熱方法包括下列步驟：a)在一液化液體儲存鋼槽上安裝一加熱器1b、一溫度偵測元件3b、一輔助加熱器4b及一輔助溫度偵測元件6b，該加熱器1b鋪設於該液化液體儲存鋼槽101的底部覆蓋至該液化液體儲存鋼槽101高度的5~15%，該溫度偵測元件3b用於偵測該加熱器1b所加熱的液化液體儲存鋼槽101的溫度，該輔助加熱器4b設於該加熱器1b上方的液化液體儲存鋼槽101的表面上，該輔助溫度偵測元件6b用於偵測該輔
助加熱器4b所加熱的液化液體儲存鋼槽101的溫度；b)開啟該輔助加熱器以對該液化液體儲存鋼槽加熱；c)當該輔助溫度偵測元件6b偵測到的溫度高於一預定值時，關閉該輔助加熱器4b，並開啟該加熱器1b以對該液化液體儲存鋼槽101加熱；d)當該溫度偵測元件3b偵測到的溫度高於一預定值時，關閉該加熱器；藉此方法，可以讓液化液體儲存鋼槽101維持預定的供氣速度，直到液化液體儲存鋼槽101內的液態液體全部蒸發乾淨。
以上為本發明所舉之實施例，僅為便於說明而設，當不能以此限制本發明之意義，即大凡依所列申請專利範圍所為之各種變換設計，均應包含在本發明之專利範圍中。
100:液化液體儲存鋼槽加熱裝置
1:加熱器
11:束帶
3:溫度偵測元件
101:液化液體儲存鋼槽
102:鋼槽座
Claims (6)
- 一種液化液體儲存鋼槽加熱裝置，其中包括：一加熱器，設於一液化液體儲存鋼槽，該加熱器為電磁式加熱器或電磁式加熱器；該加熱器鋪設於該液化液體儲存鋼槽的底部覆蓋至該液化液體儲存鋼槽高度的5~15%，以將該液化液體儲存鋼槽內的液態液體全部蒸發乾淨。
- 如請求項1之液化液體儲存鋼槽加熱裝置，其中該加熱器與一溫度控制器連接；該溫度控制器用於控制該加熱器的溫度。
- 如請求項2之液化液體儲存鋼槽加熱裝置，其中該溫度控制器與一溫度偵測元件連接；該溫度偵測元件用於偵測該加熱器所加熱的液化液體儲存鋼槽的溫度。
- 如請求項1之液化液體儲存鋼槽加熱裝置，其中更包括至少一輔助加熱器，該輔助加熱器裝設在該加熱器上方的液化液體儲存鋼槽上，並與該加熱器間隔預定距離。
- 如請求項4之液化液體儲存鋼槽加熱裝置，其中該加熱器及該輔助加熱器以至少一束帶連接在一起，並以該束帶將該加熱器及該輔助加熱器固定在該液化液體儲存鋼槽上。
- 一種液化液體儲存鋼槽加熱方法，其中包括下列 步驟：a)在一液化液體儲存鋼槽上安裝一加熱器、一溫度偵測元件、一輔助加熱器及一輔助溫度偵測元件，該加熱器鋪設於該液化液體儲存鋼槽的底部覆蓋至該液化液體儲存鋼槽高度的5~15%，該溫度偵測元件用於偵測該加熱器所加熱的液化液體儲存鋼槽的溫度，該輔助加熱器設於該加熱器上方的液化液體儲存鋼槽的表面上，該輔助溫度偵測元件用於偵測該輔助加熱器所加熱的液化液體儲存鋼槽的溫度；b)開啟該輔助加熱器以對該液化液體儲存鋼槽加熱；c)當該輔助溫度偵測元件偵測到的溫度高於一預定值時，關閉該輔助加熱器，並開啟該加熱器以對該液化液體儲存鋼槽加熱，以將該液化液體儲存鋼槽內的液態液體全部蒸發乾淨；d)當該溫度偵測元件偵測到的溫度高於一預定值時，關閉該加熱器。
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