Procesul terminalului de recepție a GNL
La sosirea unei nave de transport GNL, GNL este transferat în rezervoare de stocare prin pompe de descărcare a navelor, brațe ale navei în fază lichidă și conducte de descărcare. Gazul evaporat (BOG) generat în timpul descărcarii este parțial returnat în tancurile de marfă ale navei GNL pentru a echilibra presiunea din interiorul rezervoarelor. O altă porțiune de BOG este comprimată de compresoarele BOG și apoi condensată într-un recondensator. BOG-ul condensat, împreună cu GNL-ul de ieșire, este pompat de pompe de descărcare de înaltă presiune în vaporizator pentru regazificare.
Vaporizatorul transformă GNL în gaz natural gazos. Gazul natural este apoi reglat cu presiune și contorizat înainte de a fi trimis în rețeaua de conducte de transport. În plus, este, de asemenea, posibilă comprimarea directă a BOG la presiunea de ieșire a conductei folosind compresoare booster, ocolind procesul de regazificare.
Sistemul de regazificare/transmisie a GNL cuprinde pompe de lichid scufundate în interiorul rezervorului de stocare GNL, un recondensator, pompe de descărcare de înaltă/joasă presiune situate în afara rezervorului, vaporizator și instalații de contorizare.
În condiții normale de funcționare, funcționează numai Vaporizatorul cu rack deschis (ORV)/Vaporizatorul integrat complet de izolare (IFV). Cu toate acestea, în timpul întreținerii sau a bărbieritului la vârf de urgență, vaporizatorul cu combustie submersă (SCV) poate fi operat în paralel.
Clasificarea vaporizatoarelor GNL
Vaporizatoarele sunt echipamente esențiale în terminalele de recepție a GNL, iar designul lor structural variază în funcție de sursa de căldură pe care o utilizează.
1. Pe baza ratei de utilizare, vaporizatoarele pot fi clasificate în vaporizatoare cu sarcină de bază și vaporizatoare cu vârf.
2. În funcție de tipul sursei de căldură, vaporizatoarele pot fi clasificate ca vaporizatoare ambientale (folosind surse precum aerul atmosferic, apa de mare sau apa geotermală), vaporizatoare de proces (folosind căldură din procese termice sau chimice) și vaporizatoare cu ardere directă ( folosind căldura generată de arderea combustibilului).
Tipuri comune de vaporizatoare GNL găsite în terminalele de recepție
Vaporizator de aer ambiental (AAV)
Vaporizator de fluid intermediar (IFV)
Vaporizator cu rack deschis (ORV)
Vaporizator cu ardere scufundată (SCV)
(1) Vaporizator de aer ambiental (AAV)
TheVaporizator de aer ambientalutilizează aerul atmosferic ca sursă de căldură pentru a vaporiza GNL.AAV are o structură simplă și costuri de operare reduse. Poate folosi independent aerul ambiental ca sursă de căldură, evitând complet emisiile de poluanți și zgomot. În plus, poate colecta apă condensată și apă cu gheață topită pentru producție sau uz casnic.
Cu toate acestea, AAV are unele dezavantaje. De exemplu, la temperaturi ambientale scăzute, este necesar un încălzitor suplimentar pentru a suplimenta căldura. Dezghețarea regulată este, de asemenea, necesară pentru a preveni înghețarea pe suprafața conductelor vaporizatorului.
Datorită consumului de energie relativ scăzut de la încălzirea aerului, AAV este potrivit doar pentru sistemele cu scale de instalare mai mici și cerințe mai mici de vaporizare a GNL.
(2) Vaporizator de fluid intermediar (IFV)
IFV utilizează un fluid intermediar de transfer de căldură pentru a atenua efectele înghețului. Fluidele intermediare comune utilizate includ propan, izobutan, freon și amoniac.
În aplicații practice, acest vaporizator funcționează în două etape. Prima etapă implică schimbul de căldură între GNL și fluidul intermediar, în timp ce a doua etapă implică schimbul de căldură între fluidul intermediar și fluidul sursă de căldură.
IFV ocupă o amprentă mică și poate oferi rate de vaporizare stabile. În plus, nu există riscul de îngheț al apei de mare. Avantajul său semnificativ constă în utilizarea completă a energiei, în special în scopuri de cogenerare (căldură și energie combinată).
Acest tip de vaporizator a fost adoptat pe scară largă în sistemele de vaporizare GNL cu sarcină de bază, cu utilizare semnificativă în terminalele de recepție japoneze.
(3) Vaporizator cu rack deschis (ORV)
ORV folosește apa de mare ca sursă de căldură și oferă simplitate a designului, funcționare convenabilă și întreținere ușoară. Este tipul principal de vaporizator utilizat în multe terminale de recepție a GNL din întreaga lume.
Structura mecanică a unui ORV GNL este simplă, cu interfețe externe principale, inclusiv intrarea GNL, evacuarea gazului natural vaporizat (NG) și intrarea/ieșirea apei de mare. Tuburile de schimb de căldură sunt instalate într-o structură cadru.
Unitatea fundamentală a vaporizatorului este tubul de transfer de căldură, cu mai multe tuburi dispuse într-o configurație asemănătoare plăcii. Fiecare tub este sudat la un colector de gaz sau lichid pentru a forma o placă de fascicul de tuburi, iar mai multe plăci de fascicul de tuburi formează vaporizatorul.
GNL intră din conducta principală inferioară și este distribuit în tuburi mici individuale de schimb de căldură, curgând în sus în cadrul fasciculului de tuburi pentru schimbul de căldură. În partea de sus a vaporizatorului, este instalat un dispozitiv de distribuție a apei de mare. Apa de mare intră din partea de sus și este distribuită ca o peliculă subțire de-a lungul peretelui exterior al fasciculului de tuburi, transferând căldura gazului natural lichefiat din interiorul tuburilor, încălzindu-l și provocând vaporizarea. ORV necesită instrumentare minimă și este ușor de întreținut. Funcționează fără flacără deschisă, asigurând standarde înalte de siguranță.
În plus, pentru a rezolva problemele externe de înghețare, există o variantă numită SuperORV. Utilizează tuburi de transfer de căldură cu două straturi în care GNL intră în tubul interior printr-un distribuitor inferior, urmată de vaporizare treptată în spațiul inelar dintre tuburile interioare și exterioare.
(4) Vaporizator cu ardere scufundată (SCV)
SCV constă în principal dintr-o baie de apă, arzător, suflantă, conductă de injecție a gazelor arse, carcasă, pachet de tuburi de schimb de căldură și coș. conducta de evacuare inferioară, provocând mișcare turbulentă în baia de apă.
GNL din interiorul tuburilor de schimb de căldură suferă un schimb de căldură suficient cu apa foarte agitată, rezultând încălzire și vaporizare. Datorită contactului direct și transferului intens de căldură între gazele de ardere de mare viteză și baia de apă, coeficientul de transfer de căldură în afara tuburilor este ridicat, asigurând o temperatură uniformă a băii de apă.
SCV oferă rapid și convenabil
In comparatie cuVaporizatoare GNL
În prezent, terminalele de recepție a GNL utilizează în mod obișnuit ORV, IFV, SCV și AAV. AAV are mai multe restricții și este relativ mai puțin utilizat în terminalele de recepție.
Vaporizatorul Open Rack (ORV) folosește apa de mare ca mediu termic și este mai rentabil în comparație cu Vaporizatorul cu combustie submersă (SCV).
Cu toate acestea, este important să se ia în considerare faptul că ORV suportă costuri de investiții inițiale mai mari în echipamente, inclusiv prizele de admisie și evacuare a apei de mare, conducte de apă de mare, pompe de apă de mare și echipamente de purificare a apei de mare.
Pentru terminalele de recepție a GNL cu sarcină de bază, ORV ar trebui să fie alegerea principală. Cu toate acestea, ORV are limitări în cazurile de temperaturi excesiv de scăzute ale apei de mare, apă de mare care conține substanțe nocive pentru echipament sau când se ia în considerare protecția mediului marin.
SCV necesită investiții inițiale relativ mai mici, ocupă o amprentă mai mică și permite pornirea și oprirea rapidă. Cu toate acestea, SCV necesită combustibil, rezultând costuri de operare mai mari în comparație cu ORV.
Vaporizatorul cu flacără imersată (IFV) utilizează tuburi de titan pentru schimbul de căldură, permițând o funcționare sigură și stabilă chiar și în prezența unei calități slabe a apei de mare. Principala provocare cu IFV este limitarea semnificativă în selecția fluidelor intermediare.
Selecția de vaporizatoare
Selectarea vaporizatoarelor ar trebui să țină cont de capacitatea lor de procesare, aplicabilitate, siguranță și fiabilitate, flexibilitate, costurile de investiție, condițiile de utilizare (sarcină de bază, barbierit maxim, utilizare de urgență), factorii de mediu și condițiile climatice. În funcție de cerințele specifice, vaporizatoarele potrivite pot fi alese individual sau în combinație pentru aplicare.
1. Capacitate de procesare:
Capacitatea de procesare a unui vaporizator ar trebui să se potrivească cu debitul proiectat al terminalului de recepție. În cazul în care terminalul necesită doar „intrare, ieșire lichidă” cu gaz natural doar pentru consumul la fața locului sau dacă volumul anual de procesare este mic și există spațiu suficient disponibil, se pot lua în considerare vaporizatoarele de aer ambiental (AAV).
2. Adaptabilitate și fiabilitate:
Având în vedere „poziționarea funcțională” a terminalului de recepție, fie că este vorba de sarcina de bază, de barbierit de vârf sau de o combinație a ambelor, adaptabilitatea și fiabilitatea vaporizatorului devin cruciale. Dacă este necesară o funcționare continuă și fiabilă, selecția vaporizatoarelor ar trebui să includă acelea potrivite pentru manipularea sarcinii de bază, precum și pentru reducerea vârfurilor de urgență, cum ar fi vaporizatoarele cu combustie submersă (SCV) care permit pornirea și oprirea rapidă.
3. Considerații de mediu:
Condițiile de mediu din jurul terminalului receptor se referă în primul rând la temperaturile exterioare (inclusiv temperatura atmosferică și cea a apei de mare) și la natura și parametrii apei de mare. De exemplu, atunci când se selectează Vaporizatoare Open Rack (ORV), trebuie să se ia în considerare factori precum diametrul și concentrația particulelor solide în apa de mare, prezența ionilor de metale grele, valoarea pH-ului și alte proprietăți chimice ale apei de mare.
Considerații economice
Costul de investiție al vaporizatoarelor constituie o parte semnificativă din investiția totală într-un terminal de recepție. La selectarea vaporizatoarelor, ar trebui să se facă o comparație cuprinzătoare între investiția lor fixă și costurile de operare.
Vaporizatorul Open Rack (ORV) folosește o cantitate mare de apă de mare și are anumite cerințe de calitate pentru apa de mare. Are costuri de investiție și instalare mai mari, dar costuri de operare mai mici.
Investiția inițială include costurile pentru echipamentul vaporizatorului, suport pentru prizele de admisie și evacuare a apei de mare, conducte de apă de mare, pompe de apă de mare și echipamente de purificare a apei de mare. Costurile de operare ar trebui să ia în considerare, de asemenea, intervalul și cheltuielile pentru reaplicarea straturilor de protecție împotriva coroziunii pe suprafețele de transfer de căldură.
În comparație cu vaporizatorul cu combustie submersă (SCV), ORV utilizează apă de mare, iar consumul operațional constă în principal din consumul de energie electrică al pompelor de apă de mare. Prin urmare, avantajul său constă în costuri de operare semnificativ mai mici, raportul costurilor de operare între cele două tipuri fiind de aproximativ 1:10.
SCV excelează în ceea ce privește investiția totală și costurile de instalare, dimensiunea compactă și flexibilitatea operațională. Cu toate acestea, dezavantajul fatal al SCV este costurile sale mari de operare.
În condiții de mediu favorabile ale apei de mare, utilizarea ORV este, evident, cea mai fiabilă și mai rentabilă opțiune.
Cu toate acestea, dacă calitatea apei de mare are un impact negativ sever asupra materialelor utilizate în ORV (de exemplu, concentrații mari de solide în suspensie mari în apa de mare, care pot afecta în mod semnificativ stratul de protecție împotriva coroziunii de pe suprafețele de transfer de căldură și pot scurta durata de viață a acestora), ORV nu trebuie ales.
Concluzie
Fiecare tip de gazeificator are propriile sale avantaje și dezavantaje, precum și medii de operare specifice care sunt potrivite pentru el. Pentru a face față diferitelor condiții în terminalele de recepție a GNL, este o alegere bună să selectați 1-2 tipuri de gazeificatoare pentru combinare, care să le poată valorifica punctele forte și să compenseze limitările inerente.
În mod obișnuit, la configurarea gazificatoarelor, este de obicei necesară o combinație de tipuri 1-2. În prezent, configurația ORV+SCV este preferată la selectarea gazeificatoarelor.
Vaporizatorul open-rack (ORV) este potrivit pentru terminale de recepție cu capacități mari de procesare și costuri de operare reduse. Vaporizatorul cu combustie submersă (SCV) are costuri de operare relativ mai mari, dar investiții inițiale mai mici și o funcționare fiabilă.
În cazurile în care apa de mare conține un nivel ridicat de sedimente sau nu îndeplinește proprietățile chimice cerute, vaporizatorul de fluid intermediar (IFV) poate fi considerat ca alternativă.
În prezent, există 22 de terminale de recepție a GNL în funcțiune în China, cu încă 13 de-a lungul coastei în curs. Construcția de terminale de recepție a GNL va promova foarte mult importul de resurse GNL în țara noastră.
Gazeificatoarele sunt o componentă esențială a terminalelor de recepție a GNL, iar selecția corectă a gazeificatoarelor afectează în mod direct siguranța, fiabilitatea și aspectele economice ale operațiunilor terminalelor.
