LNG是液化天然氣(Liquefied Natural Gas)的縮寫,是天然氣在超低溫(-162℃)條件下液化形成的,主要成分為甲烷。

    天然氣液化是個深冷過程,在液化過程中,冷劑通過冷劑壓縮機增壓,進入冷箱預冷后,節(jié)流使冷劑進一步降溫,之后與天然氣換熱到設計溫度后回壓縮機入口,形成閉式循環(huán),因此天然氣液化設備非常復雜。

    天然氣在換熱器中與節(jié)流降溫后的制冷劑發(fā)生熱交換,使天然氣降溫,目前應用最廣泛的換熱器為纏繞管式換熱器,其它少部分類型換熱器是板翅式換熱器。如下圖示所示,隨著LNG液化企業(yè)規(guī)模擴大,纏繞管式換熱器的優(yōu)勢越來越明顯,逐漸成為基本負荷型LNG液化企業(yè)的標準。

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圖1 纏繞管式換熱器

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圖2 板翅式換熱器

    海上天然氣開發(fā)已成為世界能源領域重要發(fā)展方向。海上天然氣開發(fā)的基礎裝置是浮式液化天然氣生產儲卸裝置(FLNG)。 因其移動性好、可重復使用等優(yōu)勢廣泛應用于海上天然氣的開發(fā)。FLNG 的出液率由液化換熱器的工作性能直接決定,故換熱器是 FLNG的核心裝備。 FLNG受到海風浪影響產生晃蕩,會使換熱器產生相較于陸基工況不同的動態(tài)熱力特性,同時使材料受到的熱應力和壓應力增大,損壞換熱器。為了保證 FLNG在海上工況下高效穩(wěn)定運行,換熱器需要在晃蕩工況下兼顧緊湊高效和安全可靠。

    印刷板路式換熱器憑借其緊湊、高效、可靠的特點能夠滿足海上浮式天然氣液化的主低溫換熱器的需求,近幾年逐漸成為海上浮式天然氣液化的主低溫換熱器的首選。

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圖3 印刷板路式換熱器結構

     印刷板式換熱器是一種具有顛覆性創(chuàng)新的微通道換熱器,在海上天然氣處理系統(tǒng)中,主要用于天然氣外輸前的冷卻。海洋平臺空間有限,普通換熱器體積大、重量大,無法滿足平臺的空間和重量限制要求。與普通換熱器相比,采用印刷板式換熱器,體積和重量減少85%,預計可為海上平臺建造、安裝和維護節(jié)約費用超千萬元。這個緊湊式高效換熱器產品,兼具殼管式換熱器和板式換熱器雙重優(yōu)點。

     纏繞管式換熱器、板翅式換熱器和印刷板路式換熱器三者比較,如下圖所示,印刷板式換熱器優(yōu)勢還是很明顯的,突出特點安全可靠和高效率。

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圖4三者類型換熱器比較

     目前,杭州沈氏節(jié)能科技股份有限公司在換熱器領域深耕多年,成功研制出可商業(yè)化的LNG液化用微通道換熱器即印刷板路式換熱器。

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圖5 杭州沈氏LNG液化用微通道換熱器

    杭州沈氏LNG液化用微通道換熱器特點:傳熱面積密度高,緊湊度高,換熱效率高;極耐高壓(最大耐壓可達60MPa)和耐高低溫(-196℃至900℃) ;泄漏少,且焊接強度大;在相同的熱負荷下,其體積和重量僅約為傳統(tǒng)管殼式換熱器的1/6。

    杭州沈氏研制的LNG-FSRU / FLNG氣化-微通道換熱器可廣泛應用于浮式液化天然氣生產儲卸裝置;海上石油鉆井平臺中的天然氣液化冷凝器,回熱器,天然氣再氣化蒸發(fā)器,氣氣換熱器,過冷器等;以及海洋其他平臺、浮式儲存及再氣化裝置。