LNG-mottaksterminalprosess
Ved ankomst av et LNG-transportskip overføres LNG til lagringstanker gjennom skipslossepumper, flytende skipsarmer og losserørledninger. Den fordampede gassen (BOG) som genereres under lossing blir delvis returnert til lastetankene til LNG-skipet for å balansere trykket inne i tankene. En annen del av BOG blir komprimert av BOG-kompressorer og deretter kondensert i en rekondensator. Den kondenserte BOG, sammen med utgående LNG, pumpes av høytrykkspumper inn i fordamperen for gjenforgasning.
Fordamperen konverterer LNG til gassformig naturgass. Naturgassen blir deretter trykkregulert og målt før den sendes inn i overføringsledningsnettet. I tillegg er det også mulig å komprimere BOG direkte til det utgående rørledningstrykket ved å bruke boosterkompressorer, og omgå regassifiseringsprosessen.
LNG-reforgassings-/overføringssystemet består av nedsenkede væskepumper inne i LNG-lagringstanken, en rekondensator, høy-/lavtrykksutløpspumper plassert utenfor tanken, fordamper og måleanlegg.
Under normale driftsforhold er det kun Open Rack Vaporizer (ORV) / Integrated Full Containment Vaporizer (IFV) som brukes. Under vedlikehold eller akutt barbering kan imidlertid den nedsenkede forbrenningsvaporizeren (SCV) brukes parallelt.
Klassifisering av LNG-fordampere
Vaporizers er avgjørende utstyr i LNG-mottaksterminaler, og deres strukturelle design varierer basert på varmekilden de bruker.
1. Basert på utnyttelsesgraden kan vaporizere kategoriseres i base-load vaporizers og peak-shaving vaporizers.
2. Basert på typen varmekilde, kan fordampere klassifiseres som omgivende fordampere (ved bruk av kilder som atmosfærisk luft, sjøvann eller geotermisk vann), prosessfordampere (som bruker varme fra termiske eller kjemiske prosesser) og direktefyrte fordampere ( ved bruk av varme generert ved forbrenning av drivstoff).
Vanlige typer LNG-fordampere som finnes i mottaksterminaler
Air Ambient Vaporizer (AAV)
Intermediate Fluid Vaporizer (IFV)
Open Rack Vaporizer (ORV)
Nedsenket forbrenningsfordamper (SCV)
(1) Air Ambient Vaporizer (AAV)
DeAir Ambient Vaporizerbruker atmosfærisk luft som varmekilde for å fordampe LNG.AAV har en enkel struktur og lave driftskostnader. Den kan uavhengig bruke omgivelsesluft som varmekilde, og unngår fullstendig utslipp av forurensninger og støy. I tillegg kan den samle opp kondensert vann og smeltet isvann for produksjon eller husholdningsbruk.
AAV har imidlertid noen ulemper. For eksempel, i lave omgivelsestemperaturer, er det nødvendig med en ekstra varmeovn for å supplere varmen. Regelmessig avriming er også nødvendig for å forhindre ising på overflaten av fordamperens rør.
På grunn av den relativt lave energitilførselen fra luftoppvarming, er AAV kun egnet for systemer med mindre installasjonsskalaer og lavere krav til LNG-fordamping.
(2) Intermediate Fluid Vaporizer (IFV)
IFV bruker en mellomliggende varmeoverføringsvæske for å dempe effekten av ising. Vanlige mellomvæsker som brukes inkluderer propan, isobutan, Freon og ammoniakk.
I praktiske applikasjoner fungerer denne fordamperen i to trinn. Det første trinnet innebærer varmeveksling mellom LNG og mellomvæsken, mens det andre trinnet innebærer varmeveksling mellom mellomvæsken og varmekildevæsken.
IFV har et lite fotavtrykk og kan gi stabile fordampningshastigheter. Dessuten er det ingen fare for at sjøvann fryser. Dens betydelige fordel ligger i den omfattende utnyttelsen av energi, spesielt for kraftvarmeformål (kombinert varme og kraft).
Denne typen fordamper har blitt mye brukt i basislast LNG-fordampningssystemer, med betydelig bruk i japanske mottaksterminaler.
(3) Åpen stativ fordamper (ORV)
ORV bruker sjøvann som varmekilde og tilbyr enkel design, praktisk betjening og enkelt vedlikehold. Det er den vanlige typen fordamper som brukes i mange LNG-mottaksterminaler over hele verden.
Den mekaniske strukturen til en LNG ORV er enkel, med de viktigste eksterne grensesnittene inkludert LNG-innløp, utløp for fordampet naturgass (NG) og sjøvannsinnløp/-utløp. Varmevekslerrørene er installert innenfor en rammekonstruksjon.
Den grunnleggende enheten til fordamperen er varmeoverføringsrøret, med flere rør arrangert i en platelignende konfigurasjon. Hvert rør er sveiset til et gasshode eller væskehode for å danne en rørbuntplate, og flere rørbuntplater danner fordamperen.
LNG kommer inn fra det nedre hovedrøret og fordeles i individuelle små varmevekslerrør, som strømmer oppover i rørbunten for varmeveksling. På toppen av fordamperen er det installert en sjøvannsfordelingsanordning. Sjøvann kommer inn fra toppen og fordeles som en tynn film langs den ytre veggen av rørbunten, og overfører varme til den flytende naturgassen inne i rørene, varmer den opp og forårsaker fordamping. ORV krever minimalt med instrumentering og er lett å vedlikeholde. Den fungerer uten åpen flamme, noe som sikrer høye sikkerhetsstandarder.
I tillegg, for å løse eksterne isingsproblemer, finnes det en variant kalt SuperORV. Den bruker dobbeltlags varmeoverføringsrør der LNG kommer inn i det indre røret gjennom en bunnfordeler, etterfulgt av gradvis fordamping i det ringformede gapet mellom det indre og ytre røret.
(4) Nedsenket forbrenningsfordamper (SCV)
SCV består hovedsakelig av vannbad, brenner, blåser, røykgassinjeksjonsrør, kapsling, varmevekslerrørbunt og skorstein. Brennstoffgassen brennes inne i brenneren, og høytemperatur-røykgassen slippes ut i vannbadet gjennom det nedre eksosrøret, og forårsaker turbulente bevegelser i vannbadet.
LNG inne i varmevekslerrørene gjennomgår tilstrekkelig varmeveksling med det sterkt omrørte vannet, noe som resulterer i oppvarming og fordamping. På grunn av direkte kontakt og intens varmeoverføring mellom høyhastighets røykgass og vannbad, er varmeoverføringskoeffisienten utenfor rørene høy, noe som sikrer jevn vannbadtemperatur.
SCV tilbyr rask og praktisk
Sammenligning avLNG-fordampere
For tiden bruker LNG-mottaksterminaler vanligvis ORV, IFV, SCV og AAV. AAV har flere restriksjoner og er relativt mindre brukt i mottaksterminaler.
Open Rack Vaporizer (ORV) bruker sjøvann som varmemedium og er mer kostnadseffektiv sammenlignet med Submerged Combustion Vaporizer (SCV).
Det er imidlertid viktig å ta i betraktning at ORV pådrar seg høyere innledende utstyrsinvesteringskostnader, inkludert sjøvannsinntak og -utslipp, sjøvannsrørledninger, sjøvannspumper og sjøvannsrenseutstyr.
For LNG-mottaksterminaler med basislast bør ORV være det primære valget. ORV har imidlertid begrensninger i tilfeller med for lave sjøvannstemperaturer, sjøvann som inneholder skadelige stoffer på utstyret, eller når man vurderer havmiljøvern.
SCV krever relativt lavere startinvesteringer, har et mindre fotavtrykk og gir mulighet for rask oppstart og avstengning. SCV krever imidlertid drivstoff, noe som resulterer i høyere driftskostnader sammenlignet med ORV.
Immersed Flame Vaporizer (IFV) bruker titanrør for varmeveksling, noe som muliggjør sikker og stabil drift selv i nærvær av dårlig sjøvannskvalitet. Hovedutfordringen med IFV er den betydelige begrensningen i valg av mellomvæsker.
Utvalg av Vaporizers
Valget av fordampere bør ta hensyn til deres prosesseringskapasitet, anvendelighet, sikkerhet og pålitelighet, fleksibilitet, investeringskostnader, bruksforhold (grunnlast, toppbarbering, nødbruk), miljøfaktorer og klimaforhold. Avhengig av spesifikke krav, kan passende fordampere velges individuelt eller i kombinasjon for bruk.
1. Behandlingskapasitet:
Behandlingskapasiteten til en fordamper bør samsvare med den utformede gjennomstrømningen til mottaksterminalen. Hvis terminalen kun krever "væske inn, væske ut" med naturgass utelukkende for forbruk på stedet, eller hvis det årlige behandlingsvolumet er lite og det er god plass tilgjengelig, kan Ambient Air Vaporizers (AAV) vurderes.
2. Tilpasningsevne og pålitelighet:
Tatt i betraktning den "funksjonelle posisjoneringen" av mottaksterminalen, enten det er for grunnbelastning, toppbarbering eller en kombinasjon av begge, blir tilpasningsevnen og påliteligheten til fordamperen avgjørende. Hvis kontinuerlig og pålitelig drift er nødvendig, bør valget av fordampere inkludere de som er egnet for håndtering av grunnbelastningen så vel som for akuttbarbering, for eksempel Submerged Combustion Vaporizers (SCV) som tillater rask oppstart og avstengning.
3. Miljøhensyn:
Miljøforholdene rundt mottaksterminalen refererer primært til ytre temperaturer (inkludert atmosfæriske og sjøvannstemperaturer) og sjøvannets natur og parametere. For eksempel, når du velger Open Rack Vaporizers (ORV), må faktorer som diameteren og konsentrasjonen av faste partikler i sjøvann, tilstedeværelsen av tungmetallioner, pH-verdien og andre kjemiske egenskaper til sjøvann vurderes.
Økonomiske hensyn
Investeringskostnaden til vaporizers utgjør en betydelig del av den totale investeringen i en mottaksterminal. Når du velger fordampere, bør det gjøres en omfattende sammenligning mellom deres faste investerings- og driftskostnader.
Open Rack Vaporizer (ORV) bruker store mengder sjøvann og har visse kvalitetskrav til sjøvann. Den har høyere investerings- og installasjonskostnader, men lavere driftskostnader.
Den første investeringen inkluderer kostnader for fordamperutstyret, støtte for sjøvannsinntak og -utslipp, sjøvannsrørledninger, sjøvannspumper og sjøvannsrenseutstyr. Driftskostnadene bør også vurdere intervallet og utgiftene for å påføre korrosjonsbeskyttende belegg på nytt på varmeoverføringsoverflatene.
Sammenlignet med Submerged Combustion Vaporizer (SCV) utnytter ORV sjøvann, og driftsforbruket består hovedsakelig av strømforbruket til sjøvannspumper. Derfor ligger fordelen i betydelig lavere driftskostnader, med driftskostnadsforholdet mellom de to typene omtrent 1:10.
SCV utmerker seg når det gjelder totale investerings- og installasjonskostnader, kompakt størrelse og operasjonsfleksibilitet. Den fatale ulempen med SCV er imidlertid de høye driftskostnadene.
Under gunstige miljøforhold i sjøvann er bruk av ORV åpenbart det mest pålitelige og kostnadseffektive alternativet.
Men hvis sjøvannskvaliteten har en alvorlig negativ innvirkning på materialene som brukes i ORV (f.eks. høye konsentrasjoner av store suspenderte stoffer i sjøvann, som kan påvirke korrosjonsbeskyttende belegg på varmeoverføringsoverflatene betydelig og forkorte deres levetid), ORV bør ikke velges.
Konklusjon
Hver type forgasser har sine egne fordeler og ulemper, samt spesifikke driftsmiljøer som passer for dem. For å håndtere ulike forhold i LNG-mottaksterminaler er det et godt valg å velge 1-2 typer forgassere for kombinasjon, som kan utnytte deres respektive styrke og kompensere for iboende begrensninger.
Når du konfigurerer forgassere, kreves vanligvis en kombinasjon av 1-2-typer. Foreløpig foretrekkes ORV+SCV-konfigurasjonen ved valg av forgassere.
Open-rack vaporizer (ORV) er egnet for mottak av terminaler med stor prosesseringskapasitet og lave driftskostnader. Den nedsenkede forbrenningsvaporizeren (SCV) har relativt høyere driftskostnader, men lavere initialinvestering og pålitelig drift.
I tilfeller der sjøvannet inneholder et høyt nivå av sediment eller ikke oppfyller de nødvendige kjemiske egenskapene, kan mellomvæskefordamperen (IFV) vurderes som et alternativ.
For tiden er det 22 LNG-mottaksterminaler i drift i Kina, med 13 flere langs kysten på gang. Bygging av LNG-mottaksterminaler vil i stor grad fremme import av LNG-ressurser i landet vårt.
Gassifiers er en viktig komponent i LNG-mottaksterminaler, og riktig valg av gassifiers påvirker direkte sikkerheten, påliteligheten og de økonomiske aspektene ved terminaldrift.
