【正文】 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 繞管式換熱器 ? 又稱螺旋管式 ? 廣泛應(yīng)用于空分設(shè)備， LNG初期已廣泛使用 ? 混合制冷劑液化流程 ? 鋁管繞成螺旋型 ? 效率高，維修方便 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 總液化效率 ?L—換熱系統(tǒng)效率 ?C—壓縮機(jī)與冷卻系統(tǒng)效率 WLNG—液化所消耗功 WR—制冷劑消耗的功 WC—壓縮機(jī)的壓縮功 CLCRRL N GCL N GWWWWWW ??? ??? 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 板翅式換熱器 ? 銅、鋁結(jié)構(gòu) ? 結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕 ? 翅片厚度 ~，板厚 ~，普通翅片高度 ~19mm，翅片間距約 ，傳熱面積率達(dá) 1300m/m3 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 流動形式 交叉流 相向流 多股流 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 翅片形式 平板型 打孔型 間斷型 漁叉型 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 LNG汽化器 專門用于液化天然氣汽化的換熱器 空氣加熱型 水加熱型 燃燒加熱型 蒸汽加熱型 中間傳熱流體型 加熱型式 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 空氣加熱型汽化器 ? 又稱 空溫式汽化器 ? 多為翅片管型 ? 用于汽化量較小場合 ? 受環(huán)境條件影響大 ? 結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行費(fèi)用低 ? 單位容量投入費(fèi)用高 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 水加熱型汽化器 ? 應(yīng)用廣泛，特別是海水作為熱源 ? 投資較大，運(yùn)行費(fèi)用低 ? 操作、維護(hù)容易 ? 受氣候等因素影響較大 ? 管外易結(jié)冰，降低汽化能力 ? 對海水有要求：防腐蝕 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 開架式汽化器 Open rack vaporizer 簡稱 ORV 又稱為： 液膜下落式汽化器 falling film 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 中間傳熱流體型汽化器 ? 采用丙烷、丁烷或氟利昂等介質(zhì)作中間 傳熱流體 ? 改善結(jié)冰帶來的影響 ? 對海水質(zhì)量要求不高 ? 可利用廢熱產(chǎn)生的熱水 ? 廣泛應(yīng)用于基本負(fù)荷型 LNG汽化系統(tǒng) 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 燃燒加熱型汽化器 ? 浸沒式燃燒加熱型使用最多 ? 結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省空間 ? 初始成本低 ? 傳熱效率非常高 ? 適合于負(fù)荷突然增加的要求，可快速啟動 ? 適合于緊急情況或調(diào)峰使用 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 蒸汽加熱型汽化器 ? 主要在 LNG船上使用 ? 急狀態(tài)天然氣供應(yīng) ? 緊急卸貨 ? 效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性好、運(yùn)行范圍寬 ? 溫度控制容易 ? 注意大溫差換熱材料的熱應(yīng)力 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 換熱器傳熱過程存在的問題 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 3 LNG泵 壓力 LNG泵：量大、阻力大 LNG輸送方法 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 船用泵 汽車燃料泵 高壓泵 大型儲罐的罐內(nèi)泵 潛液式電動泵 非潛液式低溫泵 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 汽車燃料泵 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 LNG高壓泵 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 非潛液低溫泵 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 4 膨脹機(jī) 膨脹機(jī)是天然氣液化裝置中獲取冷量的關(guān)鍵設(shè)備，一般采用透平膨脹機(jī)。 由法國燃?xì)夤驹O(shè)計制造， 1999年開始運(yùn)行。裝置中的換熱器采用了高效板翅式換熱器，增強(qiáng)了換熱效果。 流程的關(guān)鍵設(shè)備是透平膨脹機(jī) 。 CII液化流程吸收了國外 LNG技術(shù)最新發(fā)展成果，代表了天然氣液化技術(shù)的發(fā)展方向。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 級聯(lián)式液化流程 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 優(yōu)點： ? 能耗低 ? 制冷劑為純物質(zhì)，無配比問題 ? 各液化循環(huán)與天然氣液化系統(tǒng)各自獨立 ? 技術(shù)成熟，操作穩(wěn)定 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 缺點： ? 機(jī)組多，流程復(fù)雜 ? 附屬設(shè)備多，要有專門生產(chǎn)和儲存多種制冷劑 的設(shè)備 ? 管道與控制系統(tǒng)復(fù)雜，維護(hù)不便 級聯(lián)式液化循環(huán)在初期（ 1965年）曾是很重要的循環(huán)，但在 70年代之后實際上已基本不采用。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 壓縮過程 工質(zhì)流經(jīng)壓縮機(jī)時，機(jī)器對工質(zhì)做功 wc,使工質(zhì)升壓，工質(zhì)對外放熱 q 每 kg工質(zhì)需作功 )()( 12 qhhw c ???? 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 2. 熱力學(xué)理想系統(tǒng) 熱力學(xué)理想液化系統(tǒng) . (a) TS圖， (b)系統(tǒng)圖。凈化能力強(qiáng)，能脫除有機(jī)硫化合物，對設(shè)備腐蝕小，缺點是價格較高，能吸收重?zé)N 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 脫除其它雜質(zhì) ? 汞： 嚴(yán)重腐蝕鋁制設(shè)備，污染環(huán)境，危害人員 ? 重?zé)N： 凍結(jié)堵塞管道 ? COS： 易與水形成 H2S和 CO2 ? 氦氣 :液化溫度較低，貴重氣體 ? 氮氣： 液化溫度較低 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 第三章 天然氣液化技術(shù) （二） 氣體液化原理與系統(tǒng) 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 1. 基本概念 mw /?fmw /?mmy f /?ymwmw f )/()/( ???() 系統(tǒng)的性能參數(shù) 單位質(zhì)量氣體的壓縮功 單位質(zhì)量氣體液化功 液化率 三者之間的關(guān)系是 : 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 循環(huán)效率 FOM(熱力完善度 ): 通常以理想循環(huán)所需的最小功與實際循環(huán)液化功比值作為評定的標(biāo)準(zhǔn)。吸收溶液由物理溶劑環(huán)丁砜、化學(xué)吸收劑二異丙醇胺加少量的水組成。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? H2S 具有致命毒性，對金屬具有腐蝕性 ? CO2 易固相析出，堵塞管道。 按吸附作用力性質(zhì)： 物理吸附、化學(xué)吸附 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 吸附脫水的特點 ? 優(yōu)點： 提供非常低的露點，對氣溫、流速、壓力 變化不敏感，沒有腐蝕、形成泡沫問題。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 吸收脫水 利用吸濕性液體（或活性固體）吸收的方法脫除氣流中的水蒸氣。 在上述理想燃燒過程中，燃燒生成的水是以氣態(tài)形式存在時稱為 低熱值或凈熱值 。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 西氣東輸 北氣南下 海氣登陸 就近外供 烏魯木齊 蘭州 上海 臺北 澀北 拉薩 西安 全 國 天 然 氣 總 體 流 向 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中國的 LNG工業(yè) LNG工廠 ? 90年代初：四川、吉林石化 2座液化天然氣裝置，生產(chǎn)能力分別為 、 （中科院） ? 90年代中期：長慶石油勘探局，示范性液化天然氣工廠，日處理量 3萬 m3，開發(fā)陜北氣田邊遠(yuǎn)單井； ? 90年代末：東海天然氣開發(fā)，上海調(diào)峰站， 10萬 m3日處理量 ? 2022年：中原石油勘探局，國內(nèi)第一座生產(chǎn)型液化天然氣裝置，日處理量 15萬 m3 ? 2022年：新疆廣匯集團(tuán)，日處理量 150萬 m3 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 LNG接收終端 ? 深圳大鵬灣： 澳大利亞每年進(jìn)口 300萬 t LNG， 70%以上用于工業(yè)與發(fā)電，其余作為民用 .中國海洋石油總公司（ CNOOC）在廣東引進(jìn) LNG項目，一期工程每年引進(jìn) 300萬噸 LNG，二期達(dá)到每年 700萬噸 LNG的規(guī)模。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 5 中國的天然氣工業(yè) 中國天然氣利用現(xiàn)狀 2022 年中國天然氣產(chǎn)量為 341 108m3 ， 與 2022 年相比 ， 增加了15 108m3， 其中：中國石油產(chǎn)量為 248 108m3， 海洋石油 42 108m3， 中國石化 48 108m3， 其它 3 108m3， 主要來自 6個產(chǎn)區(qū)； 全國天然氣消費(fèi)量為 305 108m3， 占一次能源消費(fèi)總量的 %；全國天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)為：化工 %、 工業(yè)燃料 %， 城市燃?xì)?24%、 發(fā)電%。 亞洲占世界 LNG貿(mào)易量 67%。 六大氣區(qū)仍是儲量增長的主體，儲量增長最多的三個氣區(qū)是鄂爾多斯、塔里木、四川。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 天然氣 natural gas，簡稱 NG 地表下孔隙性地層中天生的烴類和非烴類混合氣，常與原油伴生在一起。 全國天然氣探明可采儲量中 ， 中國石油天然氣集團(tuán)公司 （ 簡稱中國石油 ） 探明天然氣儲量為 1012m3， 占全國總量的 79%， 中國石化 、 海洋石油兩大公司分別占 11%、 10%。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 液化天然氣 liquefied natural gas 簡稱 LNG ? 液化溫度： 162 ，約 110K ? 密度：約 426kg/m3 ? 液化體積比：約 625（ NG） :1（ LNG） ? 清潔能源 C0 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 LNG技術(shù)已成為新興的工業(yè)正在迅猛發(fā)展。它接收用船從基本負(fù)荷型天然氣液化工廠運(yùn)來的液化天然氣，將其儲存和再汽化后分配給用戶。 預(yù)計今后發(fā)電和城市燃?xì)庥脷饬克加脷獗壤龑⒅鸩缴仙?， 到 2022年發(fā)電用氣比例將達(dá)到 %， 城市燃?xì)庥脷獗壤_(dá)到 %。 積摩爾氣體的理想氣體體時與溫度壓力摩爾氣體的實際體積時與溫度壓力11TpTpZ ? 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 壓縮因子計算 ? 實驗測定 ? 利用狀態(tài)方程計算 ? 利用經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式計算 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 天然氣的密度 天然氣的密度定義為單位體積的天然氣質(zhì)量 Mg—天然氣的視分子量 / 平均分子量 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 天然氣的相對密度 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，天然氣的密度與干燥空氣密度之比稱為 相對密度 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 天然氣的比熱容 天然氣的比熱容可由各組分的比熱容經(jīng)加合法求得 CN=?yiCi CN—天然氣的比熱容， kJ／ (kg 目前常用的脫水方法： 冷卻法、吸收法、吸附法等 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 ? 冷卻脫水： 降溫，脫除部分重?zé)N，適用于大量水分粗分離 ? 吸收法 ：吸濕性液體或活性固體，甘醇胺溶液、二甘醇溶液、三甘醇溶液，適用于大型天然氣液化裝置中脫除大部分水分； ? 吸附法： 活性氧化鋁、硅膠、 分子篩 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 冷卻法 利用當(dāng)壓力不變時，天然氣的含水量隨溫度降低而減少的原理實現(xiàn)天然氣脫水。 ? 適用于 大型天然氣液化裝置 中脫除大部分水分。 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 2. 脫酸性氣體 酸性氣體對人體有害，對設(shè)備管道有腐蝕作用，沸點較高的降溫過程中易呈固體析出，必須脫除。 對含有大量 CO2的原料氣尤為適合 。改良熱鉀堿法（ B e nf i e d 或P ot C a r b ）碳酸鉀溶液中加入烷基醇胺和硼酸鹽等活化劑主要是化學(xué)吸收過程，在酸氣分壓較高時用此法較為經(jīng)濟(jì)。 焦耳－湯姆遜系數(shù)就是圖上等焓線的斜率 轉(zhuǎn)化曲線上 0JT? ?節(jié)流后升溫 0JT?節(jié)流后降溫 0JT?圖 112 實際氣體的等焓節(jié)流膨脹 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 進(jìn)一步推導(dǎo)得 1[ ( ) ]PJTpTCT ???? ???對理想氣體 =0JT?(2) 節(jié)流過程的物理特征 T ( ) PT?? ??0JT?節(jié)流時溫度降低 T ( ) =PT?? ??=0JT?節(jié)流時溫度不變 T ( ) PT?? ??0JT?節(jié)流時溫度升高 中管網(wǎng)通用業(yè)頻道 (3) 轉(zhuǎn)化溫度與轉(zhuǎn)化曲線 轉(zhuǎn)化溫度 T abR bi ? ?2 1 2( )?2223[ 2 1 ]9iabTPR b a? ? ?轉(zhuǎn)化溫度與壓力的關(guān)系 在 T－ P圖上為一連續(xù)曲線，稱為轉(zhuǎn)化曲線 針對范德瓦爾氣體的最高轉(zhuǎn)化溫度 T aRbi , ma x ? 2P? 0 b? ? 0(此時 或 ) ( )( )P a b RT? ? ?? ?2范德瓦爾