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气化器种类/分类介绍

液态气体在气化器中加热直到气化(变成气体)的设备。简单的说,就是冰冷的液态气体通过“引引气化器”之后就变成气态的气体了。加热可以是间接的(蒸气加热式气化器,热水水浴式气化器,自然通风空浴式气化器,强制通风式气化器,电加热式气化器,固体导热式气化器或传热流体),也可以是直接的(热气或浸没燃烧)。

节能型液化气化器使液化气分子键充分气化饱和后再燃烧,达到提高热值、增加火力强度、节能环保的使用效果。节能型液化气气化器发明专利填补了国内该项技术空白,简单、易行、科学、安全、有效的解决了石油液化气使用领域四十多年行业使用难题。
电加热气化器用于工业、民用、航天、电子等行业。作用是把“液态气体”转化为“气态气体”,从而有效的节约能源,是一个节能设备。
空温式气化器是利用液化石油气(LPG)、液化天然气(LNG)等燃气减压气化的特性实现气体气化的新型高效环保节能气化装置。
电加热水浴式气化器属于气化器的子类水浴式气化器,是水浴式气化器的一种。作用分为两种:一种是加热液态气体(如液氮,液氧,液化石油气,液化二氧化碳等)使之转化为气态气体的设备。另一种是作为低温气体的加热器,低温气体通过电加热水浴式气化器后,温度升高为需要的温度。电加热水浴式气化器也叫电热式气化器、电加热气化器、低温气体电加热器等等。
直燃式气化器是直接燃烧介质来获取气化时所需要的热量,是通过内部的热交换使用明火来气化液化石油气的,可广泛的应用于农业和工业,包括畜禽饲养,谷物干燥,建筑供暖,工业制造,餐馆酒店和水电短缺的环境,尤其是对于修路,架桥,石油开采等偏远,恶劣的环境中,直燃式气化器的优势明显,特点不需要用水,也不需要用电可通过简单的开启按钮就可以点火。

LNG 气化器
天然气主要用于发电、化工工业、城镇居民燃气和工业燃气、汽车燃料等,其他用途包括 LNG 的冷能利用、天然气战略储备安全供气的需要等。LNG 气化器是种专门用于液化天然气气化的换热器,主要应用于沿海大型 LNG 接收站、LNG 液化工厂、LNG 气化站、LNG 加液站等,是实现气化功能的关键设备。
根据使用的频率,LNG 气化器可以分为基本负荷型和应急调峰型。基本负荷型使用频率高、气化量大,选型时主要考虑的是设备的运行成本。应急调峰型是为了补充用气高峰时供气量的不足或应急需要,其工作特点是使用率低、工作时间是随机性的,具有紧急启动的功能,选型时要求设备投资尽可能低,而对运行费用则不太苛求。根据 LNG 气化的热媒不同来对 LNG 气化器进行分类,常见的 LNG 气化热媒有空气、河水或海水、天然气燃烧、电加热、工厂废热等。美国标准 NFPA 59A 将 LNG 气化器分为加热气化器、环境气化器和工艺气化器 3 类。
根据气化量不同来对 LNG 气化器进行分类,气化量小于50t/h 的是小型 LNG 气化器,一般用于气化量较小的场合,如各种小型的 LNG 卫星接收站、气化站;而我国沿海都是大型的 LNG 接收站,必须采用气化量大的 LNG 气化器。
开架式气化器(ORV)
开架式气化器是一种水加热型气化器,以海水为热源,其气化量最大可达 180t/h,在 0~100%的负荷范围内运行,同时根据需求的变化遥控调整气化量。特点是投资较大,运行费用较低,操作和维护容易,比较适用于基本负荷型 LNG接收站。以海水热源,对海水质量要求高,同时在外表面应做好涂层保护等防腐措施。开架式气化器的基本单元是铝合金传热管,传热管内部有星形断面、外部有翅片,同时管内有螺旋杆,以增加 LNG传热;若干传热管按板状排列后两端与集气管或集液管焊接形成管板,再由若干管板组成气化器。工作原理是 LNG 在管内向上流动,由气化器顶部喷淋装置喷淋的海水在管板外表面自上而下流动,将管内 LNG 气化。
开架式气化器运行时在板型管束的下部尤其是集液管外表面会结冰,影响气化器的传热性能,Osaka Gas 和 KobelSteel 联合研发采用了局部双层结构的传热管,有效改善了结冰的状况,被称为 Super ORV。
浸没燃烧式气化器(SCV)
浸没燃烧式气化器属燃料加热型气化器,它以燃料燃烧产生的烟气为热源,由于烟气与水直接接触,加热水的同时激烈地搅动水,热水再与管内 LNG 进行热交换,大大提高了传热效率。浸没燃烧式气化器的热效率在 98%左右,可快速启动,能对负荷的突然变化作出反应,适用于紧急情况或者调峰用气。它的特点是整体投资和安装费用很低,占地面积小,操作灵活;但是操作费用很高。
浸没燃烧式气化器的结构是换热管束浸泡在池水中,下部与 LNG 总管焊接,上部与 NG 总管焊接,LNG 下进上出。工作时燃料气体和空气按比例混合均匀后进入燃烧器内充分燃烧,产生的高温烟气经分配管上的小孔喷射到池水中,烟气进入池水形成大量气泡,迅速上升加热并剧烈搅动池水,有效地加热管束中的 LNG 使之气化。
中间介质式气化器(SCV)
中间介质式气化器有不同的形式,包括管壳式气化器(STV)和中间流体式气化器(IFV),其共同之处就是用中间介质作为热媒,中间介质可以是丙烷或醇(甲醇或乙二醇)水溶液,加热介质可为海水、热水、空气等,可以改善结冰带来的影响。
(1)管壳式气化器(STV)
采用管壳式换热器作为气化器,水或甲醇(或乙二醇)水溶液作为中间热媒气化 LNG,初始热源可以用热水、海水或空气。先用初始热源将中间热媒加热,再用已被加热的中间热媒通过管壳式气化器去气化 LNG。中间热媒需用循环泵强制循环,因此耗能较高。
(2)中间流体式气化器(IFV)
工作原理是以海水或近邻工厂的热水作为热源,并用此热源去加热中间介质(丙烷)并使其气化,再用丙烷蒸气去气化 LNG。该气化器由三部分组成:① 海水(或其他热源流体)和丙烷进行换热;② 丙烷和 LNG 进行换热;③ 天然气过热,即用海水对 LNG 气化后的 NG 加热。这种气化器解决了海水(或其他热源流体)的冰点问题,在海上浮动储存与气化、循环加热、冷能发电等得到广泛的应用。
缠绕管式气化器
缠绕管式气化器工作原理是加热介质走壳程,LNG 走管程,管程为螺旋缠绕式换热器结构;从底部管箱进入的 LNG,在管程内受热气化后从顶部排出,循环水在壳程加热管程内天然气。气化器能力主要由壳程介质的温度和流量决定,主要特点是在相同的体积内拥有较大的换热面积,同时可实现多股流体一起换热。
空温式气化器
空温式气化器是利用空气自然对流加热低温 LNG 使其气化成常温气体的换热设备。其由铝翅片管按一定的间距连接而成,一般是单程式;为了增大空气侧的换热面积,在换热管的外侧加装星形翅片,目前最常用的是 8 翅片结构,另外还有 12 翅片和 4 翅片结构。
LNG 空温式气化器即为空气源式气化器(AAV),可以分为间接接触式和直接接触式两类。
间接接触式利用空气加热闭式管路的传热流体,再与 LNG 进行换热气化;直接接触式则利用空气直接气化 LNG。间接接触式应用较多的包括空气翅片式换热气化和空气冷却塔气化技术;直接接触气化包括环境空气气化和强制通风气化。LNG 空温式气化器虽然换热效率低,但是制造成本和运行成本也很低,经常作为 LNG 卫星站(指在中小城市及距离气源地较远的小型天然气接收站和气化站)内的主气化器。缺点是其对环境温度很敏感,冬天易结冰,在我国北方使用受到一定的限制;同时占地面积大,在土地资源少的区域也受到限制。
目前,LNG 卫星站都离市区较远,土地资源影响不大,同时可通过增加水浴式 LNG 气化器来解决环境温度的影响,所以 LNG 空温式气化器是小型 LNG 接收站、气化站、加注站等的主要气化器类型。空温式气化器根据用途可以分为增压式和供气式两类,两者结构基本相同,只有些微差别。主要是增压式空温气化器只具有蒸发部,而供气式空温气化器包含蒸发部和加热部。
国内的空温式气化器主要应用于 LNG 卫星站,而目前国外也逐渐将空气源式气化器应用于大型 LNG 接收站。如美国、印度就采用了几种形式的 AAV,建成了几座 LNG 接收站。
水浴式气化器
水浴式气化器是以水为热媒的气化器,在大型 LNG 接收站中,开架式气化器、浸没燃烧式气化器以及管壳式气化器中以海水为热媒的气化器,均属于水浴式气化器;在 LNG卫星站中,水浴式气化器主要包括电加热式、燃料燃烧式等,它具有传热效率高,结构紧凑,占地面积小等优点。本文指的水浴式气化器主要是用于 LNG 卫星站的小型气化器,它广泛应用于 LNG 卫星站的天然气加热,在土地资源有限的地方还可以代替空温式气化器作为主气化器。在以空温式气化器为主气化器的 LNG 气化站中,常常将BOG 气化器和水浴式气化器集成成撬,从而缩小了空间。水浴式气化器的主要功能是当空温式气化器及BOG 气化器出口温度不能满足管网需求时,将开启该装置,将空温式气化器及 BOG 气化器的天然气加热后送入下游装置。
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