【正文】 第二換熱器儲液箱水塔E 10E 11P 14P 9P 8P 16P 10 P 17P 10 圖 19 專利技 術工作流程圖 西安交通大學本科生畢業(yè)設計（論文） 12 第 二 章 氣化器方案確定 氣化器方案 我國地域廣大，氣候多樣，從上一章的介紹中可以得知四種主要的氣化器技術中空 氣加熱型 氣化器和中間流體式氣化器 相對其它技術更加 適合小型場合使用 。日本三菱公司的閉式循環(huán) LNG 氣化系統(tǒng)采用干空氣作為中間介質(zhì)，干空氣具有廉價易得的主要 優(yōu)點，雖然導熱能力不強 ，但考慮到 LCG 加氣站的氣化量偏小，所以 擬采用 干空氣 作為 中間流體 。初步設想把兩個換熱器整合在一起放置于干空氣的循環(huán)風道中，在循環(huán)風機的驅(qū)動下干空氣快速通過管板與管內(nèi)的 LNG 或鹽水換熱從而達到氣化 LNG的目的。 圖 23 機組裝配圖 工作流程 確定 工作流程主要包括兩個主要部分，一是加氣站內(nèi) LNG 從接收到加給 CNG 汽車的流程，二是氣化器的循環(huán)工作流程。 所以采用第二種加壓方案 ，即采用低溫泵加壓流體后進入氣化器 。其中鹽水和干空氣是需要循環(huán)再利用的工質(zhì)，所以必須有配套設備使得這一循環(huán)可以實現(xiàn)。 設備安裝過程中應該以氣化器為核心，其它設備在滿足安全標準的基礎上就近安裝， LNG 低溫高壓泵最好安裝在氣化器密閉空間內(nèi)， 這樣 就 可以有效防止由于 LNG 泵的外殼結霜而影響正常的設備維護和檢修的情況發(fā)生。 具體的布置示意圖參看圖 25。 換熱計算 條件假設 1） 鹽水溫度下降幅度的確定，現(xiàn)確定下降溫差為 5??t ℃ 西安交通大學本科生畢業(yè)設計（論文） 18 2） 換熱器中的最小溫差選 5min ??t ℃ 3） 確定氣化器工作溫度范圍， LNG 臨界溫度為 ，也就是說換熱后的 LNG只要達到 就不會出現(xiàn)氣化不徹底的情況，同時根據(jù)載冷劑物性參數(shù)，參考我國常年氣象統(tǒng)計數(shù)據(jù)，確定工作溫度范圍為 45℃ ~50℃。 以下 換熱器 設計計算采用環(huán)境溫度為 設計下限即 零下 45攝氏度。 第二換熱器（鹽水與干空氣） 總的熱負荷以 ? ? ????? 3600/ qqQ 計算 ： 2CaCl 水溶液的比熱容以 ，鹽水溫度下降 5??t ℃；則載冷劑質(zhì)量流量： k g / 8 1 3 3 ??? ????? tc Qq 體積流量為 hm/3 西安交通大學本科生畢業(yè)設計（論文） 22 所以管束表面對流換熱系數(shù) )W /( 2 Kho ?? 忽略污垢熱阻，管內(nèi)換熱熱阻。 為防止管子自重造成的下垂現(xiàn)象在管排支架設計過程應 在 兩端管板之間增加 支撐結構。 查機電手冊， 可 供 選擇 的 型號包括CZ50250（沈陽黎明水泵廠） 或者 SIH 標準化工泵 （鎮(zhèn)江遠東耐酸堿泵廠） 。 表 41 再熱塔參數(shù) 型號 參數(shù) T=28℃ 冷卻水量（ m3/h) T=27℃ 冷卻水量（ m3/h) 主要尺寸（ mm) 風量 （ m3/h) 風機 直徑 (mm) 電機 功率（ KW） 重量（ kg) 進水 壓力 104Pa 直徑 Dm △t=5℃ △t=8℃ △t=5℃ △t=8℃ 總高度 最大 直徑 自重 運轉重 DBNL350 50 37 57 44 2830 2215 28000 1400 596 1480 風機選型 兩臺風機 總 流量 V= sm/3 ，每臺平均為 6立方米每秒， 21600 立方米每小時 ，達到這一風量要求的風機很多 ，但是尺寸都偏小 ， 要想安裝在管板上，必須 增加起到 引風 作用的 錐形罩 結構 ，從結構的簡單 和緊湊 考慮 ， 同時也 為安全起見，放大風量要求選擇 大小 和管板 外形尺寸 相近的風機。 (南空公司及杭州制氧機廠 )。 低溫液體貯槽 (球形 ) 容積 200 立方米 ~500 立方米，真空粉末絕熱 (南空公司 )。這一部分冷能通常在天然氣氣化器中隨水或空氣被釋放了，造成了能源的浪費。首先分析天然氣直接膨脹發(fā)電。 該項技術在 LCG 加氣站中成功利用的主要障礙是整套設備的投資回收年限是否可以被限制在一個可以接受的范圍 。 LNG 的 氣 化溫度很低 (— 162℃ )，秋冬季由于海水本身溫度較低， LNG 在海水氣化器 中 大量放熱，有結冰的危險。事實上，這一種低溫朗肯循環(huán)是利用LNG 冷量的 朗肯循環(huán)的主要方式。 液化天然氣冷量用于空氣分離 根據(jù)前述 LNG 冷能分析的原理，低溫 火用 是在越遠離環(huán)境溫度時越大，因此應在盡可能低的溫度下利用 LNG 冷量，才能充分利用其低溫 火用 。 利用 LNG的冷量冷卻空氣，不但大幅度降低了能耗，而且簡化了空分流程 ， 在 減少了建設費用的同時 LNG 氣化的費用也可得到降低。而 如果 利用LNG 的冷量，則很容易獲得冷卻和液化二氧化碳所需要的低溫，從而將液化裝置的工作壓力降至 左右。所以，該技術更加適合沿海地區(qū)的大型 LNG 接受終點站。傳統(tǒng)的冷庫采用多級壓縮機和螺桿式制冷裝置維持冷庫的低溫，耗電量很大。 低溫破碎和粉碎 西安交通大學本科生畢業(yè)設計（論文） 29 大多數(shù)物質(zhì)在一定溫度下會失去延展性，突然變得很脆。目前，低溫粉碎系統(tǒng)已投入使用 ，其主要工作原理是利用超低溫液氮速冷需要破碎處理的物質(zhì)，然后再把經(jīng)過速凍的原料在常規(guī)破碎裝置中粉碎為微小顆粒再通過分類 裝置分門別類的存放粉碎后的產(chǎn)物 。 蓄冷裝置 LNG 主要用于發(fā)電和城市燃氣，ＬＮＧ的 氣 化負荷將隨時間和季節(jié)發(fā)生波動。 西安交通大學本科生畢業(yè)設計（論文） 30 第六章 機組控制與安全防護 機組控制 根據(jù)任務書要求機組控制目標為實現(xiàn)設備的連續(xù)工作，隨時開停，工作負荷要求在 60%~100%之間可調(diào)。 2）如果鹽水流量被調(diào)節(jié)的過小，就會造成大量未氣化的 LNG 進入氣體回路 ，這種事故對整套裝置來說是致命的，所以應該從設計源頭上排除 這種可能性 。 高壓氣瓶氣體流量計氣化器LNG 低溫泵自動調(diào)節(jié)閥LNG儲罐控制器 比較器控制信號放大器 圖 61 控制系統(tǒng)圖 西安交通大學本科生畢業(yè)設計（論文） 31 在這個開環(huán)控制系統(tǒng)中對流量的控制信號由人工根據(jù)需要確定，控制信號輸入比較器與氣體流量計測的當前氣化量作比較，由此產(chǎn)生的差值信號再輸入到控制器中，控制器根據(jù)差值信號輸出相應的控制信號，這一信號經(jīng)由放大器放大后直接驅(qū)動電磁自動閥改變氣化輸出量。具體儀表的選用如下： 1) 站場壓力表選用不銹鋼壓力表和普通壓力表。 5) 調(diào)節(jié)器選用 FC 系列的單回路調(diào)節(jié)器。低溫液體的處理和 操作技術已經(jīng)比較成熟了。人員操作時主要是防止低溫流體對人體的低溫灼傷。甲烷時一種普通的窒息物質(zhì)。若是短時間吸入冷氣體，會使呼吸不舒暢，而長時間呼吸冷氣體，會造成嚴重的疾病。西安交通大學本科生畢業(yè)設計（論文） 33 LNG 氣化站可以采用以下幾種檢測設備：甲烷氣體檢測器，火焰檢測器，高低溫檢測器，煙火檢測器?！冻擎?zhèn)燃氣設計規(guī)范》雖將天然氣作為城鎮(zhèn)氣源 .但沒有 LNG 的章節(jié) .因 此主要套用《石油化工企業(yè)設計防火規(guī)范》（以下簡稱《石化規(guī)》 )。即使發(fā)生 LNG 漏泄或溢出事故。 氣化器和存儲設備距離控制室，辦公室，車間和場地邊界也需要離開一定的距離。進入站區(qū)的機動車輛最少應配備一個便攜式干粉滅火器。 每個 LNG 設備都應該裝上一個緊急關閉系統(tǒng)（ ESD），可以進行 LNG 來源的隔離或切斷操作，并關閉一些設備。沒有實效保護的 ESD 系統(tǒng)，距離索要控制的設備在 15米以內(nèi)。 工作人員應進行定期的培訓，使他們了解 LNG 的特性及 LNG 暴露在外能產(chǎn)生的危害和影響，防護用品的作 用和正確的使用方法。 西安交通大學本科生畢業(yè)設計（論文） 35 結 論 綜上所述，實現(xiàn) LNG 汽車與 CNG 汽車服務站合二為一是可能的。整個設計 過程 經(jīng)過詳細的文獻查閱 階段，在 充分了解了國內(nèi)外產(chǎn)業(yè) 發(fā)展 現(xiàn)狀 的基礎上，通過 對各種 現(xiàn)存 技術方案 和相關產(chǎn)品的 對比和分析 ， 實現(xiàn)了 對原有 技術 方案 的優(yōu)化選擇 和 重新 設計 。 三．為天然氣汽車的普及 進 一步 鋪平了道路 ， 天然氣汽車的利用能夠大幅度降低汽車尾氣對大氣的污染，提高城市的環(huán)境質(zhì)量和居民的生活質(zhì)量。 控制設備的選型 和電路設計 也沒有完成 。四年 的大學生活讓 我從老師和同學身上學到了太多太多 的 東西 。 白曜 二○○七年六月西安交通大學本科生畢業(yè)設計（論文） 37 參考文獻 [1] 顧安忠等著 ﹒ 液化天然氣技術 [M]﹒ 北京：機械工業(yè)出版社 ﹒ 2020 年 [2] 馬義偉著 ﹒ 空冷器設計與應用 [M]﹒ 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社 ﹒ 1998 年 [3] 王宜義 王 軍著 ﹒ 汽車空調(diào) [M]﹒ 西安：西安交通大 學出版社 ﹒ 1995 年 [4] 楊世銘 陶文銓著 ﹒ 傳熱學 [M]﹒ 北京：高等教育出版社 ﹒ 1998 年第三版 [5] 鄭津楊 董其伍著 ﹒ 過程設備設計 [M]﹒ 北京：化學工業(yè)出版社 ﹒ 2020 年 [6] 商業(yè)部設計院﹒冷庫制冷設計手冊 [M]﹒北京：農(nóng)業(yè)出版社﹒ 1991 年 [7] 趙振國著﹒冷卻塔 [M]﹒北京： 中國水利水電出版社 ﹒ 1997 年 [8] 王 毅著﹒過程控制及儀表 [M]﹒西安：西安交通大學出版社 [9] 秦叔經(jīng) 葉文邦等著﹒換熱器 [M] ﹒西安：化學工業(yè)出版社 2020 年 [10] 王鈺初著﹒我國小型 LNG 站發(fā)展 的前景 [J]﹒城市燃氣﹒ 2020 年第 17 卷第一期 [11]吳紅華著﹒空溫式氣化器及應用淺析 [J]﹒城市燃氣﹒ 2020 年第五期 [12]劉新領著﹒液化天然供氣站的建設 [J]﹒煤氣與熱力﹒ 2020 年第 22 卷第一期 [13]王 強 厲彥忠等著﹒液化天然氣冷能分析及其回收利用 [J]﹒ FLUID MACHINERY﹒ 2020年第 31 卷第一期 [14]付 越 陳樹軍等著﹒液化天然氣汽化工藝及冷量利用 [J]﹒油氣儲運﹒ 2020 年第 25 卷第五期 [15]程文龍 伊藤猛宏等著﹒一種回收液化天然氣冷能的低溫動力循環(huán)系統(tǒng) [J]﹒ 中國科學技術大學學報﹒ 1999 年第 29 卷第六期 [16]呂軍獻著﹒建設液化天然 衛(wèi)星站的可行性研究 [D]﹒重慶大學﹒ 2020 年 [17]帕特里克 Yang ZuPeng Huang 著﹒ Low Emission LNG Vaporzation﹒ LNG Journal﹒ [20]Rodney Anderson John R 最近用于 LNG接收終點站的 LNG氣化器 設備中的 天 然 氣或海水管道必須面臨與傳統(tǒng)氣化器 相比 更加嚴格的 環(huán)境影響 評估。這樣比起浸沒燃燒式氣化器就可以有更低的運行費用，但卻帶來更多的初期設備投資費用，這包括海水汲取排放系統(tǒng)，大直徑的海水管道以及海水泵和海水凈化設備。 西安交通大學本科生畢業(yè)設計（論文） 44 氣化器操作要點 開架式氣化器： 開架式氣化器利用海水作為熱源通過在開放的薄層管排上下落來氣化管排里的 LNG。海水通過高架的分布器向下流過帶鰭片的熱交換板表面來氣化里面的 LNG， 然后被管排 底部的管路收集再排入大海。對于天 然 氣需求的波動以及海水溫度和天然氣輸出溫度的影響可以通過關閉單個氣化單元來實現(xiàn)，調(diào)節(jié) 范圍 可以達到氣化總量的 90%。 ■ 海水氯化處理的合理性；也許殘留的氯對產(chǎn)生殺死海洋生物的副作用，但現(xiàn)在我們可以通過震蕩來消除殘留的氯。Hg2ppb 是必須的。 ■ 海水的 pH值應該介于 ~ 之間。 浸沒式燃燒氣化器被設計利用 LNG 儲運過程 中產(chǎn)生的自然氣化的低壓天然氣 作為燃料 。 對于大家關注的操作過程中產(chǎn)生的 xNO ， 2CO 量。 殼管式氣化器 ： 殼管式氣化器和有中間介質(zhì)的殼管式換熱器一般比開架式氣化器和浸沒燃燒式換熱器在體積和成本上更據(jù)競爭力。一個小的殼管式過熱器使氣體溫度升高到 5℃。 殼管式氣化器的最新發(fā)展采用海水作為媒介直接與 LNG換熱。 組合熱能單元的浸沒燃燒氣化器 為了降低浸沒燃燒氣化器的燃料消耗，同時提高氣化過程的經(jīng)濟性和效率LNG接受終點站采用廢熱利用的概念來節(jié)約能源和保護環(huán)境。節(jié)約了 %的能源 ，其50%的效能提升來自于一個現(xiàn)代組合循環(huán)裝置并且氣化器中浸沒燃燒器的效率也達到 110%。首先它可以采用傳統(tǒng)的浸沒燃燒式氣化器的工作模式；第二可以關掉浸沒燃燒式換熱器采用以廢熱作為熱源的閉式熱水循環(huán)；第三種當然就是兩者都開著。一般由傳統(tǒng)的冷卻器制造商生產(chǎn)，印度的 Petro LNG終點站采用了這一技術，氣化器由 GEI Hamon制造?？偟膩碚f開架式氣化器對海洋環(huán)境和陸地的影響是值得 特別 關注的。冷凝排放物也有可能對生物多樣性造