LNG气化器简介

LNG气化器简介--分类及工作原理·2020年2月2020/4/15目录一、摘要二、LNG气化器的分类及工作原理三、LNG气化器的选型和现场运用四、总结LNG气化器简介一、摘要？LNG气化器是种专门用于液化天然气气化的换热器，主要应用于沿海大型LNG接收站、LNG液化工厂、LNG气化站、LNG加液站等，是实现气化功能的关键设备。本文主要介绍各种LNG气化器的分类、结构、工作原理、特点及使用环境等，并对不同类型的LNG气化器进行分析比较，为实际工程的需要提供借鉴；同时着重介绍空温式气化器。二、LNG气化器的分类LNG气化器可以分为基本负荷型和应急调峰型。基本负荷型使用频率高、气化量大，选型时主要考虑的是设备的运行成本。应急调峰型是为了补充用气高峰时供气量的不足或应急需要，其工作特点是使用率低、工作时间是随机性的，具有紧急启动的功能，选型时要求设备投资小，而对运行费用则不太苛求。根据LNG气化的热媒不同来进行分类常见的LNG气化热媒有空气、河水或海水、天然气燃烧、电加热、工厂废热等。美国标准NFPA59A将LNG气化器分为加热气化器、环境气化器和工艺气化器3类。根据气化量不同来对LNG气化器进行分类，气化量小于50t/h的是小型LNG气化器，一般用于气化量较小的场合，如各种小型的LNG卫星接收站、气化站；而我国沿海都是大型的LNG接收站，必须采用气化量大的LNG气化器。序号名称备注1开架式气化器（ORV）大型2浸没燃烧式气化器（SCV）大型3管壳式气化器（STV）大型4中间流体式气化器（IFV）大型5空温式气化器小型6强制通风式气化器小型7热风加热式气化器小型8真空蒸汽式气化器（VSV）小型9中间媒介空温式气化器小型10热水浴式气化器小型根据使用的频率根据结构不同进行分类：二、LNG气化器的分类1开架式气化器（ORV）开架式气化器是一种水加热型气化器，以海水为热源，其气化量最大可达180t/h，在0~100%的负荷范围内运行，同时根据需求的变化遥控调整气化量。特点是投资较大，运行费用较低，操作和维护容易，比较适用于基本负荷型LNG接收站。以海水热源，对海水质量要求高，同时在外表面应做好涂层保护等防腐措施。开架式气化器的基本单元是铝合金传热管，传热管内部有星形断面、外部有翅片，同时管内有螺旋杆，以增加LNG传热；若干传热管按板状排列后两端与集气管或集液管焊接形成管板，再由若干管板组成气化器。二、LNG气化器的分类工作原理是LNG在管内向上流动，由气化器顶部喷淋装置喷淋的海水在管板外表面自上而下流动，将管内LNG气化。1开架式气化器（ORV）二、LNG气化器的分类开架式气化器运行时在板型管束的下部尤其是集液管外表面会结冰，影响气化器的传热性能，OsakaGas和KobelSteel联合研发采用了局部双层结构的传热管，有效改善了结冰的状况，被称为SuperORV。2开架式气化器（ORV）二、LNG气化器的分类1开架式气化器（ORV）海水积水曹管束板外观管束板内部二、LNG气化器的分类2浸没燃烧式气化器（SCV）浸没燃烧式气化器属燃料加热型气化器，它以燃料燃烧产生的烟气为热源，由于烟气与水直接接触，加热水的同时激烈地搅动水，热水再与管内LNG进行热交换，大大提高了传热效率。浸没燃烧式气化器的热效率在98%左右，可快速启动，能对负荷的突然变化作出反应，适用于紧急情况或者调峰用气。特点是整体投资和安装费用很低，占地面积小，操作灵活；但是操作费用很高。浸没燃烧式气化器的结构是换热管束浸泡在池水中，下部与LNG总管焊接，上部与NG总管焊接，LNG下进上出。工作时燃料气体和空气按比例混合均匀后进入燃烧器内充分燃烧，产生的高温烟气经分配管上的小孔喷射到池水中，烟气进入池水形成大量气泡，迅速上升加热并剧烈搅动池水，有效地加热管束中的LNG使之气化。二、LNG气化器的分类2浸没燃烧式气化器（SCV）充分利用天然气燃烧产生的高温烟气为热源，烟气直接加热水，热水加热浸没池中的LNG盘管，需要消耗燃料，传热效率极高、设备占地小、自动化程度高、气化量不受气候影响。气化负荷可从10~100%之间任意调节。二、LNG气化器的分类2浸没燃烧式气化器（SCV）二、LNG气化器的分类3中间介质式气化器（SCV）中间介质顾名思义除了一种介质气化外还有另外一种中间介质介入。中间介质可以是丙烷或醇（甲醇或乙二醇）水溶液，加热介质可为海水、热水、空气等，可以改善结冰带来的影响。（1）管壳式气化器（STV）采用管壳式换热器作为气化器，水或甲醇（或乙二醇）水溶液作为中间热媒气化LNG，初始热源可以用热水、海水或空气。先用初始热源将中间热媒加热，再用已被加热的中间热媒通过管壳式气化器去气化LNG。中间热媒需用循环泵强制循环，因此耗能较高。二、LNG气化器的分类（2）中间流体式气化器（IFV）工作原理是以海水或近邻工厂的热水作为热源，并用此热源去加热中间介质（丙烷）并使其气化，再用丙烷蒸气去气化LNG。该气化器由三部分组成：①海水（或其他热源流体）和丙烷进行换热；②丙烷和LNG进行换热；③天然气过热，即用海水对LNG气化后的NG加热。工作原理上图所示，这种气化器解决了海水（或其他热源流体）的冰点问题，在海上浮动储存FSRU与气化、循环加热、冷能发电等得到广泛的应用。3中间介质式气化器（SCV）二、LNG气化器的分类4缠绕管式气化器缠绕管式气化器工作原理是加热介质走壳程，LNG走管程，管程为螺旋缠绕式换热器结构；从底部管箱进入的LNG，在管程内受热气化后从顶部排出，循环水在壳程加热管程内天然气，结构如右图所示。气化器能力主要由壳程介质的温度和流量决定，主要特点是在相同的体积内拥有较大的换热面积，同时可实现多股流体一起换热。二、LNG气化器的分类LNG空温式气化器即为空气源式气化器（AAV）空温式气化器原理是利用空气自然对流加热低温LNG使其气化成常温气体的换热设备。其核心部分就是换热装置，在尽可能小的空间内从大气中获取强大的热能。AAVs是由翅片管按照一定的间距并联而成的，一般是单程式，实际运行中的LNG空温式。换热管一般较长，为了增大空气侧的换热面积，在换热管的外侧加装翅片。8翅片星型翅片管下图，目前最常用的是8翅片结构，另外还有l2翅片与4翅片结构。5空温式气化器8翅片结构二、LNG气化器的分类5空温式气化器目前，LNG卫星站都离市区较远，土地资源影响不大，同时可通过增加水浴式LNG气化器来解决环境温度的影响，所以LNG空温式气化器是小型LNG接收站、气化站、加注站等的主要气化器类型。空温式气化器根据用途可以分为增压式和供气式两类，两者结构基本相同，只有些微差别。主要是增压式空温气化器只具有蒸发部，而供气式空温气化器包含蒸发部和加热部。二、LNG气化器的分类5空温式气化器LNG空温式气化器虽然换热效率低，但是制造成本和运行成本也很低，经常作为LNG卫星站（指在中小城市及距离气源地较远的小型天然气接收站和气化站）内的主气化器。缺点是其对环境温度很敏感，冬天易结冰，在我国北方使用受到一定的限制；同时占地面积大，在土地资源少的区域也受到限制。二、LNG气化器的分类6水浴式气化器水浴式气化器是以水为热媒的气化器，在大型LNG接收站中，开架式气化器ORV、浸没燃烧式SCV气化器以及管壳式STV气化器中以海水IFV为热媒的气化器，均属于水浴式气化器。在LNG卫星站中，水浴式气化器主要包括电加热式、燃料燃烧式等，它具有传热效率高，结构紧凑，占地面积小等优点。这里介绍的水浴式气化器主要是用于LNG卫星站的小型气化器，它广泛应用于LNG卫星站的天然气加热，在土地资源有限的地方还可以代替空温式气化器作为主气化器。在以空温式气化器为主气化器的LNG气化站中，常常将BOG气化器和水浴式气化器集成成撬，从而缩小了空间，如上图所示。水浴式气化器的主要功能是当空温式气化器及BOG气化器出口温度不能满足管网需求时，将开启该装置，将空温式气化器及BOG气化器的天然气加热后送入下游装置。三、LNG气化器的选型及现场运用三、LNG气化站现场运用LNG气化站现场三、LNG气化站现场运用LNG气化站现场三、LNG气化站现场运用LNG气化站现场三、总结（1）LNG气化器的分类方法较多，常见的分类方法包括：使用的频率、热媒的不同、气化量大小、结构差异等。其中大型LNG接收站一般采用ORV、SCV、IFV等；而大部分LNG卫星站采用空温式气化器和电加热水浴式气化器。（2）LNG卫星站的气化器选型应综合考虑环境条件、设计规模、占地面积、投资成本、运营成本、运行稳定性、辅助设备等因素，选出最优的气化方案。空温式气化器和水浴式复热器串联的方式，既有效地利用了环境热量，又保证了储气温度稳定。因此得到广泛应用。（3）空温式气化器结构设计时应充分考虑设计裕量、结构形式、翅片管换热计算、运行条件和时间、温差补偿措施及气化器用途等因素。目前国内外已对空温式气化器做了大量研究分析，主要包括LNG空温式气化器的结构设计、传热研究及安全性研究。我国空温式气化器生产规模和装备量较大，但由于没有国家标准和行业标准，使得空温式气化器的设计、制造和使用处于没有依据和约束的状态，制造厂停留在比较初级的水平，大多仅仅是进行模仿性生产，设计上也仅采用经验方法计算，几乎不考虑气化器在使用过程中的传热问题。