LNG氣化方案的確定

1、氣化器方案確定2.1 氣化器方案我國(guó)地域廣大，氣候多樣，從上一章的介紹中可以得知四種主要的氣化器技術(shù)中空氣加熱型氣化器和中間流體式氣化器相對(duì)其它技術(shù)更加適合小型場(chǎng)合使用。空氣加熱型氣化器存在的一個(gè)主要問(wèn)題是無(wú)法從根本上消除結(jié)冰現(xiàn)象的出現(xiàn)，尤其是在低溫條件下使用時(shí)，一旦空氣濕度達(dá)到一定程度，氣化器外壁面的結(jié)冰現(xiàn)象就難以避免，而出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象后又會(huì)進(jìn)一步加劇換熱條件惡化，使得壁面上的霜越來(lái)越多，最終導(dǎo)致氣化器無(wú)法正常工作。為了能在我國(guó)廣大的區(qū)域內(nèi)適應(yīng)多樣的環(huán)境，必須對(duì)這一固有缺陷進(jìn)行改進(jìn)。表2-1 氣化方式優(yōu)劣比較空氣加熱型開(kāi)架式中間流體型燃燒式環(huán)境適應(yīng)性差差強(qiáng)強(qiáng)小型化可能性好困難好中運(yùn)行費(fèi)用低低中

2、高技術(shù)成熟度一般良好不成熟良好中間流體型氣化器存在的主要問(wèn)題是中間流體的選擇受到很大限制，如果選用乙二醇，氟利昂等介質(zhì)會(huì)使整套設(shè)備的價(jià)格上漲，不能適應(yīng)大規(guī)模氣化站建設(shè)的需要，所以必須尋找一種價(jià)格低廉，同時(shí)又能適應(yīng)LNG低溫氣化需要的導(dǎo)冷介質(zhì)。日本三菱公司的閉式循環(huán)LNG氣化系統(tǒng)采用干空氣作為中間介質(zhì)，干空氣具有廉價(jià)易得的主要優(yōu)點(diǎn)，雖然導(dǎo)熱能力不強(qiáng) ，但考慮到LCG加氣站的氣化量偏小，所以擬采用干空氣作為中間流體。參考日本三菱公司的閉式循環(huán)氣化器的方案，考慮到國(guó)內(nèi)沒(méi)有已經(jīng)量產(chǎn)化的直肋型翅片管可供選擇，所以采用環(huán)形肋片代替三菱公司產(chǎn)品中的直肋翅片蛇管。氣化器內(nèi)部結(jié)構(gòu)也隨之改變，原來(lái)采用的垂直蛇管布

3、置方法失效，需要重新設(shè)計(jì)。環(huán)肋橫向布置的翅片管需要空氣垂直穿過(guò)管板，所以管排只能與地面平行布置，其它結(jié)構(gòu)基本相同，具體示意圖參看圖2-2：圖2-1 環(huán)形翅片管整個(gè)氣化器方案宏觀上采用兩級(jí)換熱，一級(jí)為干空氣與LNG，二級(jí)為干空氣與鹽水。初步設(shè)想把兩個(gè)換熱器整合在一起放置于干空氣的循環(huán)風(fēng)道中，在循環(huán)風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下干空氣快速通過(guò)管板與管內(nèi)的LNG或鹽水換熱從而達(dá)到氣化LNG的目的。圖2-2 氣化器結(jié)構(gòu)圖重新設(shè)計(jì)后確定最終的氣化器方案如上圖所示，該方案采用干空氣作為中間流體，而鹽水的加入在降低成本的同時(shí)提高了裝置的適用性，只要鹽水不凝結(jié)該裝置可以在一切可能條件下使用。工作時(shí)鹽水先行與環(huán)境換熱達(dá)到環(huán)境溫度

4、，然后進(jìn)入氣化器與干空氣換熱，干空氣再在循環(huán)風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)下與翅片管中的LNG換熱，從而實(shí)現(xiàn)氣化LNG的目的。整個(gè)裝置安裝在一個(gè)由非承重材料搭建的密閉空間內(nèi)，系統(tǒng)中的兩個(gè)換熱器整合在一個(gè)結(jié)構(gòu)框架中使得整套設(shè)備緊湊而且高效，相比日本三菱公司的設(shè)計(jì)，采用環(huán)形翅片管后用一個(gè)大的復(fù)合板式換熱器代替了兩個(gè)分離式換熱器，整個(gè)設(shè)計(jì)更加緊湊，但同時(shí)也使得設(shè)備的清洗和維護(hù)更加困難。圖2-3 機(jī)組裝配圖2.2 工作流程確定工作流程主要包括兩個(gè)主要部分，一是加氣站內(nèi)LNG從接收到加給CNG汽車的流程，二是氣化器的循環(huán)工作流程。加氣站要實(shí)現(xiàn)同時(shí)為L(zhǎng)NG汽車和CNG汽車服務(wù)的設(shè)計(jì)要求，就需要把氣化后的天然氣加壓至22MPa

5、-25MPa，達(dá)到這一要求有兩種辦法。一是采用壓縮機(jī)把氣化后的天然氣加壓至額定壓力，另外一種辦法是采用高壓泵在氣化前把LNG流體加壓至額定壓力。因?yàn)樵谫|(zhì)量流量和壓縮比相同的條件下，低溫泵的投資，能耗，占地面積等，均遠(yuǎn)小于氣體壓縮機(jī)。所以采用第二種加壓方案，即采用低溫泵加壓流體后進(jìn)入氣化器。加氣站正常工作時(shí)，經(jīng)由槽車運(yùn)送的LNG進(jìn)入到加氣站的LNG儲(chǔ)罐中，一部分自然氣化后為儲(chǔ)罐提供一定的壓強(qiáng)（壓強(qiáng)大小由LNG汽車需要決定）LNG儲(chǔ)罐中的壓強(qiáng)可以使LNG儲(chǔ)罐直接為L(zhǎng)NG汽車加注LNG，另外的LNG從儲(chǔ)罐中流出，經(jīng)低溫泵加壓至22MPa-25MPa后進(jìn)入氣化器，氣化后直接進(jìn)入高壓CNG氣瓶等待輸出到

6、CNG汽車。圖2-4 氣化站工作流程示意圖氣化器的組成結(jié)構(gòu)在上一個(gè)小節(jié)中已經(jīng)仔細(xì)討論過(guò)，本節(jié)旨在闡述氣化器工作中各種流體之間的相互配合和有關(guān)設(shè)備的大體放置方位。氣化器中一共有三種流體：LNG，鹽水，干空氣。其中鹽水和干空氣是需要循環(huán)再利用的工質(zhì)，所以必須有配套設(shè)備使得這一循環(huán)可以實(shí)現(xiàn)。鹽水循環(huán)的主要設(shè)備包括鹽水循環(huán)泵，加熱塔，鹽水儲(chǔ)罐以及相應(yīng)管路系統(tǒng)。工作過(guò)程中鹽水在鹽水泵的驅(qū)動(dòng)下在加熱塔，鹽水儲(chǔ)罐，氣化器之間循環(huán)，在加熱塔中與空氣換熱吸收熱量，循環(huán)至氣化器中再與干空氣換熱放出熱量。干空氣的循環(huán)相對(duì)簡(jiǎn)單的多，在密閉的氣化器中，循環(huán)風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)干空氣不斷與管板中的LNG和鹽水換熱，工作狀態(tài)穩(wěn)定時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到一種熱平衡。設(shè)備安裝過(guò)程中應(yīng)該以氣化器為核心，其它設(shè)備在滿足安全標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上就近安裝，LNG低溫高壓泵最好安裝在氣化器密閉空間內(nèi)，這樣就可以有效防止由于LNG泵的外殼結(jié)霜而影響正常的設(shè)備維護(hù)和檢修的情況發(fā)生。LNG儲(chǔ)罐與氣化器應(yīng)該按照有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)安裝在圍堰內(nèi)，以防止LNG泄露之后四處漫延造成嚴(yán)重后果。加