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LNG老秘书 LNG接收站专栏 2022-04-23

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本文由“壹伴编辑器”


 01 LNG接收站工艺 

LNG运输船抵达后,通过船上卸料泵、液相卸船臂和卸船管线,将LNG送进储罐。卸船期间产生的蒸发气(BOG),一部分返回LNG船的料舱以平衡料舱内压力;另一部分通过BOG压缩机升压进入再冷凝器冷凝后,与外输的LNG一起经高压输出泵送入气化器。 


气化器将LNG气化成气态天然气。天然气经调压计量后送进外输管网。另外,也可以直接使用增压压缩机,将BOG直接压缩到外输压力进入外输管网。

  

LNG再气化/外输系统包括LNG储罐内潜液泵、再冷凝器、储罐外高/低压外输泵、气化器和计量设施等。

 

一般在基本负荷下运行时,只需运行ORV / IFV,但在ORV / IFV维修时或应急调峰时,SCV可并联运行。  


 02 LNG气化器分类 

 

气化器是LNG接收站中的关键设备,由于热源不同,气化器的结构形式也不一样。

 

1、按气化器使用率,可以分为基本负荷型和调峰型气化器。

 

2、按热源类型,可分为环境气化器(如大气,海水,地热水为热源)、工艺气化器(热源来自热动力过程或化学过程)和加热型气化器(热量来源于燃料燃烧)。  


常见LNG接收站气化器


空温式气化器(AirAmbient Vaporizer,  AAV)
开架式气化器(Open Rack Vaporizer,  ORV)
中间介质气化器(Intermediate Fluid Vaporizer, IFV)
浸没燃烧式气化器(Submerged Combustion Vaporizer, SCV)

 


1、空温式气化器(AAV)

 

空温式气化器从大气中获得热量而气化LNG。
 
空温式气化器结构简单,运行费用低,可以单独使用环境空气作为热源,因而可完全避免排放污染物和释放噪音,同时,还可收集冷凝水和融化的冰水作为生产或生活用水。
 
空温式气化器也有一些弊端,比如:在环境温度较低的时候,需要增加一个加热器补充热量;为了防止气化器的管道表面结冰,经常需要除霜。
 
由于空气加热的能量比较小,在安装规模较小的情况下,仅适用于气化量较小的系统。

 

 

2、中间介质气化器(IFV)


采用中间传热流体的方法可以改善结冰带来的影响,通常采用丙烷、异丁烷、氟利昂、氨等介质作为传热流体。

 

这种气化器在实际使用中传热过程可分为两级,第一级由LNG和中间传热流体进行换热,第二级由中间传热流体和热源流体进行换热。

 

中间介质气化器占地面积小,能够得到稳定的气化量,此外,海水没有结冰的危险,其最大的优点是适用于能量的综合利用,即热电联产。

 

这种气化器已经广泛应用在基本负荷型的LNG气化系统(日本接收站应用较多)。

 

 

3、开架式气化器(ORV)


开架式气化器是以海水为热源,具有设计简单,操作和维护都很方便的特点。ORV已在世界很多LNG接收站中使用,是接收站用气化器主流型式。

 

LNG开架式气化器机械结构简单,主要外部接口有LNG入口、气化后的NG出口以及海水进出口,换热管安装在框架结构内。

 

气化器的基本单元是传热管,由若干传热管组成板状排列,两端与集气管或集液管焊接形成一个管束板,再由若干个管束板组成气化器。


LNG从下部总管进入,然后分配到每个小的换热管内,在换热管束内由下向上流动。

 

气化器顶部装有海水分布装置,海水由顶部进入,经分布器分配成薄膜状均匀沿管束外壁下降,同时将热量传递给管内液化天然气,使其加热并气化。

 

ORV使用仪表元件很少,易于维护保养,运行负荷调节简单。并且没有明火存在,安全性很高。

 

另外,为了改善管外结冰的问题,还有SuperORV的形式。SuperORV采用双层结构的传热管,LNG从底部的分配器先进入内管,然后进入内外管之间的环状间隙,气化逐渐进行。

 


4、浸没燃烧式气化器(SCV)


主要包括水浴池、燃烧器、鼓风机、烟气喷射管、围堰、换热管束、烟囱等。

 

燃气在燃烧器内燃烧,高温的烟气通过下排气管排入水浴池中,使水浴高度湍动。


换热管内的LNG与管外高度湍动的水充分换热,从而使LNG加热、气化。由于水浴池中高速烟气与水浴直接接触换热,水浴池剧烈搅动,因此管外传热系数很高,水浴温度均匀。 



SCV开停车迅速方便,但因消耗天然气而使运行成本较高,一般不作为基本负荷型气化器,主要用于调峰型装置和紧急使用的情况。这种气化器的热效率可达95%以上,且安全可靠。

 

 03 LNG气化器比较 


目前,LNG接收站一般采用ORV、IFV、SCV和AAV。AAV受限制较多,在接收站投用相对少一些。

 

开架式气化器(ORV)采用海水作为热媒,比起浸没燃烧式气化器(SCV)更经济。


但必须要考虑到ORV的初期设备投资费用更高。包括海水取排口、海水管道、海水泵和海水净化设备等。

 

对于基本负荷型LNG接收站,应首先选择ORV。但是,在海水温度过低、海水含有对设备有害的物质的情况下,或是考虑海洋环保,ORV也有其局限性。

 

SCV初期投资相对较小,占地小,可快速启停。但SCV需要燃料,因此比起ORV,SCV的运行成本更高。

 

IFV的换热管采用了钛金属,所以即使海水水质恶劣,IFV也能安全稳定的运行。IFV存在的主要问题是中间流体的选择受到很大限制。

  

 

 04 气化器的选择 


气化器的选择应综合考虑其处理能力、适用性和安全可靠性、灵活性、投资费用、使用条件(基本负荷、调峰、应急使用)、所处环境、气候因素等。针对不同的需求,选择合适的一种或几种气化器进行组合应用。

 

1、处理能力


气化器的处理能力应能实际匹配接收站的设计周转量。如果接收站只考虑“液进液出”的形式,天然气只是场站自用;或是场站年处理量很小,且可使用场地较大,可以考虑空温式气化器(AAV)。


2、适应性和可靠性


考虑到接收站的“功能定位”,即基本负荷型还是应急调峰型,或是两者兼备,应对气化器的适应性和可靠性提出要求。

 

如果需要连续、可靠的运行,那么在气化器选择时,不仅要考虑承担基本负荷的气化器,还要考虑应急调峰用,可快速启停的气化器(SCV)。

  

3、所处环境


接收站所处环境主要是指气化器外部环境温度(包括大气温度和海水温度)、海水的性质和参数。

 

比如在选择ORV时,必须考虑海水中固体颗粒的直径和浓度、重金属离子的含量海水的pH值和海水的其他化学性能。

 


4、经济性


气化器投资费用在整个接收站投资费用中占比较大。气化器选型时,应对气化器的固定投资和运行费用进行综合比较。

 

开架式气化器(ORV)使用大量的海水,对海水的品质有一定要求,投资、安装费用较高,但操作费用比较低。

 

初期投资包括:气化器设备、配套海水取排口、海水管道、海水泵和海水净化设备费用等。运行费用还应重点考虑,板面防腐涂层的重涂间隔与费用。

 

与浸没燃烧式气化器(SCV)相比,ORV是利用海水,操作消耗主要是海水泵的电耗,所以它的优越点在于操作费用很低,两者之间的运行费用比约为1:10。

 

SCV优越性在于整体投资和安装费用很低,外型较小,操作灵活。但浸没燃烧式气化器的致命缺点是操作费用很高。

 

在海水环境条件允许的情况下,显然使用ORV是最为可靠和经济的。

 

但如果海水水质对于ORV的材料有严重的负面影响,则不能选择(如:海水中有高浓度、大颗粒的悬浮固体,将会严重影响ORV换热管表面的防腐涂层,从而缩短其使用寿命)。 



 05 结语 

 

每种气化器都有各自的优缺点,也都有与之相适应的运行环境。而为了处理LNG接收站的各种工况,选择1~2种气化器进行组合是一个不错的选择,既能够发挥各自的优点也能够弥补本身固有的缺陷。

 

通常,在配置气化器时,一般需要1~2种气化器的组合,目前选择气化器首先考虑ORV+SCV的配置。

 

因为开架式气化器(ORV)适合处理量大的接收站,且运行成本较低;浸没燃烧式气化器(SCV)的运行成本虽相对较高,但其初期投资少、运行可靠。

 

如果在海水含沙量较高或海水化学性质无法达到要求的地方,除了考虑处理措施之外,也可采用中间介质气化器(IFV)。


目前,我国已有22座LNG接收站投产运行,还有一大批新、扩建项目在路上。LNG接收站的建设将大大促进我国LNG资源的引进。

 

气化器是LNG接收站的重要组成部分,其选择的正确与否将直接影响接收站运行的安全性、可靠性、经济性。



-----全文完。既然看到这里了,如果觉得不错,随手点个“在看”吧。


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