LNG-mottagningsterminalprocess
Vid ankomsten av ett LNG-transportfartyg överförs LNG till lagringstankar genom fartygets lossningspumpar, vätskefasarmar och lossningsrörledningar. Den förångade gasen (BOG) som genereras under lossningen återförs delvis till LNG-fartygets lasttankar för att balansera trycket inuti tankarna. En annan del av BOG komprimeras av BOG-kompressorer och kondenseras sedan i en rekondensor. Den kondenserade mossen, tillsammans med den utgående LNG, pumpas av högtryckspumpar in i förångaren för återförgasning.
Vaporizern omvandlar LNG till gasformig naturgas. Naturgasen tryckregleras sedan och mäts innan den skickas in i transmissionsledningsnätet. Dessutom är det också möjligt att direkt komprimera BOG till det utgående rörledningstrycket med hjälp av boosterkompressorer, förbi återförgasningsprocessen.
LNG-återförgasnings-/överföringssystemet består av nedsänkta vätskepumpar inuti LNG-lagringstanken, en omkondensator, hög-/lågtryckspumpar placerade utanför tanken, förångare och mätanordningar.
Under normala driftsförhållanden används endast Open Rack Vaporizer (ORV) / Integrated Full Containment Vaporizer (IFV). Under underhålls- eller nödrakning kan dock den nedsänkta förbränningsförångaren (SCV) användas parallellt.
Klassificering av LNG-förångare
Vaporizers är avgörande utrustning i LNG-mottagningsterminaler, och deras strukturella konstruktioner varierar beroende på vilken värmekälla de använder.
1. Baserat på utnyttjandegraden kan förångare kategoriseras i förångare med basbelastning och förångare med hög rakning.
2. Baserat på typen av värmekälla kan förångare klassificeras som omgivande förångare (med källor som atmosfärisk luft, havsvatten eller geotermiskt vatten), processförångare (som använder värme från termiska eller kemiska processer) och direkteldade förångare ( använda värme som genereras av bränsleförbränning).
Vanliga typer av LNG-förångare som finns i mottagningsterminaler
Air Ambient Vaporizer (AAV)
Intermediate Fluid Vaporizer (IFV)
Open Rack Vaporizer (ORV)
Submerged Combustion Vaporizer (SCV)
(1) Air Ambient Vaporizer (AAV)
DeAir Ambient Vaporizeranvänder atmosfärisk luft som värmekälla för att förånga LNG.AAV har en enkel struktur och låga driftskostnader. Den kan självständigt använda omgivande luft som värmekälla och helt undvika utsläpp av föroreningar och buller. Dessutom kan den samla upp kondenserat vatten och smält isvatten för produktion eller hushållsbruk.
AAV har dock några nackdelar. Till exempel, vid låga omgivningstemperaturer, krävs en extra värmare för att komplettera värmen. Regelbunden avfrostning är också nödvändig för att förhindra isbildning på ytan av förångarens rör.
På grund av den relativt låga energitillförseln från luftuppvärmning är AAV endast lämplig för system med mindre installationsskala och lägre krav på LNG-förångning.
(2) Intermediate Fluid Vaporizer (IFV)
IFV använder en mellanliggande värmeöverföringsvätska för att mildra effekterna av isbildning. Vanliga mellanliggande vätskor som används inkluderar propan, isobutan, freon och ammoniak.
I praktiska tillämpningar fungerar denna vaporizer i två steg. Det första steget involverar värmeväxling mellan LNG och mellanvätskan, medan det andra steget involverar värmeväxling mellan mellanvätskan och värmekällans vätska.
IFV upptar ett litet fotavtryck och kan ge stabila förångningshastigheter. Dessutom finns det ingen risk för att havsvatten fryser. Dess betydande fördel ligger i det omfattande utnyttjandet av energi, speciellt för kraftvärmeändamål.
Denna typ av förångare har använts i stor utsträckning i baslast LNG-förångningssystem, med betydande användning i japanska mottagningsterminaler.
(3) Open Rack Vaporizer (ORV)
ORV använder havsvatten som värmekälla och erbjuder enkel design, bekväm drift och enkelt underhåll. Det är den vanliga typen av förångare som används i många LNG-mottagningsterminaler över hela världen.
Den mekaniska strukturen hos en LNG ORV är enkel, med huvudsakliga externa gränssnitt inklusive LNG-inlopp, utlopp för förångad naturgas (NG) och havsvatteninlopp/-utlopp. Värmeväxlarrören är installerade inom en ramkonstruktion.
Den grundläggande enheten i förångaren är värmeöverföringsröret, med flera rör anordnade i en plattliknande konfiguration. Varje rör är svetsat till ett gashuvud eller vätskerör för att bilda en rörbuntsplatta, och flera rörbuntplattor bildar förångaren.
LNG kommer in från det nedre huvudröret och distribueras i enskilda små värmeväxlarrör, som strömmar uppåt i rörknippet för värmeväxling. På toppen av förångaren är en havsvattendistributionsanordning installerad. Havsvatten kommer in från toppen och fördelas som en tunn film längs rörbuntens yttervägg, överför värme till den flytande naturgasen inuti rören, värmer upp den och orsakar förångning.ORV kräver minimal instrumentering och är lätt att underhålla. Den fungerar utan öppen låga, vilket garanterar höga säkerhetsstandarder.
Dessutom, för att lösa externa isbildningsproblem, finns det en variant som kallas SuperORV. Den använder dubbelskiktade värmeöverföringsrör där LNG kommer in i innerröret genom en bottenfördelare, följt av gradvis förångning inom det ringformiga gapet mellan inner- och ytterrören.
(4) Submerged Combustion Vaporizer (SCV)
SCV består huvudsakligen av ett vattenbad, brännare, fläkt, rökgasinsprutningsrör, kapsling, värmeväxlarrörsbunt och skorsten. Bränslegasen förbränns inuti brännaren och den högtemperaturiga rökgasen släpps ut i vattenbadet genom det nedre avgasröret, vilket orsakar turbulenta rörelser i vattenbadet.
LNG inuti värmeväxlarrören genomgår tillräcklig värmeväxling med det kraftigt omrörda vattnet, vilket resulterar i uppvärmning och förångning. På grund av den direkta kontakten och den intensiva värmeöverföringen mellan höghastighetsrökgasen och vattenbadet är värmeöverföringskoefficienten utanför rören hög, vilket säkerställer en jämn vattenbadstemperatur.
SCV erbjuder snabbt och bekvämt
Jämförelse avLNG-förångare
För närvarande använder LNG-mottagande terminaler vanligtvis ORV, IFV, SCV och AAV. AAV har fler restriktioner och används relativt sett mindre i mottagningsterminaler.
Open Rack Vaporizer (ORV) använder havsvatten som värmemedium och är mer kostnadseffektiv jämfört med Submerged Combustion Vaporizer (SCV).
Det är dock viktigt att tänka på att ORV ådrar sig högre initiala investeringskostnader för utrustning, inklusive intag och utlopp för havsvatten, havsvattenledningar, havsvattenpumpar och utrustning för rening av havsvatten.
För baslast LNG-mottagande terminaler bör ORV vara det primära valet. Däremot har ORV begränsningar i fall av alltför låga havsvattentemperaturer, havsvatten som innehåller skadliga ämnen för utrustningen eller när man överväger marin miljöskydd.
SCV kräver relativt lägre initial investering, upptar ett mindre fotavtryck och möjliggör snabb uppstart och avstängning. SCV kräver dock bränsle, vilket resulterar i högre driftskostnader jämfört med ORV.
Immersed Flame Vaporizer (IFV) använder titanrör för värmeväxling, vilket möjliggör säker och stabil drift även i närvaro av dålig havsvattenkvalitet. Den största utmaningen med IFV är den betydande begränsningen i valet av mellanvätskor.
Urval av vaporizers
Valet av förångare bör ta hänsyn till deras bearbetningskapacitet, användbarhet, säkerhet och tillförlitlighet, flexibilitet, investeringskostnader, användningsförhållanden (basbelastning, topprakning, nödanvändning), miljöfaktorer och klimatförhållanden. Beroende på specifika krav kan lämpliga förångare väljas individuellt eller i kombination för användning.
1. Bearbetningskapacitet:
Bearbetningskapaciteten hos en förångare bör matcha den designade genomströmningen av den mottagande terminalen. Om terminalen endast kräver "vätska in, flytande ut" med naturgas enbart för förbrukning på plats, eller om den årliga bearbetningsvolymen är liten och det finns gott om utrymme tillgängligt, kan Ambient Air Vaporizers (AAV) övervägas.
2. Anpassningsförmåga och tillförlitlighet:
Med tanke på den "funktionella placeringen" av mottagningsterminalen, oavsett om det är för basbelastning, peak shaving, eller en kombination av båda, blir förångarens anpassningsförmåga och tillförlitlighet avgörande. Om kontinuerlig och tillförlitlig drift krävs, bör valet av förångare inkludera de som är lämpliga för hantering av basbelastningen såväl som för nödrakning, såsom nedsänkta förbränningsförångare (SCV) som möjliggör snabb start och avstängning.
3. Miljöhänsyn:
Miljöförhållandena kring den mottagande terminalen avser i första hand yttre temperaturer (inklusive atmosfärs- och havsvattentemperaturer) och havsvattnets natur och parametrar. Till exempel, när du väljer Open Rack Vaporizers (ORV), måste faktorer som diametern och koncentrationen av fasta partiklar i havsvatten, närvaron av tungmetalljoner, pH-värdet och andra kemiska egenskaper hos havsvatten beaktas.
Ekonomiska överväganden
Investeringskostnaden för vaporizers utgör en betydande del av den totala investeringen i en mottagningsterminal. När du väljer förångare bör en omfattande jämförelse göras mellan deras fasta investerings- och driftskostnader.
Open Rack Vaporizer (ORV) använder en stor mängd havsvatten och har vissa kvalitetskrav på havsvatten. Det har högre investerings- och installationskostnader men lägre driftskostnader.
Den initiala investeringen inkluderar kostnader för förångningsutrustningen, stödjande havsvattenintag och utlopp, havsvattenledningar, havsvattenpumpar och utrustning för rening av havsvatten. Driftskostnaderna bör också beakta intervallet och kostnaderna för att återapplicera korrosionsskyddande beläggningar på värmeöverföringsytorna.
Jämfört med Submerged Combustion Vaporizer (SCV) använder ORV havsvatten, och driftsförbrukningen består huvudsakligen av elförbrukningen för sjövattenpumpar. Därför ligger dess fördel i betydligt lägre driftskostnader, med driftskostnadsförhållandet mellan de två typerna ungefär 1:10.
SCV utmärker sig när det gäller totala investerings- och installationskostnader, kompakt storlek och driftsflexibilitet. Den ödesdigra nackdelen med SCV är dock dess höga driftskostnader.
Under gynnsamma havsvattenmiljöförhållanden är användningen av ORV uppenbarligen det mest pålitliga och kostnadseffektiva alternativet.
Men om havsvattenkvaliteten har en allvarlig negativ inverkan på materialen som används i ORV (t.ex. höga koncentrationer av stora suspenderade ämnen i havsvatten, vilket avsevärt kan påverka den korrosionsskyddande beläggningen på värmeöverföringsytorna och förkorta deras livslängd), ORV bör inte väljas.
Slutsats
Varje typ av förgasare har sina egna fördelar och nackdelar, såväl som specifika driftsmiljöer som är lämpliga för dem. För att hantera olika förhållanden i LNG-mottagningsterminaler är det ett bra val att välja 1-2 typer av förgasare för kombination, som kan utnyttja sina respektive styrkor och kompensera för inneboende begränsningar.
När du konfigurerar förgasare krävs vanligtvis en kombination av 1-2 typer. För närvarande är ORV+SCV-konfigurationen att föredra när man väljer förgasare.
Open-rack vaporizer (ORV) är lämplig för mottagning av terminaler med stor bearbetningskapacitet och låga driftskostnader. Den nedsänkta förbränningsförångaren (SCV) har relativt sett högre driftskostnader men lägre initial investering och tillförlitlig drift.
I de fall havsvattnet innehåller en hög halt av sediment eller inte uppfyller de erforderliga kemiska egenskaperna kan den mellanliggande vätskeförångaren (IFV) övervägas som ett alternativ.
För närvarande finns det 22 LNG-mottagningsterminaler i drift i Kina, med 13 fler längs kusten på gång. Byggandet av LNG-mottagningsterminaler kommer i hög grad att främja importen av LNG-resurser i vårt land.
Förgasare är en viktig komponent i LNG-mottagningsterminaler, och det korrekta valet av förgasare påverkar direkt säkerheten, tillförlitligheten och de ekonomiska aspekterna av terminaldriften.
