汽化器安装实例(LNG接收站气化器，你想知道的都在这里)

Posted 2023-05-31

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汽化器安装实例(LNG接收站气化器，你想知道的都在这里)

1、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。

2、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。

3、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。

4、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）。

5、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。

来源：LNG接收站专栏