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    国内液化天然气接收站海水气化器的比较与选择.pdf

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    国内液化天然气接收站海水气化器的比较与选择.pdf

    第43卷第4期 2O14年7月 石油化工设备 PETR一CHEMICAL EQUIPMENT Vo1.43 NO.4 July 2014 .... ...., 文章编号l0007466201404009305 国内液化天然气接收站海水气化器的比较与选择 马文婷 ,陈彦泽 ,刘梦溪 ,刘德宇。,方 舟 1.中国石油大学北京,北京 102200; 2.中国特种设备检测研究院,北京 100013 摘要对国内现有液化天然气接收站中主要使用的海水气化器进行了介绍,对其使用和分布情况 进行了简要分析,归纳并预测国内不同地域的海水气化器使用情况,合理推荐了与未来各地区接收 站发展相适应的气化器。 关键词液化天然气;接收站;气化器;开架式气化器;浸没燃烧型气化器;中间介质式气化器 中图分类号TQo5o.2;TE965 文献标志码B doi10.3969/j.issn.10007466.2014.04.022 Comparison and Selection of the Domestic Liquefied Natural Gas Terminals’Vaporizers MA Wenting 。CHEN Yanze ,LIU Mengxi ,LIU De-yu ,FANG Zhou I.China University of Petroleum,Beijing 102200,China; 2.China Special Equipment Institute,Beiiing 1000 1 3,Chiaa AbstractVaporizers,as the key equipment of liquefied natural gas terminal,play a decisive role in the smooth operation.The perances of domestic terminal liquidheating vaporizers are in troduced,and the use and distribution of the vaporizers are analyzed briefly.Reasonable sugges tions are proposed to different regions. Key wordsliquefied natural gasLNG;terminal;vaporizer;open rack vaporizerORV; submerged combustion vaporizerSCV;intermediate fluid vaporizerIFV 液化天然气Liquefied Natural Gas,LNG为 一种无色、无味且无腐蚀性的气体,常压下的温度大 约为~l62℃,主要成分为甲烷,体积约为同量气态 天然气Natural Gas,NG体积的1/6o0。液化天然 气可以极大地节约储运空间,具有热值大、性能高等 特点。 天然气是一种洁净能源,燃烧后对空气污染非 常小,产生的温室气体只有同量煤炭的1/2、石油的 2/3,且放出热量大,冷能用途广泛。2011年,我国 进El液化天然气超过1 200万t。2012年,我国在 天然气方面的需求明显呈增长趋势,进口液化天然 气同比增长了2O.28 ,进口量达1 468.347 8万t。 预计到2015年,我国液化天然气进口量将会超 过3 000万t。 液化天然气是天然气调峰的重要手段之一, 是天然气远洋运输的唯一形式。截止到2013年 底,我国已投产LNG接收站9座,在建及规划建 设接收站数座。已建成的LNG接收站均建设在 收稿日期20140210 基金项目质检公益性科研专项201310156;中国特检院博士基金BsJJ一2013~08 作者简介马文婷199O一,女回族,内蒙古呼和浩特人,在读硕士研究生,从事热交换器设计、大型储罐检验检测及安 全分析与技术的研究工作。 石油化工设备 2Ol4年第43卷 沿海地区,除对市场需求的考虑外,还有两方面重 要原因①LNG运输船舶需要装卸码头,沿海地区 有建设码头的天然条件。②LNG的气化需要换热 介质,海水是最为廉价和方便的选择。文中对3 种常用的海水气化器性能及选取进行了简单分 析,以供同行借鉴。 1海水气化器 气化器是接收站的重要设备之一口 ],海水气 化器作为LNG与海水换热的主要设备,对能否顺 利实现LNG转化为NG具有一定的重要意义。目 前,LNG接收站常用的海水气化器主要有3种[3], 即开架式气化器Open Rack Vaporizer,0RV、 浸没燃烧型气化器Submerged Combustion Va porizer,SCV和中间介质式气化器Intermediate Fluid Vaporizer,IFV。 1.1 开架式气化器 开架式气化器是由若干个传热管板状排列后, 两端与集气管或集液管焊接形成一个幕状管束单 元,再由若干个这样的单元组成的气化器 ,工作 示意图见图1。LNG从下到上在传热管内流动,气 化器的顶部有海水分布装置,海水自上而下喷淋在 板型换热管束外表面上,形成均匀的海水薄膜。海 水以此将热量传递给LNG,使其被加热并气化。 图1 开架式气化器工作原理示图 1.2 浸没燃烧型气化器 浸没燃烧型气化器是一种水浴式气化器。天然 气燃烧后产生的高温烟气由鼓风机排入水浴池中加 热并剧烈搅拌海水,浸泡在海水中的换热盘管内的 LNG流经温度均匀的池水被加热而气化,烟气从气 化器上部的烟囱排出 ],工作示意图见图2。 浸没燃烧型气化器需要消耗部分已产天然气作 为燃料嘲。有相关研究指出,若使用在LNG接收 站附近电厂产生的蒸汽作为该加热器的热源,不仅 可以降低SCV的能耗,而且可以有效利用电厂产生 的废热。 水 废气 图2浸没燃烧型气化器工作原理不图 1.3 中间介质式气化器 中间介质式气化器将3组管壳式热交换器叠加 在一起,利用沸点很低的丙烷通常用丙烷、异丁烷、 氟利昂、氨等介质口 为中间介质来气化LNG,从而 解决用海水直接气化I NG时可能造成结冰所带来 的影响,其工作原理示图见图3 E ]。 在蒸发器中,用管束中的海水加热外部丙烷,气 化后的丙烷在冷凝器中与管程中的LNG进行换 热,冷凝后的丙烷回落到蒸发器中循环,受热后的 LNG流人调温器中被海水加热成NG,从而使输出 的天然气温度达到要求。 E2壳程LNG蒸发 图3 中间介质式气化器工作原理示图 2 国内使用情况 2.1大连LNG接收站 根据海水取样分析,大连新港的海水固体悬浮 颗粒小于10 mg/L,重金属离子含量也在允许范围 内,大连 1 Tut接收站在初设期间就选定了节能环 保型的ORV作为主力设备。在海水温度为2℃状 况下,大连LNG接收站还提出采用多台ORV代替 1台SCV的工作计划。利用此项技术每年可节约 生产成本约2 500万元,同时可避免运行SCV时费 碱、废气的排放,可带来巨大的经济效益和社会效 益。在海水温度较低的月份里1月~4月使用 SCV,在其他月份里也可使用SCV作为备用气化器 和调峰使用 j。 第4期 马文婷,等国内液化天然气接收站海水气化器的比较与选择 2。2 厂东大鹏LNG接收站 广东大鹏I NG接收站气化外输能力为一期 840 t/h,二期可达到1 040 t/h。综合考虑水质条 件、综合技术及经济分析,大鹏LNG接收站选用5 台ORV180 t/h作为基本负荷设备,l台SCV 120 t/h为峰调或备用设备,即在正常操作时使用 ORV[7 ,SCV只在峰调或ORV维修时使用。 2.3 江苏如东LNG接收站 江苏液化天然气项目由LNG人工岛工程、接 收站工程、码头工程、海底管道工程及输气干线工程 5部分组成。 接收站分为两期建设,一期规模为I NG产能 350万t/a,年平均提供天然气48亿m。,计划2011 年初建成投产;二期规模I NG增至650万t/a,年 平均提供天然气87亿m。。经核算,如东接收站选 用2台RV和2台SCV。 2.4 浙江LNG接收站 结合浙江地区气候因素北亚热带季风气候,地 区年平均水温为18.8℃,极端最低水温为7.8℃, 年平均气温为16.6 C,极端最低气温为一6.6℃, 从热源、材料、类型、经济性等方面分别进行讨论,选 出以海水为热源的中间介质式气化器和以空气为热 源的Smart V空温式换热器作为基本负荷气化 器,并辅以开机速度块、投入少的浸没燃烧型气化器 作为备用气化器[ 。 对该项目将4台IFV240 t/h2台SCV 120 t/h和4台Smart V240 t/h2台SCV 120 t/h进行一次性投入和25 a运行成本的计算 及比较后发现,4台1FV240 t/h2台SCV 120 t/h的设计不仅满足技术性和可操作性,而且 节约固定投资和运行成本约5o ]。 3 3种海水气化器使用介绍 3.1 结构及性能 常用的3种海水气化器的结构特点及主要优缺 点的比较结果见表1。 表1 3种海水气化器比较 3.2 不同使用条件下海水气化器的选择 目前,全球的LNG接收站主要采用ORV、 SCV、IFV及AAV环境空气气化器这4种类型的 气化器 。由于空气气化器占用场地面积较大且 易受天气的影响,实用性和可靠性较低,不能满足接 收站需要连续、可靠运行的要求。因此,我国LNG 接收站目前均选用海水气化器。 选择海水气化器时,应首先考虑接收站对不同 海水气化器适用性和安全可靠性的需求。一般来 讲,接收站气化器的处理能力及运行参数代表了该 石油化工设备 2014年第43卷 接收站的实际处理量。通过对不同海水气化器的性 能分析,综合考虑使用条件基本负荷、调峰、应急使 用、气候因素等,针对不同的需求选择合适的一种 或几种海水气化器进行组合应用[1]。 对于基本负荷型LNG接收站,应首先选择 ORVc 引。鉴于IFV设备投资成本较高且只有一 个生产厂商,所以只要海水水质对于ORV的使用 没有问题,就不考虑选择IFV。 对于调峰和应急型的LNG接收站,应首选 SCV或IFV。由于IFV使用海水作为热源,而 SCV一般要消耗1 ~2 的已产天然气作为燃料, 所以在运行费用和环境保护方面SCV没有竞争力。 但SCV设备投资低,其可快速启动的特点可用于调 峰气化或备用气化器[6]。同时,在海水温度过低、海 水包含对设备有害的物质而不能使用的情况或出于 保护近海生物的目的,考虑使用SCVl1 。 3.3 不同地域环境下海水气化器的选择 1渤海湾地区沿岸水温冬季以1月最低,略 低于0。C。夏季8月最高,约为28℃,水温年变差 在28℃以上。冬季常结冰,冰期始于12月,终于翌 年3月,冰量为5~8级以冰盖面占总海面的十分 比为级。近岸盐度分布23‰~29%o。在紧邻岸滩 一带,受沿岸盐田排卤的影响,盐度高达33%o。盐 度的年变差为8‰,因此,此地区宜采用ORV与 SCV随着季节替换作业。 2黄海地区 水温年变化小于渤海,为15~ 24℃,黄海近海海水含沙量较高,黄海海水的盐度 比较低,为32‰。一般说来,该地区的气候特点为 冬季寒冷干燥,夏季温暖湿润。因此,此地宜采用 IFV与SCV组合使用。 3东海地区 属于高盐水系,是中国近海营养 盐比较丰富的水域,其盐度在34%o以上。东海位于 亚热带,年平均水温2O~24℃,年温差7~9。C。 但由于长江、钱塘江、瓯江、闽江等4大水系注入东 海,海水污染及泥沙堆积情况较严重,因此宜采用 IFV作为气化器,避免海水对ORV换热管束防腐 涂层的侵蚀。 4南海地区 接近赤道,气温较高,年平均气 温在25~28。C,年温差小3~4℃,终年高温高 湿,长夏无冬。故除调峰外,不需要SCV作为备用 设备配套使用。南海盐度最大,达35 左右,若为 节约固定投资费用选用ORV作为接收站气化器 时,应根据设备情况进行维护。 5其他SCV作为气化器中造价最低但耗能 较大的类型,可作为各接收站备用设备或调峰时用。 4 结语 “十二五”期间,天然气在我国一次能源消费中 的比例将由4 提高到7 ~8 ,LNG产业前景广 阔。加快推进大型LNG技术装备国产化对保障国 家能源安全、调整能源结构、推进节能减排都有重要 意义。应加快海水气化器的国产化研究,进一步降 低生产和操作成本,实现资源利用最大化。 参考文献 [1]王彦,冷绪林,简朝明,等.LNG接收站气化器的选择 [J].油气储运,2008,2734749. WANG Yan,I ENG Xu lin,-『IAN Chaoming,et a1. Selection of Vaporizers in LNG Receiving Terminal [J].GST,2008,2734749. [2]初燕群,陈文煜,牛军锋,等.液化天然气接收站应用技 术IEJ].天然气工业,2007,27112O l23. CHU Yan-qun,CHEN Wen-yu,NIU Jun-feng,et a1. The Applied Techniques in I.NG Receiving TerminalI J].Natural Gas Industry,2007,271120123. [33裘栋.LNG项目气化器的选型r-J].化工设计,2011,21 419-22. QIU Iong.Type Selection of Evaporator for I NG Project[J].Chemical Engineering Design,2011,21 4l922. [4]张尚文.液化天然气开架式气化器工艺研究和设计 [J].石油化工设备,2012,4132528. ZHANG Shangwen.Process Study and Design of Liquefied Natural Gas Open Rack Vaporizer[J].Petro chemical Equipment,2012,4132528. [5]吕俊,王蕾.浙汪LNG接收站项目气化器选型及系统 优化[J].天然气工业,2008,282132135. LU Jun,WANG Lei.Selection of Vaporizer Types and Optimization of Vaporizer System in I.NG Receiv ing Terminal Project of Zhejiang Province[J].Natural Gas Industry,2008,282132135. E63陈伟,陈锦岭,李萌.LNG接收站中各类型气化器的比 较与选择[J].中国造船,2007,48B11281288. CHEN Wei,CHEN Jin-ling,LI Meng.Comparison and Selection of the Vaporizer Type in LNG Terminal EJ].Shipbuilding of China,2007,48Bl1281288. r7]陈永东,陈学东.LNG成套装置换热器关键技术分析 l-J].天然气工业,2010,30196一i00. CHEN Yong-dong,CHEN Xue-dong.A Technical Anal vsis of Heat Exchangers in LNG Plants and Terminals 口].Natural Gas Industry,2010,30196一100 第43卷第4期 20l4年7月 石油化工设备 PETROCHEMICAI EQUIPMENT Vo1.43 No.4 July 2Ol4 文章编号10007466201404 009704 海洋平台电脱水器的修复及检验控制 王文若 ,成维松。,陈殉。 1.中国船级社青岛分社,山东青岛266071; 2.中国石化胜利油田安全环保处,山东东营257000; 3.海洋石油工程股份有限公司检验公司,山东青岛 266520 摘要结合海上固定平台及压力容器等相关行业规范及标准的要求,对某海洋石油平台原油电脱 水器的复位、变形修复施工方法进行了简单介绍,并对修复技术和检验控制的要点进行了总结。 关键词海洋平台;电脱水器;修复;检验 中图分类号TQo5o.7;TE965 文献标志码B doi10.3969/j.issn.10007466.2014.04.023 Repair and Inspection Control of an Electric Dehydrator on Offshore Plat WANG Wenruo ,CHENG Weisong ,CHEN Xun 1.China Classification Society Qingdao Branch,Qingdao 266071,China; 2.SINPEC Shengli Oilfield Safety and Environmental Protection,Dongying 257000,China; 3.Inspection Company of Offshore Oil Engineering Co.I td.,Qingdao 266520,China ... 一”..一-一_.1..””””-*”“-4-t”-4-”--}一”一“卜卜一”- -一--4-“-一一-’一 ”-4.--4--4- [8] 于国杰.I.NG沉浸式燃烧型气化器数值模拟[D].大 连大连理工大学,2009. 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