LNG气化方案的确定.doc

气化器方案确定

2.1 气化器方案
我国地域广大，气候多样，从上一章的介绍中可以得知四种主要的气化器技术中空气加热型气化器和中间流体式气化器相对其它技术更加适合小型场合使用。空气加热型气化器存在的一个主要问题是无法从根本上消除结冰现象的出现，尤其是在低温条件下使用时，一旦空气湿度达到一定程度，气化器外壁面的结冰现象就难以避免，而出现结冰现象后又会进一步加剧换热条件恶化，使得壁面上的霜越来越多，最终导致气化器无法正常工作。为了能在我国广大的区域内适应多样的环境，必须对这一固有缺陷进行改进。
表2-1 气化方式优劣比较

空气加热型
开架式
中间流体型
燃烧式
环境适应性
差
差
强
强
小型化可能性
好
困难
好
中
运行费用
低
低
中
高
技术成熟度
一般
良好
不成熟
良好
中间流体型气化器存在的主要问题是中间流体的选择受到很大限制，如果选用乙二醇，氟利昂等介质会使整套设备的价格上涨，不能适应大规模气化站建设的需要，所以必须寻找一种价格低廉，同时又能适应LNG低温气化需要的导冷介质。日本三菱公司的闭式循环LNG气化系统采用干空气作为中间介质，干空气具有廉价易得的主要优点，虽然导热能力不强 ，但考虑到LCG加气站的气化量偏小，所以拟采用干空气作为中间流体。
参考日本三菱公司的闭式循环气化器的方案，考虑到国内没有已经量产化的直肋型翅片管可供选择，所以采用环形肋片代替三菱公司产品中的直肋翅片蛇管。气化器内部结构也随之改变，原来采用的垂直蛇管布置方法失效，需要重新设计。环肋横向布置的翅片管需要空气垂直穿过管板，所以管排只能与地面平行布置，其它结构基本相同，具体示意图参看图2-2：

图2-1 环形翅片管
整个气化器方案宏观上采用两级换热，一级为干空气与LNG，二级为干空气与盐水。初步设想把两个换热器整合在一起放置于干空气的循环风道中，在循环风机的驱动下干空气快速通过管板与管内的LNG或盐水换热从而达到气化LNG的目的。

图2-2 气化器结构图
重新设计后确定最终的气化器方案如上图所示，该方案采用干空气作为中间流体，而盐水的加入在降低成本的同时提高了装置的适用性，只要盐水不凝结该装置可以在一切可能条件下使用。工作时盐水先行与环境换热达到环境温度，然后进入气化器与干空气换热，干空气再在循环风扇的驱动下与翅片管中的LNG换热，从而实现气化LNG的目的。整个装置安装在一个由非承重材料搭建的密闭空间内，系统中的两个换热器整合在一个结构框架中使得整套设备紧凑而且高效，相比日本三菱公司的设计，采用环形翅片管后用一个大的复合板式换热器代替了两个分离式换热器，整个设计更加紧凑，但同时也使得设备的清洗和维护更加困难。

图2-3 机组装配图

2.2 工作流程确定
工作流程主要包括两个主要部分，一是加气站内LNG从接收到加给CNG汽车的流程，二是气化器的循环工作流程。
加气站要实现同时为LNG汽车和CNG汽车服务的设计要求，就需要把气化后的天然气加压至22MPa-25MPa，达到这一要求有两种办法。一是采用压缩机把气化后的天然气加压至额定压力，另外一种办法是采用高压泵在气化前把LNG流体加压至额定压力。因为在质量流量和压缩比相同的条件下，低温泵的投资，能耗，占地面积等，均远小于气体压缩机。所以采用第二种加压方案，即采用低温泵加压流体后进入气化器。加气站正常工作时，经由槽车运送的LNG进入到加气站的LNG储罐中，一部分自然气化后为储罐提供一定的压强（压强大小由LNG汽车需要决定）LNG储罐中的压强可以使LNG储罐直接为LNG汽车加注LNG，另外的LNG从储罐中流出，经低温泵加压至22MPa-25MPa后进入气化器，气化后直接进入高压CNG气瓶等待输出到CNG汽车。

图2-4 气化站工作流程示意图
气化器的组成结构在上一个小节中已经仔细讨论过，本节旨在阐述气化器工作中各种流体之间的相互配合和有关设备的大体放置方位。气化器中一共有三种流体：LNG，盐水，干空气。其中盐水和干空气是需要循环再利用的工质，所以必须有配套设备使得这一循环可以实现。盐水循环的主要设备包括盐水循环泵，加热塔，盐水储罐以及相应管路系统。工作过程中盐水在盐水泵的驱动下在加热塔，盐水储罐，气化器之间循环，在加热塔中与空气换热吸收热量，循环至气化器中再与干空气换热放出热量。干空气的循环相对简单的多，在密闭的气化器中，循环风机驱动干空气不断与管板中的LNG和盐水换热，工作状态稳定时，整个系统达到一种热平衡。
设备安装过程中应该以气化器为核心，其它设备在满足安全标准的基础上就近安装，LNG低温高压泵最好安装在气化器密闭空间内，这样就可以有效防止由于LNG泵的外壳结霜而影响正常的设备维护和检修的情况发生。LNG储罐与气化器应该按照有关设计标准安装在围堰内，以防止LNG泄露之后四处漫延造成严重后果。加热塔布置在尽量远离气化器的位置上，安装过程中优先挑选整个站址中最开阔而且最好不要被建筑物和植物遮挡阳光的地方。其它设备可以根据现场需要灵活布置。具体的布置示意图参看图2-5。

图2-5 LNG气化循环示意图