LNG-modtagelsesterminalproces
Ved ankomsten af et LNG-transportskib overføres LNG til lagertanke gennem skibslosningspumper, flydende skibsarme og losningsrørledninger. Den fordampede gas (BOG), der genereres under losning, returneres delvist til LNG-skibets lasttanke for at afbalancere trykket inde i tankene. En anden del af BOG komprimeres af BOG-kompressorer og kondenseres derefter i en rekondensator. Den kondenserede BOG, sammen med den udgående LNG, pumpes af højtryksudledningspumper ind i fordamperen til genforgasning.
Fordamperen omdanner LNG til gasformig naturgas. Naturgassen bliver herefter trykreguleret og målt, inden den sendes ind i transmissionsledningsnettet. Derudover er det også muligt direkte at komprimere BOG til det udgående rørledningstryk ved hjælp af boosterkompressorer, uden at genforgasningsprocessen.
LNG-genforgasnings-/transmissionssystemet omfatter nedsænkede væskepumper inde i LNG-lagertanken, en rekondensator, høj-/lavtryksudledningspumper placeret uden for tanken, fordamper og målefaciliteter.
Under normale driftsforhold betjenes kun Open Rack Vaporizer (ORV)/Integrated Full Containment Vaporizer (IFV). Under vedligeholdelse eller akut barbering kan den nedsænkede forbrændingsfordamper (SCV) dog betjenes parallelt.
Klassificering af LNG-fordampere
Vaporizers er afgørende udstyr i LNG-modtagende terminaler, og deres strukturelle design varierer baseret på den varmekilde, de bruger.
1. Baseret på udnyttelsesgraden kan vaporizere kategoriseres i base-load vaporizers og peak-shaving vaporizers.
2. Baseret på typen af varmekilde kan fordampere klassificeres som omgivende fordampere (ved at bruge kilder som atmosfærisk luft, havvand eller geotermisk vand), procesfordampere (ved hjælp af varme fra termiske eller kemiske processer) og direkte fyrede fordampere ( ved brug af varme genereret ved brændstofforbrænding).
Almindelige typer LNG-fordampere fundet i modtageterminaler
Air Ambient Vaporizer (AAV)
Intermediate Fluid Vaporizer (IFV)
Open Rack Vaporizer (ORV)
Submerged Combustion Vaporizer (SCV)
(1) Air Ambient Vaporizer (AAV)
DetAir Ambient Vaporizerbruger atmosfærisk luft som varmekilde til at fordampe LNG.AAV har en enkel struktur og lave driftsomkostninger. Den kan selvstændigt bruge den omgivende luft som varmekilde og helt undgå emissioner af forurenende stoffer og støj. Derudover kan den opsamle kondensvand og smeltet isvand til produktion eller husholdningsbrug.
AAV har dog nogle ulemper. For eksempel, ved lave omgivelsestemperaturer, kræves der et ekstra varmelegeme for at supplere varmen. Regelmæssig afrimning er også nødvendig for at forhindre isdannelse på overfladen af fordamperens rør.
På grund af den relativt lave energitilførsel fra luftopvarmning er AAV kun egnet til systemer med mindre installationsskalaer og lavere LNG-fordampningskrav.
(2) Intermediate Fluid Vaporizer (IFV)
IFV'en bruger en mellemliggende varmeoverførselsvæske til at afbøde virkningerne af isdannelse. Almindelige mellemvæsker, der anvendes, omfatter propan, isobutan, Freon og ammoniak.
I praktiske applikationer fungerer denne vaporizer i to trin. Det første trin involverer varmeudveksling mellem LNG og mellemvæsken, mens det andet trin involverer varmeveksling mellem mellemvæsken og varmekildevæsken.
IFV optager et lille fodaftryk og kan give stabile fordampningshastigheder. Desuden er der ingen risiko for, at havvand fryser. Dens væsentlige fordel ligger i den omfattende udnyttelse af energi, specielt til kraftvarmeformål (kraftvarme).
Denne type fordamper er blevet udbredt i base-load LNG fordampningssystemer, med betydelig brug i japanske modtageterminaler.
(3) Open Rack Vaporizer (ORV)
ORV bruger havvand som varmekilde og tilbyder designsenkelhed, bekvem betjening og nem vedligeholdelse. Det er den almindelige type fordamper, der bruges i mange LNG-modtageterminaler verden over.
Den mekaniske struktur af en LNG ORV er ligetil, med de vigtigste eksterne grænseflader, herunder LNG-indløb, fordampet naturgas (NG)-udløb og havvandsindtag/-udløb. Varmevekslerrørene er installeret inden for en rammestruktur.
Fordamperens grundlæggende enhed er varmeoverføringsrøret, med flere rør arrangeret i en pladelignende konfiguration. Hvert rør er svejset til et gashoved eller væskesamlerør for at danne en rørbundtplade, og flere rørbundtplader danner fordamperen.
LNG kommer ind fra det nederste hovedrør og fordeles i individuelle små varmevekslerrør, der strømmer opad i rørbundtet til varmeveksling. På toppen af fordamperen er der installeret en havvandsfordelingsanordning. Havvand kommer ind fra toppen og fordeles som en tynd film langs den ydre væg af rørbundtet, der overfører varme til den flydende naturgas inde i rørene, opvarmer den og forårsager fordampning.ORV kræver minimal instrumentering og er nem at vedligeholde. Den fungerer uden åben ild, hvilket sikrer høje sikkerhedsstandarder.
For at løse eksterne isdannelsesproblemer er der desuden en variant kaldet SuperORV. Den anvender dobbeltlags varmeoverførselsrør, hvor LNG kommer ind i det indre rør gennem en bundfordeler, efterfulgt af gradvis fordampning i det ringformede mellemrum mellem det indre og ydre rør.
(4) Nedsænket forbrændingsfordamper (SCV)
SCV består hovedsageligt af et vandbad, brænder, blæser, røggasindsprøjtningsrør, indkapsling, varmevekslerrørbundt og skorsten. Brændstofgassen brændes inde i brænderen, og højtemperatur-røggassen ledes ud i vandbadet gennem det nederste udstødningsrør, hvilket forårsager turbulente bevægelser i vandbadet.
LNG'en inde i varmevekslerrørene gennemgår tilstrækkelig varmeveksling med det stærkt omrørte vand, hvilket resulterer i opvarmning og fordampning. På grund af den direkte kontakt og intense varmeoverførsel mellem højhastighedsrøggas og vandbad er varmeoverførselskoefficienten uden for rørene høj, hvilket sikrer ensartet vandbadstemperatur.
SCV tilbyder hurtig og bekvem
Sammenligning afLNG fordampere
I øjeblikket bruger LNG-modtagende terminaler almindeligvis ORV, IFV, SCV og AAV. AAV har flere restriktioner og er relativt mindre brugt til at modtage terminaler.
Open Rack Vaporizer (ORV) bruger havvand som varmemedium og er mere omkostningseffektiv sammenlignet med Submerged Combustion Vaporizer (SCV).
Det er dog vigtigt at overveje, at ORV pådrager sig højere initiale udstyrsinvesteringsomkostninger, herunder havvandsindtag og -udløb, havvandsrørledninger, havvandspumper og havvandsrensningsudstyr.
For base-load LNG-modtageterminaler bør ORV være det primære valg. ORV har dog begrænsninger i tilfælde af for lave havvandstemperaturer, havvand, der indeholder skadelige stoffer for udstyret, eller når man overvejer havmiljøbeskyttelse.
SCV kræver relativt lavere startinvesteringer, fylder mindre og giver mulighed for hurtig opstart og nedlukning. SCV kræver dog brændstof, hvilket resulterer i højere driftsomkostninger sammenlignet med ORV.
Immersed Flame Vaporizer (IFV) bruger titaniumrør til varmeveksling, hvilket muliggør sikker og stabil drift, selv ved tilstedeværelse af dårlig havvandskvalitet. Den største udfordring med IFV er den betydelige begrænsning i udvælgelsen af mellemvæsker.
Udvalg af Vaporizers
Udvælgelsen af fordampere bør tage hensyn til deres behandlingskapacitet, anvendelighed, sikkerhed og pålidelighed, fleksibilitet, investeringsomkostninger, brugsforhold (basisbelastning, spidsbarbering, nødbrug), miljøfaktorer og klimaforhold. Afhængigt af specifikke krav kan passende fordampere vælges individuelt eller i kombination til anvendelse.
1. Behandlingskapacitet:
Behandlingskapaciteten af en fordamper skal svare til den designede gennemstrømning af den modtagende terminal. Hvis terminalen kun kræver "væske ind, væske ud" med naturgas udelukkende til forbrug på stedet, eller hvis den årlige behandlingsvolumen er lille, og der er rigelig plads til rådighed, kan Ambient Air Vaporizers (AAV) overvejes.
2. Tilpasningsevne og pålidelighed:
I betragtning af den "funktionelle placering" af modtagerterminalen, hvad enten det er til basisbelastning, peak barbering eller en kombination af begge, bliver fordamperens tilpasningsevne og pålidelighed afgørende. Hvis kontinuerlig og pålidelig drift er påkrævet, bør valget af fordampere omfatte dem, der er egnede til håndtering af basisbelastningen såvel som til nødspidsbarbering, såsom nedsænkede forbrændingsfordampere (SCV), der giver mulighed for hurtig opstart og nedlukning.
3. Miljøhensyn:
Miljøforholdene omkring modtageterminalen refererer primært til ydre temperaturer (herunder atmosfæriske og havvandstemperaturer) og havvandets art og parametre. For eksempel, når du vælger Open Rack Vaporizers (ORV), skal faktorer såsom diameteren og koncentrationen af faste partikler i havvand, tilstedeværelsen af tungmetalioner, pH-værdien og andre kemiske egenskaber ved havvand tages i betragtning.
Økonomiske overvejelser
Investeringsomkostningerne for vaporizers udgør en væsentlig del af den samlede investering i en modtageterminal. Når du vælger fordampere, bør der foretages en omfattende sammenligning mellem deres faste investerings- og driftsomkostninger.
Open Rack Vaporizer (ORV) bruger en stor mængde havvand og har visse kvalitetskrav til havvand. Det har højere investerings- og installationsomkostninger, men lavere driftsomkostninger.
Den oprindelige investering inkluderer omkostninger til fordamperudstyret, understøttende havvandsindtag og -udløb, havvandsrørledninger, havvandspumper og havvandsrensningsudstyr. Driftsomkostningerne bør også tage hensyn til intervallet og udgifterne til genpåføring af korrosionsbeskyttende belægninger på varmeoverførselsoverfladerne.
I forhold til Submerged Combustion Vaporizer (SCV) udnytter ORV havvand, og driftsforbruget består hovedsageligt af elforbruget til havvandspumper. Derfor ligger dens fordel i væsentligt lavere driftsomkostninger, hvor driftsomkostningsforholdet mellem de to typer er ca. 1:10.
SCV udmærker sig med hensyn til samlede investerings- og installationsomkostninger, kompakt størrelse og driftsfleksibilitet. Den fatale ulempe ved SCV er imidlertid dens høje driftsomkostninger.
Under gunstige havvandsmiljøforhold er brug af ORV åbenbart den mest pålidelige og omkostningseffektive mulighed.
Men hvis havvandskvaliteten har en alvorlig negativ indvirkning på de materialer, der anvendes i ORV (f.eks. høje koncentrationer af store suspenderede stoffer i havvand, som kan påvirke den korrosionsbeskyttende belægning på varmeoverførselsfladerne betydeligt og forkorte deres levetid), ORV bør ikke vælges.
Konklusion
Hver type forgasser har sine egne fordele og ulemper, såvel som specifikke driftsmiljøer, der er egnede til dem. For at håndtere forskellige forhold i LNG-modtagende terminaler er det et godt valg at vælge 1-2 typer forgassere til kombination, som kan udnytte deres respektive styrker og kompensere for iboende begrænsninger.
Når du konfigurerer forgassere, kræves der normalt en kombination af 1-2 typer. I øjeblikket foretrækkes ORV+SCV-konfigurationen ved valg af forgassere.
Open-rack vaporizeren (ORV) er velegnet til at modtage terminaler med stor behandlingskapacitet og lave driftsomkostninger. Den nedsænkede forbrændingsfordamper (SCV) har relativt højere driftsomkostninger, men lavere initialinvestering og pålidelig drift.
I tilfælde, hvor havvandet indeholder et højt niveau af sediment eller ikke opfylder de påkrævede kemiske egenskaber, kan den mellemliggende væskefordamper (IFV) overvejes som et alternativ.
I øjeblikket er der 22 LNG-modtagende terminaler i drift i Kina, med 13 flere langs kysten på vej. Opførelsen af LNG-modtagende terminaler vil i høj grad fremme importen af LNG-ressourcer i vores land.
Forgassere er en væsentlig komponent i LNG-modtagende terminaler, og det korrekte valg af forgassere påvirker direkte sikkerheden, pålideligheden og de økonomiske aspekter af terminaldrift.
