LNG气化器的类型、比选、配置方案及运行维护

知识点：

1、气化器的类型

(1)开架式气化器(ORV)

开架式气化器实质上是一种利用水作为加热源的热交换器。考虑低温的LNG流过管道时,换热管要有足够的机械强度,通常用翅片铝合金管制造,在翅片铝合金管外部接触水的一面要经过防腐处理。

这类设备的机械制造非常简单。换热管被布置在箱体内,与LNG的入口和气化产品出口相连,悬挂在一个架子上。这种结构特点便于进出和维修。由于没有移动部件,且使用的仪表也非常少,此类设备的维护保养非常简单。设备的开关可以远距离控制,不用工作人员到现场操作。

改变此类设备的运行负荷也很简单,只要改变流向喷淋系统的海水量或改变流经管道的液化天然气量即可。由于本设备可以单体设计,可以隔离部分管束来改变负荷。开架式气化器安全方面是可靠的。由于系统没有明火,含烃管道的少量泄漏可以挥发到大气中。

(2)浸没燃烧式气化器(SCV)

浸没燃烧式气化器的名称来自它的功能特点。液化天然气流经用不锈钢制成的盘管,该盘管浸没在水箱中。热气流来自浸没的气体燃烧器,水箱中的水由于直接与热气流接触而被加热。

由于这种盘管排列方式,本装置的设计紧凑,安装时不需要占用大量用地。通过一个位于传热管下方的分配器,流出燃烧器的烟气被喷入水中。这导致水箱中的水迅速循环,从而产生很高的热效率(高于95%),并在导热管外形成很高的热转换系数。

由于水箱中的水处于搅动状态,这就可以阻止沉积物或水垢在加热管外部表面的积累。由于水箱保持恒定的温度,系统可以很好地应对负载波动造成的水流突然变化,而且也能实现系统的快速启动。由于拥有大量的设备部件和移动部件,与开架式装置相比,浸没燃烧式气化器的控制和维护要困难得多。

此类装置安全较可靠。由于水温保持在泄漏的气体的燃点之下,含烃管道泄漏的气体被水流带走,无爆炸危险。 水箱中的水要一直保持一定的水位,因此,在冬天结冰的地区安装本系统比较合适。

(3)液体介质气化器(IFV)

液化天然气气化过程通常使用兰金循环系统或乙二醇-水液体介质进行热交换,使之气化。

(4)环境空气气化器(AAV)

环境空气气化器是一种垂直竖立的热交换器,通过换热管道从大气中获得热量而气化LNG。

2、气化器的比选

气化器作为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。通常选择LNG接收站气化器要考虑的主要因素有气化器的能力／运行参数、气化器的适应性和可靠性、接收站所处环境、可以获得的热源和公用工程条件、运行费用和投资等方面。

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开架式气化器+浸没燃烧式气化器的配置,因为开架式气化器适合大处理量的接收站,且其运行成本较低；浸没燃烧式气化器的运行成本虽相对较高,但其初期投资少、运行可靠。在环保要求较高的国家和地区,该气化器的使用将会受到限制。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。

3、气化器的配置方案

为了保证装置的安全平稳高效运行,降本增效,选择最优的气化器配置方案也是至关重要的。

(1)SCV和ORV的主要区别

SCV的安装费用极低,但由于其为LNG气化提供热能时需要燃烧一小部分气化产品,故其运行成本比较高。ORV的安装费用要高得多,这主要是因为LNG气化需要的热能由大量的海水提供。

(2)ORV运行的局限性

ORV可以设计成在1℃海水温度下连续运行,同时气化后的天然气温度也相应降低。这是因为含有盐分的海水结冰温度是-1.9℃。目前,世界上LNG接收站中,韩国的仁川接收站ORV海水入口设计温度为5℃,但当入口海水温度为2℃时,ORV还能继续工作(当温度低于设计值时,ORV的气化能力也相应降低,能力降低的大小取决于通过ORV海水温度降低的多少,典型的设计是入口海水温度5℃、出口温度0℃)。

(3)SCV运行的灵活性

SCV运行时可使水浴温度基本保持在16℃。该温度可以在2℃到54℃的范围内调整。气体从SCV输出时的典型温度是4℃。因此,很容易通过改变水浴温度来控制气体输出时的实际温度(即高达42℃)。也是因为SCV的温度可调节能力使它能够和ORV配合使用,作为在海水温度较低时通过把SCV和ORV输出的气体相混合而补偿气体温度的降低。ORV和SCV的配置运行需根据海水温度和外输天然气量确定。在海水温度高于或等于5℃时,优先运行ORV,当ORV全部运行仍不能满足外输天然气要求时,开启SCV。

4、气化器的运行与维护

(1)ORV的运行与维护

①ORV的运行特点 根据江苏LNG接收站运行数据,在夏季,海水流量在7800t/h即可以满足200t/h的满负荷运行；在冬季,海水温度较低,海水流量必须满足9180t/h,温度低时管束会结冰,出口NG温度会降低。 因此,冬季ORV的运行需要重点关注,尤其是海水温度低于5.5℃的情况下。

②ORV的运行情况分析 冬季当海水温度较低时,操作员应密切关注海水温度和海水总流量,海水分布是否均匀以及管束上是否存在异物质等方面。

③ORV的维护经验总结

A.加强巡检,尤其是在海水温度低于5.5℃时；

B.海水温度降至7℃时可以考虑适当增大海水流量；

C.海水温度在7℃左右时保证有一台SCV处于低流量冷却备用状态；

D.检查每个水槽海水蝶阀的开度,尽量使开度能保证水流分布均匀；

E.当发现有水槽水流明显平缓时停机维修清理管线内的玻璃钢碎片；

F.发现有异物质应及时清理,尽量不影响结冰。

(2)SCV的运行与维护

①SCV的运行特点 SCV在海水温度低于5℃、外输峰值、或者ORV故障时使用,利用天然气燃烧加热和气化低温LNG。

②SCV运行的影响因素 SCV在运行过程中,能够影响SCV正常运行的因素有很多,如风量和燃料气的配比、燃料气压力、水浴的温度和液位、燃料气的燃烧程度、燃料气入口和烟囱处的气体探测等。

③SCV的维护经验总结

A.定期测试SCV,保证SCV的备用率。

B.管道和水浴池没有泄漏。

C.助燃空气鼓风机入口畅通。

D.结构或任何主要组件没有损坏的迹象。如果燃烧器顶板松脱或丢失,不要尝试启动SCV。当操作SCV时,要小心燃烧器背板温度,确保防护网已安装。

E.检查就地控制盘上的运行指示正常,无系统故障报警,ESD按钮没有损坏。

F.定期检查并记录SCV的相关参数。

相关推荐：

1、GB5226.1-2008 机械电气安全

2、GB19517-2009国家电气设备安全技术规范