【LNG接收站開架式海水氣化器的設(shè)計(jì)13000字（論文）】

LNG接收站開架式海水氣化器的設(shè)計(jì)摘要LNG接收站廣泛采用開架式海水氣化器ORV進(jìn)行液化天然氣的氣化。ORV的結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，翅片管束是主要組成元素，利用海水和LNG的換熱實(shí)現(xiàn)LNG的氣化。ORV的運(yùn)行控制通過LNG的流量控制、海水的流量控制和ORV出口溫度控制來實(shí)現(xiàn)。海水流量過低、ORV出口溫度過低、ORV入口壓力過低都會(huì)導(dǎo)致ORV聯(lián)鎖停車，由SIS關(guān)閉ORV入口、出口切斷閥。ORV運(yùn)行期間主要關(guān)注管束的腐蝕、開裂、變形、海水的分布情況和溫度、壓力、流量的變化。ORV只要定期維護(hù)，根據(jù)實(shí)地海水情況調(diào)整參數(shù)，加強(qiáng)巡檢，就能平穩(wěn)運(yùn)行。關(guān)鍵詞：LNG接收站；開架式氣化器；運(yùn)行控制目錄TOC\o"1-3"\h\u283821緒論 1120571.1研究背景和研究意義 1174941.1.1LNG產(chǎn)業(yè) 157011.1.2LNG接收站 2289831.2課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 474421.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀 457841.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 5228361.3論文的研究?jī)?nèi)容 6206212LNG開架式海水氣化器設(shè)計(jì)選材 617682.1氣化器的工作原理 6165962.2影響氣化器選材的因素 796122.2.1材料傳熱性能 79242.2.2材料低溫性能 8147722.2.3材料耐腐蝕性能 819912.3常用材料性能比較 8268562.4氣化器材料選擇 9200053LNG接收站開架式海水氣化器的設(shè)計(jì) 1011533.1工作原理 10285193.2海水凈化加熱子系統(tǒng) 1110803.2.1丙烷加熱器 1117663.2.2管殼式換熱器 12139283.2.3海水管路 12205963.3丙烷循環(huán)子系統(tǒng) 12233063.3.1LNG蒸發(fā)器 13311773.3.2超臨界流體 13184253.3.3印刷電路板式換熱器 14277283.4LNG氣化子系統(tǒng) 15266323.4.1BOG再冷凝器 16149403.4.2LNG吸入罐 16132773.5輔助子系統(tǒng) 17294563.5.1泄放管路系統(tǒng) 17314253.5.2水噴淋系統(tǒng) 18313614結(jié)束語 1817082參考文獻(xiàn) 201緒論1.1研究背景和研究意義1.1.1LNG產(chǎn)業(yè)LNG（LiquefiedNaturalGas），是液化天然氣的英文縮寫。LNG是通過天然氣開采設(shè)備在氣田中開采出來的可燃?xì)怏w，它是一種混合氣體。天然氣與現(xiàn)有的化石燃料（石油、煤炭）等其他燃料相比，具有高效、清潔的特點(diǎn)，天然氣在燃燒過程中，產(chǎn)生的一氧化碳和可吸入懸浮微粒物極少，不易產(chǎn)生影響人類呼吸系統(tǒng)健康的有害氣體，溫室效應(yīng)較低，有利于防止酸雨的產(chǎn)生，正因如此天然氣成為21世紀(jì)重要的清潔能源。主要發(fā)達(dá)國(guó)家均把提高LNG在一次能源消費(fèi)中的比例，作為優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的重要解決方案。LNG需求量也隨之穩(wěn)定增長(zhǎng)，潛在需求至2020年達(dá)到4.5億噸/年。對(duì)于LNG資源匱乏的國(guó)家，進(jìn)口LNG有助于彌補(bǔ)本身能源不足問題，保障本國(guó)能源安全，而出口LNG有助于生產(chǎn)國(guó)開發(fā)天然氣資源，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，增加外匯收入，因而LNG產(chǎn)業(yè)正成為全球能源市場(chǎng)的熱點(diǎn)。很多國(guó)家都將LNG列為首選清潔燃料，天然氣在能源供應(yīng)中的比例也迅速增加，全球LNG的貿(mào)易和生產(chǎn)日趨活躍，LNG已成為稀缺清潔資源。為改善能源利用結(jié)構(gòu)和保證消費(fèi)能源多樣化，一些能源消費(fèi)大國(guó)更加重視LNG的引進(jìn)，日本、歐洲、美國(guó)、韓國(guó)等都在大規(guī)模建設(shè)LNG接收站。LNG產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)船舶這個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)也起到了一定的促進(jìn)作用。國(guó)際海事組織（IMO）在2011年7月通過的MARPOL附則Ⅵ中明確提高了船舶的氮、硫量排放標(biāo)準(zhǔn)。附則Ⅵ要求到2020年船舶燃料油含硫量必須低于0.5%，其中進(jìn)入波羅的海、北海和北美沿海水域、加勒比海設(shè)計(jì)的排放控制區(qū)的船舶到2015年期燃油含硫量必須低于0.1%。結(jié)合長(zhǎng)期投資的安全性和經(jīng)濟(jì)性，各方研究結(jié)果均傾向于使用LNG作為清潔燃料，且具有明顯的優(yōu)勢(shì)。2012年，中國(guó)LNG進(jìn)口量達(dá)到1480×104t，2015年上半年，中國(guó)LNG進(jìn)口量952×104t，預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)海上LNG進(jìn)口量將有望達(dá)到6000×104t。LNG的主要優(yōu)勢(shì)LNG體積比同質(zhì)量的天然氣小625倍，所以液態(tài)天然氣可方便地通過輪船、火車、汽車等很將LNG運(yùn)到能源緊缺的地方使用。國(guó)際貿(mào)易的天然氣，以液體方式運(yùn)輸?shù)目蛇_(dá)25%。（2）LNG儲(chǔ)存效率高，占地少，投資省。10×104m3LNG儲(chǔ)存量就可提供1萬戶居民一天的生活用氣。（3）LNG作為車用燃料與柴油汽油相比，具有辛烷值高、抗爆性能好。燃燒充分發(fā)動(dòng)機(jī)壽命長(zhǎng)，燃料費(fèi)用低，環(huán)保性能好等優(yōu)點(diǎn)。它可將汽油汽車尾氣中HC減少70%，NOx減少38%，CO減少91%，Pb、SOx降為零。（4）LNG汽化潛熱高，過程中的冷量可回收利用。（5）由于LNG氣化后密度很低，密度在空氣的一半左右，若發(fā)生天然氣泄漏可立即擴(kuò)散，降低了爆炸的可能性。（6）LNG成分主要是碳?xì)洌浞秩紵髸?huì)生成水和二氧化碳，對(duì)環(huán)境影響較小，減少城市污染。經(jīng)過深冷過程，天然氣中的硫成分可以固體形式析出、分離，比普通燃料更利于清潔。1.1.2LNG接收站LNG接收站的主要功能是接收和存儲(chǔ)LNG，工作時(shí)，是將LNG進(jìn)行并進(jìn)行輸送，一般接收站會(huì)與LNG碼頭毗鄰而建，LNG接收站種類從LNG接收站所建設(shè)的位置劃分可分為兩類，一種是陸地式LNG接收站；另一類是近海離岸式LNG接收終端，即浮式LNG接收站，又被稱為L(zhǎng)NG，其船體外形與LNG運(yùn)輸船相似，但自身不具自航能力可進(jìn)行LNG。國(guó)外LNG接收站應(yīng)用1959年，美國(guó)開始開發(fā)應(yīng)用LNG，搭建了世界第一個(gè)LNG儲(chǔ)罐。1971年美國(guó)第一座LNG接收站投入使用，該接收站設(shè)有2座LNG儲(chǔ)罐，存儲(chǔ)能力達(dá)15.5×104m3。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，世界各國(guó)已經(jīng)建成的LNG接收站已達(dá)80多座。歐美地區(qū)，目前為止，美國(guó)在用LNG接收站共10座，其中季節(jié)性接收站有2座。西班牙建設(shè)LNG接收站有6座，在建接收站為3座。拉丁美洲地區(qū)，主要進(jìn)口LNG的國(guó)家是阿根廷和巴西，由于這兩個(gè)國(guó)家LNG需求具有季節(jié)性，兩國(guó)在進(jìn)口利用LNG上均采用了LNG裝置。至于亞洲，1968年，日本首個(gè)天然氣接收站開始接收美國(guó)進(jìn)口的LNG。因日本國(guó)土面積狹小資源匱乏，是世界最大的LNG進(jìn)口國(guó)家，最高階段，日本的天然氣進(jìn)口量曾占世界總量的百分之六十。目前，日本已建成LNG接收站30座，是世界上擁有LNG接收站最多的國(guó)家，總存儲(chǔ)能力達(dá)到1514.4×104m3。由于日本不同地區(qū)對(duì)LNG的需求量不同，LNG接收站總罐容大小不一，最大的為Sodegaura接收站，擁有儲(chǔ)罐35座，建成于1973年，存儲(chǔ)能力為267×104m3。最小的是長(zhǎng)崎接收站，擁有儲(chǔ)罐1座，建成于2003年，存儲(chǔ)能力為3.7×104m3。韓國(guó)目前在用的LNG接收站為4座，存儲(chǔ)能力比較大，其中平澤、仁川和統(tǒng)營(yíng)接收站的存儲(chǔ)能力都超過了200×104m3。印度目前建設(shè)有3座LNG接收站，總存儲(chǔ)能力達(dá)到145×104m。圖1.1日本LNG接收站分布圖國(guó)內(nèi)LNG接收站應(yīng)用我國(guó)現(xiàn)階段在運(yùn)營(yíng)的LNG接收站共有9座。我國(guó)首座LNG接收站為深圳大鵬接收站，建于2006年。該站的儲(chǔ)罐和接收站由寰球公司設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案參考法國(guó)，共有儲(chǔ)罐2座，存儲(chǔ)能力為48×104m3。福建秀嶼港接收站于2008年建成，設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐2座，存儲(chǔ)能力32×104m3，總體初步設(shè)計(jì)由法國(guó)公司完成，美國(guó)CBI公司和中國(guó)成達(dá)工程公司對(duì)實(shí)施建設(shè)進(jìn)行總承包；上海LNG接收站在2009年完工，設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐為3座，總存儲(chǔ)量49.5×104m3，由中海油和申能集團(tuán)投資建設(shè)；江蘇如東LNG接收站和大連LNG接收站在2011年建成，設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐各2座，存儲(chǔ)能力均為32×104m3，由寰球公司負(fù)責(zé)工程設(shè)計(jì)。目前為止，正在建設(shè)中的LNG接收站共有有9座。其中，中石油承擔(dān)建設(shè)廣西和河北唐山LNG接收站，設(shè)計(jì)儲(chǔ)量分別為16×104m3和32×104m3；中國(guó)石化承擔(dān)建設(shè)山東青島LNG接收站由，設(shè)計(jì)儲(chǔ)量為16×104m3；天津、海南、廣東汕頭、浙江寧波、廣東珠海和遼寧營(yíng)口LNG接收站由中海油建設(shè)，設(shè)計(jì)總存儲(chǔ)能力達(dá)144×104m3。表1.1中國(guó)LNG接收站分布1.2課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀LNG氣化模塊中氣化過程是給用戶輸送前的關(guān)鍵步驟，模塊氣化系統(tǒng)的選擇關(guān)系到整個(gè)浮式LNG接收終端的氣化量。對(duì)于海上接收終端，一般采用中間介質(zhì)換熱，通過LNG蒸發(fā)器把LNG加熱氣化。1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀對(duì)于新建LNG，上部模塊跟船體一般選用兩個(gè)獨(dú)立的承包商，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)和建造。上部模塊和船體的設(shè)計(jì)和建造均采用不同的規(guī)范要求，設(shè)計(jì)上所遵循的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范也沿用兩個(gè)體系，LNG船體部分設(shè)計(jì)采用的是世界上主要船級(jí)社的專用規(guī)范和相關(guān)的指導(dǎo)性文件，LNG上部模塊設(shè)計(jì)則以海上平臺(tái)生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范作為設(shè)計(jì)的主規(guī)范，因此LNG設(shè)計(jì)是船舶工程與海洋平臺(tái)工程的有機(jī)結(jié)合，是綜合性海上工程的體現(xiàn)。LNG上部模塊是構(gòu)成LNG生產(chǎn)系統(tǒng)的重要部分，上部模塊總體布置方案涉及到工藝流程、結(jié)構(gòu)規(guī)劃、上部模塊的分塊、安全和生產(chǎn)操作、建造方案、模塊安裝設(shè)備起吊能力和上部模塊的安裝方式等各個(gè)環(huán)節(jié)，國(guó)外對(duì)于LNG的建造主要集中在韓國(guó)，Young-ShikKim研究討論了FSRU在淺水區(qū)系泊系統(tǒng)響應(yīng)的試驗(yàn)研究，討論了兩種不同的系泊系統(tǒng)：懸鏈線式和塔軛式系泊系統(tǒng)不同的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。YoungsoonSohn提出的LNG上部系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究中，討論了系統(tǒng)在船用甲板上的設(shè)備布局以及系統(tǒng)布置，為L(zhǎng)NG氣化模塊系統(tǒng)布置提供了理論支持。DonghyukKim在LNGBOG設(shè)計(jì)開發(fā)中確定從LNG儲(chǔ)罐中的BOG最佳的處理方法，以及確定了BOG生產(chǎn)的最壞的工況，確定了模塊中BOG再冷凝工作的處理方法。SeokkyuCho在FSRU和LNGC并排停泊晃動(dòng)影響的實(shí)驗(yàn)研究中，通過實(shí)驗(yàn)的方法模擬了并排卸料時(shí)，兩船貨艙內(nèi)液體晃動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)和漂移的影響，從而提供了LNG在卸料時(shí)避免發(fā)生意外狀況的可靠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。Kyoung-WanLee在進(jìn)行LNG模型試驗(yàn)中，通過船體模型對(duì)北美東海岸波浪進(jìn)行模擬，分析LNG的單點(diǎn)系泊系統(tǒng)的水動(dòng)力性能，ArindomGoswami在分析FSRU模塊上的兩相流體循環(huán)動(dòng)力中分析了LNG增壓泵的工作效率以及圖示說明了LNG增壓泵內(nèi)部構(gòu)造，為L(zhǎng)NG增壓泵的設(shè)計(jì)提供參考。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀2013年12月10日，中海油總公司宣布，中國(guó)首個(gè)浮式LNG項(xiàng)目—中海油天津LNG項(xiàng)目開始為天津市供應(yīng)天然氣，這引發(fā)國(guó)內(nèi)能源業(yè)和船舶業(yè)的高度關(guān)注。該項(xiàng)目首次在中國(guó)浮式LNG氣化裝置終端，主體裝置由法國(guó)GDFSuez公司的一艘14.5×104m3LNG船“CapeAnn”號(hào)改裝而成，日氣化量為3.5×104m3天然氣。對(duì)于FSRU上部模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要參考設(shè)計(jì)成熟的FPSO以及多功能鉆井船功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，廖紅琴在FPSO上部模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，探討了上部模塊作業(yè)海況條件、總體布置、模塊安裝方案和模塊支點(diǎn)對(duì)模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響，并對(duì)渤海與南海海域FPS0模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及各種安裝方案進(jìn)行對(duì)比，指出上部模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所要考慮的主要問題，為相關(guān)上部模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了參考。張利軍等在對(duì)深水鉆井船上部模塊結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析中，考慮船舶運(yùn)動(dòng)影響和模塊支撐結(jié)構(gòu)位移變化的前提下，對(duì)正常作業(yè)、海上拖航、風(fēng)暴自存工況下模塊主結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算分析，為相關(guān)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核提供了數(shù)值分析參考。李新鑫在浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油輪上部模塊支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，討論了上部模塊支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法固定支撐與滑動(dòng)支撐相結(jié)合的方法。孫大魏在多功能鉆井船大型功能模塊支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，介紹了上部大型功能模塊支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路，主船體變形對(duì)上部模塊及其支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響及模塊支撐架構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)要求，為船上部大型功能模塊支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供工程方案。陳少耿在兩種上部建筑模塊建造方法的比較中，通過對(duì)比“文昌13-1/2上部模塊”和“東方1-1上部模塊”的建造方案，介紹兩種海洋固定平臺(tái)上部模塊的建造方案和特點(diǎn)。這些研究成果都為L(zhǎng)NG氣化模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體統(tǒng)了參考依據(jù)。趙英年在海洋石油生產(chǎn)平臺(tái)平面布置設(shè)計(jì)原則中，介紹了海洋石油生產(chǎn)平臺(tái)平面布置設(shè)計(jì)的一般原則，對(duì)區(qū)域劃分和設(shè)備的布置等方面，指出了一些值得注意的問題，對(duì)合理布置平臺(tái)設(shè)備壓縮平臺(tái)的面積，降低平臺(tái)造價(jià)，具有一定的參考價(jià)值。1.3論文的研究?jī)?nèi)容文章以LNG氣化模塊為研究對(duì)象，分析LNG氣化模塊的工作原理及組成要素，在考慮船舶運(yùn)動(dòng)以及海洋中風(fēng)浪流影響的前提下，依靠有限元軟件工具對(duì)模塊的吊裝工況、正常作業(yè)工況、極端工況、海上拖航等工況下的模塊主要結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算分析，并對(duì)主結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。針對(duì)單組氣化模塊中主要設(shè)備的布局調(diào)整，提高氣化裝置的性能，降低生產(chǎn)成本，提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。2LNG開架式海水氣化器設(shè)計(jì)選材氣化器是保證接收站功能的關(guān)鍵設(shè)備，在很大程度上決定了接收站的成本。大型LNG接收站采用的氣化器基本上都是開架式海水氣化器，其具有工作穩(wěn)定、氣化量大的優(yōu)點(diǎn)，但國(guó)內(nèi)不能制造，主要難度是設(shè)計(jì)選材、焊接和加工等難題。通過對(duì)LNG開架式海水氣化器（ORV）設(shè)計(jì)選材進(jìn)行分析，確定氣化器的選材原則，論證各種適用條件下的氣化器部件材料，為L(zhǎng)NG開架式海水氣化器設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。2.1氣化器的工作原理通過對(duì)LNG開架式海水氣化器設(shè)計(jì)選材進(jìn)行分析，確定氣化器的選材原則，論證各種適用條件下的氣化器部件材料，為L(zhǎng)NG開架式海水氣化器設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。氣化器換熱管內(nèi)部介質(zhì)是LNG，外部介質(zhì)是流動(dòng)的海水，海水在氣化器換熱管外流動(dòng)時(shí)將換熱管內(nèi)的LNG介質(zhì)氣化并將其加熱到海水的溫度。為避免影響周圍海區(qū)生態(tài)平衡，海水進(jìn)、出口溫差不得超過7℃，實(shí)際?？刂圃诓怀^4~5℃；由若干個(gè)換熱管組成的管束板一般在低溫下要求有良好的機(jī)械性能、焊接性能、傳熱性能，且有優(yōu)良的耐海水腐蝕性。氣化器的選材包括管束、集管和海水槽的選材。由于開架式氣化器海水槽為常壓工況，只是提供海水來源，海水槽的材料只要能夠滿足耐海水腐蝕即可，因此選擇304不銹鋼。而管束板作為氣化器的主體，它是開架式氣化器選材的關(guān)鍵和核心。因此，開架式氣化器的選材設(shè)計(jì)主要是換熱管、集管等。2.2影響氣化器選材的因素根據(jù)開架式海水氣化器的工作原理及操作條件，氣化器的選材要考慮以下因素：①由于換熱管內(nèi)部介質(zhì)LNG的操作溫度為-162～+3℃，所以需要耐低溫材料，國(guó)產(chǎn)常用普通碳鋼、低合金鋼都無法滿足要求；設(shè)計(jì)壓力為12MPa，屬于高壓設(shè)備，所以選擇的材料強(qiáng)度不能太低，否則難以滿足制造和檢驗(yàn)要求；LNG主要成分為甲烷，另有少量乙烷、丙烷等烴類，幾乎不含水、硫、二氧化碳等物質(zhì)，LNG對(duì)材料腐蝕性很小。②由于氣化器為開架式，換熱管外部介質(zhì)海水為常壓，操作溫度為5~12℃，屬于常溫范圍，因此海水的溫度和壓力對(duì)材料要求不高。③由于海水中的Cl-對(duì)金屬材料的腐蝕性較強(qiáng)，所以換熱管必須選擇具有抗海水腐蝕性能較好的材料。④通過對(duì)LNG開架式海水氣化器設(shè)計(jì)選材進(jìn)行分析，確定氣化器的選材原則，論證各種適用條件下的氣化器部件材料，為L(zhǎng)NG開架式海水氣化器設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，因此，材料換熱性能的好壞直接影響到氣化器的效率。⑤為增大換熱面積，提高氣化器的效率，選取換熱管為星型翅片換熱管，因此，在選擇換熱管材料的時(shí)候，要考慮換熱管翅片的加工工藝是否可行。綜上所述，主要有三大因素決定了開架式氣化器的材料選擇：低溫、耐海水腐蝕性和傳熱性能。2.2.1材料傳熱性能氣化器中LNG與海水的換熱以對(duì)流傳熱為主，同時(shí)在管壁上有熱傳導(dǎo)發(fā)生。對(duì)氣化器的設(shè)計(jì)選材來講，材料的導(dǎo)熱系數(shù)越高，氣化器的換熱效率就越高。在熱流密度和厚度相同時(shí)，物體高溫側(cè)壁面與低溫側(cè)壁面間的溫度差，隨導(dǎo)熱系數(shù)增大而減小。在金屬材料中，銀的導(dǎo)熱系數(shù)最高，然后依次是純銅、金、鋁。由于金和銀成本高，作為氣化器的換熱材料不現(xiàn)實(shí)，因此不予考慮。在海水與LNG通過換熱管進(jìn)行換熱的過程中，為了提高氣化器的換熱效率，應(yīng)選用金屬材料作為換熱管，金屬材料的優(yōu)選順序?yàn)椋恒~>鋁>鐵>鈦。銅的可氧化性是銅作為氣化器換熱管最大的弊病，銅合金的導(dǎo)熱性下降很大，此外，銅的擠壓性能不如鋁合金。而鐵和鈦的導(dǎo)熱系數(shù)比鋁和部分鋁合金差得較多，因此，從材料的傳熱性能分析，優(yōu)先選擇鋁或鋁合金。2.2.2材料低溫性能LNG氣化器的設(shè)計(jì)溫度為-170～65℃，因此，氣化器換熱管、下集管、上下匯管都需滿足耐低溫（-170℃）的要求。材料中，可用的材料只有304L、316L、鋁合金、銅鎳合金B(yǎng)Fe30—1—1及鈦合金TA7。2.2.3材料耐腐蝕性能由于開架式氣化器外部介質(zhì)是海水，而換熱管又長(zhǎng)期處于流動(dòng)海水的包覆中，因此，在氣化器選材上就要考慮耐海水腐蝕。海水中含量最多的鹽類是氯化物，其次是硫酸鹽。海水中Cl-的含量約占總離子數(shù)的55%，因而使海水對(duì)大多數(shù)的金屬結(jié)構(gòu)具有較高的腐蝕活性。鈦及鈦合金在海水中的耐腐蝕性最好；不銹鋼是易鈍金屬，靠表面形成的鈍化膜抵抗海水腐蝕，隨著Ni、Cr含量的提高，耐蝕性增加，降低C含量可提高不銹鋼的耐蝕性，不銹鋼中加入Mo能提高鈍化膜對(duì)Cl-的抵抗力；銅鎳合金鈍化能力較強(qiáng)，但有隨溫度降低腐蝕敏感性增強(qiáng)；鋁合金在海水中腐蝕仍以局部腐蝕為主，經(jīng)過冷加工和穩(wěn)定化處理的Al—Mg系合金被認(rèn)為是最耐海水腐蝕的鋁合金。2.3常用材料性能比較316型不銹鋼抗點(diǎn)腐蝕能力優(yōu)于304不銹鋼，如低碳不銹鋼316L、含氮高強(qiáng)度不銹鋼316N及合硫量較高的易切削不銹鋼316F，316L不銹鋼抗晶界腐蝕性好；銅鎳合金具有良好的力學(xué)性能，在海水中具有高的耐蝕性，但是可切削性較差；鋁及鋁合金與其他金屬材料相比，具有密度小、強(qiáng)度高、耐蝕性好、易加工，如5083屬于Al—Mg系合金，有較高的抗蝕性、良好的可焊性和中等強(qiáng)度；6061屬于Al—Mg—Si系合金，具有一定強(qiáng)度、可焊性、抗蝕性高，6063鋁合金是Al—Mg—Si系中具有中等強(qiáng)度的可熱處理強(qiáng)化合金，耐海水腐蝕優(yōu)良，其工作溫度可以達(dá)到-269℃，同時(shí)具有良好的加工性能，擠出性、電鍍性及韌性好，陽極氧化效果優(yōu)良，是典型的擠壓合金，如果作為翅片換熱管使用，采用擠壓工藝，制造難度將會(huì)大大降低；鈦具有優(yōu)異的耐蝕性能和耐低溫性能（可用到-253℃）。但是6063鋁合金有一個(gè)致命的缺點(diǎn)：該材料遇到汞液可以引起金屬脆化，導(dǎo)致鋁合金材料對(duì)接焊縫處發(fā)生穿壁開裂。這種脆裂失效對(duì)5083—O、5083H112、6063—T5鋁合金材料都存在影響。另外，有試驗(yàn)表明，溶液中存在的微量重金屬銅離子（10-9級(jí)）會(huì)在鋁合金表面沉積，使鋁合金自腐蝕電位正移，但卻不會(huì)破壞鋁合金表面自然氧化膜，使點(diǎn)蝕電位保持不變。因此，使用這類鋁合金材料時(shí)，一般要求所接觸的介質(zhì)，如海水不能含有汞離子，同時(shí)銅離子含量≤1×（10-10～10-9）。2.4氣化器材料選擇在材料的傳熱性能方面，氣化器優(yōu)先選擇6063T5鋁合金；在材料的耐低溫性方面，碳素鋼、低合金鋼和雙相鋼S31803都無法滿足-170℃的低溫設(shè)計(jì)要求，可用的材料只有304L、316L、鋁合金、銅鎳合金B(yǎng)Fe30—1—1及鈦合金，在材料的耐海水腐蝕性方面，鈦及其合金的耐海水腐蝕性最好，經(jīng)過冷加工和穩(wěn)定化處理的Al—Mg系合金是最耐海水腐蝕的鋁合金，表面再經(jīng)過噴涂處理后，可以大大提高使用壽命；在材料的低溫、強(qiáng)度方面，鋁合金、鈦及不銹鋼都可以滿足要求，鋁合金材料中5083和6063都屬于中等強(qiáng)度的鋁合金，5083的低溫強(qiáng)度高于6063，3003鋁合金的強(qiáng)度較低；在材料的加工性能和經(jīng)濟(jì)性能方面，鋁合金比純鋁的加工性能要好，并且成本比鈦和銅鎳合金要低。采用擠壓工藝制造星型翅片換熱管，將會(huì)降低制造難度和成本。綜上所述，優(yōu)先選擇6063鋁合金作為換熱管材料。在熱處理可強(qiáng)化型鋁合金中，Al—Mg—Si系合金是唯一沒有發(fā)現(xiàn)應(yīng)力腐蝕開裂現(xiàn)象的合金。Al—Mg系合金5083是非熱處理強(qiáng)化的鋁合金，具有很好的耐腐蝕性和理想的強(qiáng)度。5083—O（退火態(tài)）焊接后，焊接區(qū)域的硬度和焊前比較變化不大，而5083—H112焊接區(qū)域中的硬度有明顯的升高。6063鋁合金是AL—Mg—Si系中具有中等強(qiáng)度的可熱處理強(qiáng)化合金、具有良好的塑性、適中的熱處理強(qiáng)度、良好的焊接性能等優(yōu)點(diǎn)；6063—T5由高溫成型過程冷卻，然后進(jìn)行人工時(shí)效的狀態(tài)，焊接性能和耐蝕性優(yōu)良，無應(yīng)力腐蝕開裂傾向。設(shè)計(jì)選材：開架式氣化器的星型翅片換熱管材料為6063—T5鋁合金；氣化器的匯管和封頭管板采用5083—O、5083H112鋁合金材料。3LNG接收站開架式海水氣化器的設(shè)計(jì)3.1工作原理LNG氣化模塊是具有配備完整的能將LNG進(jìn)行加熱到可向用戶輸送氣體所需的各種設(shè)備管系結(jié)構(gòu)的一套氣化系統(tǒng)。LNG氣化模塊系統(tǒng)可劃分為海水凈化加熱子系統(tǒng)、丙烷循環(huán)子系統(tǒng)、BOG(boiloffgas)子系統(tǒng)、LNG氣化子系統(tǒng)，輔助子系統(tǒng)，其中輔助子系統(tǒng)又包括水噴淋系統(tǒng)、泄放系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、電纜托架系統(tǒng)等。圖3.1LNG氣化模塊安裝位置LNG氣化模塊的工作原理主要是將溫度為-165℃的液態(tài)天然氣通過海水作為熱源通過丙烷作為中間介質(zhì)進(jìn)行加熱，最終形成氣體天然氣輸向用戶的系統(tǒng)。氣化模塊主要工作流程是，LNG吸入罐從LNG存儲(chǔ)液艙內(nèi)抽取部分LNG暫時(shí)存儲(chǔ)以備氣化使用，工作時(shí)，通過LNG增壓泵從LNG吸入罐中將液體LNG增壓輸入LNG蒸發(fā)器中，同時(shí)，丙烷通過丙烷加熱器與海水進(jìn)行換熱升溫，加熱后的丙烷在LNG蒸發(fā)器中，加熱液體天然氣，最終輸出溫度在5℃的氣體天然氣。圖3.2LNG氣化模塊工作原理圖海水汽化啊流程圖3.2海水凈化加熱子系統(tǒng)海水凈化加熱系統(tǒng)主要包括海水凈化單元，海水凈化加熱管路，丙烷加熱器，丙烷預(yù)加熱器等。由于LNG在近海海域，不可避免的海水中存在各種藻類，人類污染物，或潮汐帶起來的沙土等，為了防止將雜物帶入管道及設(shè)備中丙堵塞引起故障，必須將抽取上來的海水預(yù)先進(jìn)行過濾凈化處理。凈化后的海水通過海水管道進(jìn)入氣化模塊中，作為熱源進(jìn)行加熱。圖3.3海水凈化加熱子系統(tǒng)示意圖3.2.1丙烷加熱器丙烷加熱器是氣化模塊進(jìn)行熱源交換的重要設(shè)備，目標(biāo)LNG工作地點(diǎn)為熱帶地區(qū)，考慮經(jīng)濟(jì)性及環(huán)境污染可直接提取海水作為熱源。丙烷加熱器處于第一級(jí)熱交換，工作時(shí)要從海水中傳遞大量熱量以滿足后續(xù)氣化的熱量需求，考慮到整體工作效率以及經(jīng)濟(jì)性，故選取具有較大的傳熱面積以及傳熱效果較好的管殼式換熱器，丙烷加熱器便為此類管殼式加熱器。圖3.4丙烷加熱器示意圖3.2.2管殼式換熱器本模塊采用開環(huán)加熱模式，海水通過管殼式換熱器與丙烷進(jìn)行熱交換。在目前化工能源產(chǎn)業(yè)中，管殼式換熱器在工程應(yīng)用中是最廣泛的一種換熱設(shè)備，跟其它各類換熱器相比本身的優(yōu)勢(shì)為，單位體積下具有更大的換熱面積，傳熱效率較高。管殼式換熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料選擇面廣，制造容易，操作彈性較大等，還具有，生產(chǎn)成本低，利于清洗，換熱量大，適應(yīng)性強(qiáng)，工作可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)，在大型裝置上和高溫高壓條件下也多采用此類換熱器。因此，管殼式換熱器在石油、化工、能源等行業(yè)的應(yīng)用處于主導(dǎo)地位。3.2.3海水管路LNG氣化模塊中海水凈化加熱系統(tǒng)管路主要可分為海水輸送管道和海水返回管道，采用ASMEB36.10M無縫碳鋼管標(biāo)準(zhǔn)，由于海水管道溫差小且處于常溫狀態(tài)，安全系數(shù)高，考慮到成本采用高強(qiáng)度碳鋼管，為防止腐蝕，鋼管內(nèi)鍍線性低密度聚乙烯，海水管道因其具有流量大的特點(diǎn)，致使其直徑可達(dá)40〞（外徑1016mm）。LNG氣化模塊中涉及到LNG和丙烷的管路，受自身液體低溫的影響，均采用不銹鋼作為材料。3.3丙烷循環(huán)子系統(tǒng)丙烷循環(huán)系統(tǒng)主要包括丙烷緩沖罐、丙烷泵、丙烷預(yù)加熱器、補(bǔ)償加熱器、丙烷加熱，LNG蒸發(fā)器、以及丙烷循環(huán)管路等。丙烷儲(chǔ)存在再氣化模塊系統(tǒng)中的丙烷罐和船上大型丙烷罐中，模塊工作時(shí)，根據(jù)氣化所需的熱量，通過丙烷增壓泵控制丙烷的流量。當(dāng)丙烷循環(huán)系統(tǒng)中丙烷長(zhǎng)時(shí)間不使用或儲(chǔ)量過多時(shí)，再由丙烷增壓泵將過量丙烷輸送回船上大型丙烷罐中。用氣高峰時(shí)，若丙烷罐儲(chǔ)存的丙烷量不足，再通過船上大型丙烷罐來進(jìn)行補(bǔ)充。通過LNG蒸發(fā)器氣化后的NG，在進(jìn)行輸送前要通過補(bǔ)償加熱器進(jìn)行進(jìn)一步升溫，從而到達(dá)規(guī)定輸出溫度，而丙烷預(yù)加熱器的主要功能是將加熱后的丙烷再通過補(bǔ)償加熱器對(duì)NG進(jìn)行升溫。圖3.5丙烷循環(huán)子系統(tǒng)3.3.1LNG蒸發(fā)器LNG蒸發(fā)器是再氣化系統(tǒng)中最關(guān)鍵、最重要的設(shè)備，其功能就是把LNG加熱再氣化。LNG蒸發(fā)器在超臨界壓力工作，其超臨界流體狀態(tài)的熱傳遞機(jī)理和設(shè)計(jì)與常規(guī)的熱交換器不同，高壓、高溫差、超低溫以及用丙烷或其它中間介質(zhì)作為加熱介質(zhì)，這就需要在熱傳遞、材料的選擇、機(jī)械設(shè)計(jì)和制作方面給與特別的考慮。為避免船體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生不利于氣化的影響，通常選擇印刷版式蒸發(fā)器。工程中，船用再氣化系統(tǒng)通常由3至6個(gè)相互獨(dú)立的具有相同氣化功能的蒸發(fā)系列并列組合而成，其中一個(gè)系列可作備用使用。在正常氣化作業(yè)時(shí)，也可隔離任一蒸發(fā)系列以便與進(jìn)行保養(yǎng)、維修。圖3.6LNG蒸發(fā)器三維實(shí)體示意圖3.3.2超臨界流體為了提高LNG氣化效率，LNG在氣化過程中選擇印刷電路板式換熱器，LNG在LNG蒸發(fā)器中將以超臨界流體的形態(tài)與丙烷進(jìn)行換熱。超臨界流體是物質(zhì)處于其臨界壓力和臨界溫度以上狀態(tài)時(shí)，對(duì)該狀態(tài)下的氣體進(jìn)行加壓，此時(shí)氣體不會(huì)液化，而只是密度增大，同時(shí)氣體會(huì)具有類似液態(tài)的性質(zhì)，但還保留氣體性能，處于這種狀態(tài)的流體被稱為超臨界流體SCF(SuperCriticalFluid)。超臨界流體狀態(tài)下的氣體密度是其常溫的幾百倍，與液體相當(dāng)。此狀態(tài)下流體粘度仍呈現(xiàn)氣體性質(zhì)，與液體相比，要小2個(gè)數(shù)量等級(jí)，其擴(kuò)散系數(shù)介于氣體和液體之間——約為氣體的1/100，比液體要大幾百倍。LNG基本參數(shù)天然氣的主要成份為甲烷（CH4），還會(huì)摻雜較少的乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）以及氮等其他成份。臨界溫度為-82.3℃。臨界壓力：4.60MPa氣態(tài)密度為：0.68-0.75kg/m3，液態(tài)密度為0.420～0.46T/m3。著火點(diǎn)為：650℃，沸點(diǎn)為：-161.25℃。氣態(tài)熱值38MJ/m3，液態(tài)熱值50MJ/kg。爆炸范圍：上限為15%，下限為5%。3.3.3印刷電路板式換熱器由于再氣化模塊受整體重量和上部平臺(tái)空間限制，在LNG氣化過程中選用排列緊湊的印刷電路板式換熱器。印刷電路板式換熱器PCHE（PrintedCircuitHeatExchanger）是一種傳熱性能優(yōu)越、效率極高的緊湊式換熱器。PCHE被廣泛應(yīng)用于化學(xué)工藝、電力能源、制冷換熱等工業(yè)領(lǐng)域。PCHE內(nèi)部的流體通道排列緊湊，是在金屬薄板上由光電化學(xué)刻蝕工藝形成的，通道截面形狀一般為1~2mm的半圓，上下板塊之間的連接是通過擴(kuò)散焊接疊置在一起形成的該型換熱器芯體。PCHE能夠滿足高效、高壓、低（高）溫、排列緊湊、泄漏少等嚴(yán)苛的換熱要求。換熱器整體承受的最高溫度能達(dá)900℃，最高壓力可為60MPa，熱傳遞效率超過90%，甚至可達(dá)到97%。在相同的換熱條件下，印刷電路板式換熱器的體積是傳統(tǒng)管殼式換熱器的1/6~1/4。PCHE的具體優(yōu)點(diǎn)為：制造工藝上，能夠根據(jù)具體需求形成不同排列方式的各種通道形狀，換熱單元材料構(gòu)成單一，不需要多余的墊圈和焊接，整體為密封效果好，可減少泄露損失和振動(dòng)，提高使用安全性及設(shè)備壽命；從內(nèi)部構(gòu)造上來說，PCHE流體通道的連續(xù)性能有效降低壓降，減小因流體壓力差帶來不必要的影響；傳熱面積密度高，傳熱面積密度是指換熱器一側(cè)的總傳熱面積與熱交換器總體積之比。傳熱面積密度大于700m2/m3時(shí)，一般可看做緊湊式換熱器，而PCHE的傳熱面積密度能高達(dá)2500m2/m3是傳統(tǒng)緊湊式換熱器的三倍；通過不同的通道可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)換熱器中滿足兩種以上的介質(zhì)同時(shí)換熱，能有效地節(jié)省整體空間和重量，也可大大減少連接換熱器的管道和閥門數(shù)量。圖3.7PCHE芯體示意圖海洋工程設(shè)備因受空間限制往往需要采用尺寸小、重量輕、傳熱效率高的緊湊式換熱器，PCHE 所具有的的高效、耐壓、耐低溫、緊湊、體積小等特點(diǎn)能很好的滿足此類海洋工程對(duì)換熱設(shè)備的要求。3.4LNG氣化子系統(tǒng)LNG氣化子系統(tǒng)包括LNG吸入罐、LNG增壓泵、LNG蒸發(fā)器、補(bǔ)償加熱器、BOG再冷凝器、計(jì)量裝置以及LNG氣化管路，BOG管路和NG管路。LNG氣化子系統(tǒng)功能主要是完成對(duì)LNG進(jìn)行氣化和輸送的過程。為了對(duì)BOG氣體進(jìn)行回收利用，在向LNG氣化器輸送LNG前，會(huì)用過冷的LNG對(duì)液艙和管路中的BOG氣體進(jìn)行再液化，液化后的LNG會(huì)一同進(jìn)行氣化。圖3.8LNG氣化子系統(tǒng)3.4.1BOG再冷凝器LNG通常在常壓下-160℃低溫儲(chǔ)存，液罐內(nèi)外的溫差可高達(dá)190℃，因此，LNG的存儲(chǔ)需要面臨的一個(gè)問題就是LNG船上液罐的漏熱，隨著漏熱的產(chǎn)生LNG就會(huì)揮發(fā)出大量氣體，即BOG(boil-offgas)。雖然科研上一直在努力的尋找更好的存儲(chǔ)方式，但漏熱問題目前還是難以避免。以往的做法是把漏熱產(chǎn)生的氣體直接向大氣排出或者作為船的燃料燒掉。由于LNG船體越來越大，存儲(chǔ)量也越來越大，把BOG排空不僅浪費(fèi)資源，從經(jīng)濟(jì)的角度來看，這種浪費(fèi)是極其不可取的。因此現(xiàn)在的LNG船制造商都會(huì)在LNG船上配置BOG再冷凝裝置。陸地LNG接收站對(duì)BOG的處理方法通常有兩種，即直接壓縮工藝和再冷凝工藝。直接壓縮工藝主要用于短距離輸氣的氣源型接收站和調(diào)峰型接收站。直接壓縮工藝較為簡(jiǎn)單，通過BOG壓縮機(jī)增壓直接將接收站產(chǎn)生的氣體輸送到管網(wǎng)。一般氣源型接收站主要采取的是再冷凝工藝。基本原理就是，把卸貨過程中產(chǎn)生的BOG和儲(chǔ)罐中產(chǎn)生的BOG先氣旋分離，再通過加壓用過冷的LNG將其液化，然后再用泵將其增壓到LNG氣化管網(wǎng)進(jìn)行氣化，和直接壓縮工藝相比，再冷凝工藝具有的優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)能。圖3.9BOG再冷凝器模型圖示3.4.2LNG吸入罐LNG吸入罐是LNG再氣化流程中位于甲板上的第一個(gè)重要設(shè)備，它是是LNG增壓泵吸入端的一個(gè)緩沖器，LNG吸入罐可從LNG液艙里抽取部分LNG暫時(shí)存儲(chǔ)，以備下階段氣化使用。若沒有它，LNG增壓泵的性能就會(huì)不穩(wěn)定；另外，吸入罐還用來處置整個(gè)LNG液艙和管路系統(tǒng)中所產(chǎn)生的BOG氣體和減壓流體。吸入罐的工作壓力一般不低于0.3MPa，按規(guī)范規(guī)定吸入罐應(yīng)由耐低溫的材料制成，其上設(shè)有安全閥和減壓閥，其內(nèi)的液位、溫度和壓力應(yīng)進(jìn)行有效的監(jiān)控。圖3.10LNG增壓泵3.5輔助子系統(tǒng)因?yàn)檎麄€(gè)再氣化模塊是一個(gè)安全系數(shù)極高的系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)事故將會(huì)產(chǎn)生災(zāi)難性后果，所以輔助系統(tǒng)在整個(gè)LNG再氣化模塊中起到至關(guān)重要的作用。輔助系統(tǒng)需對(duì)模塊的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證模塊工作安全，在出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)，及時(shí)有效地將損失減到最小化。輔助系統(tǒng)主要包括泄放管路系統(tǒng)、氮?dú)庀到y(tǒng)、水噴淋系統(tǒng)、透氣系統(tǒng)、空氣管路系統(tǒng)等。其中，LNG蒸發(fā)器的控制和監(jiān)控對(duì)保證安全相當(dāng)重要，因此，在加熱介質(zhì)進(jìn)口宜設(shè)壓力、溫度低報(bào)警和壓力、溫度超低關(guān)斷；加熱介質(zhì)出口宜設(shè)溫度低報(bào)警和溫度超低關(guān)斷以及壓力低報(bào)警；LNG進(jìn)口壓力宜設(shè)高、低報(bào)警；天然氣出口宜設(shè)壓力高、低報(bào)警，溫度低報(bào)警和溫度超低關(guān)斷以及溫度高報(bào)警。3.5.1泄放管路系統(tǒng)安全泄放管路是一種保證壓力容器安全運(yùn)行，防止超壓引起容器爆炸而裝設(shè)在壓力容器上的附屬機(jī)構(gòu)，是壓力容器的安全輔助系統(tǒng)之一，安全泄放原理及作用主要有兩點(diǎn)：一是正常工作運(yùn)行時(shí)，能保證嚴(yán)密不漏；當(dāng)容器超過限定壓力時(shí)，能迅速自動(dòng)地排泄出容器內(nèi)介質(zhì)，使容器內(nèi)的壓力能在規(guī)定的壓力范圍。二是報(bào)警作用。在排空氣體時(shí)，介質(zhì)會(huì)高速噴出，發(fā)出較大的蜂鳴聲，相當(dāng)于報(bào)警訊號(hào)，泄放管道主要分為三種類型：放空與放凈管道；可燃?xì)怏w排放管道；可燃液體排放管道。3.5.2水噴淋系統(tǒng)水噴淋系統(tǒng)是LNG再氣化模塊上非常重要的安全輔助保護(hù)系統(tǒng)之一，水噴淋系統(tǒng)在LNG再氣化模塊中主要應(yīng)用于壓力設(shè)備、工藝管匯、和結(jié)構(gòu)冷卻，保護(hù)圍蔽處所內(nèi)的滅火、控火和起到水簾隔離的作用。工作原理是在模塊系統(tǒng)安裝報(bào)警裝置，可以在發(fā)生火災(zāi)時(shí)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)。通過噴頭噴水形成水霧，對(duì)保護(hù)區(qū)域冷卻和滅火。可以分為人工控制和自動(dòng)控制兩種形式：人工控制是指在發(fā)生火災(zāi)時(shí)人工打開消防泵為主管道提供壓力水，噴淋頭在水壓的作用下開始工作。自動(dòng)控制是指消防噴淋系統(tǒng)可以自動(dòng)噴水并能與其他消防設(shè)備同時(shí)聯(lián)動(dòng)工作，因此能夠有效的控制和撲滅初期火災(zāi)。本章以目標(biāo)LNG氣化模塊為研究對(duì)象，總結(jié)出了LNG氣化模塊的工作原理、工作流程以及基本組成，根據(jù)設(shè)備功能把LNG氣化模塊劃分為海水凈化加熱子系統(tǒng)、丙烷循環(huán)子系統(tǒng)、LNG氣化子系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)四個(gè)子系統(tǒng)。通過模塊工作中各流體相互之間的換熱的方式，對(duì)不同類型的換熱器進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)各自的優(yōu)勢(shì)與缺點(diǎn)。由于LNG的低溫環(huán)境，不同的鋼材質(zhì)會(huì)對(duì)低溫產(chǎn)生不同的物理特性反應(yīng)，根據(jù)模塊結(jié)構(gòu)中涉及到的高強(qiáng)度鋼和奧氏體不銹鋼，對(duì)兩種鋼材進(jìn)行描述，并對(duì)模塊中重要設(shè)備進(jìn)行闡述，為研究其布置及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析打下基礎(chǔ)。4結(jié)束語由于LNG動(dòng)力船的應(yīng)用越來越廣泛，船用LNG氣化功能模塊在LNG產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)中的作用更加凸顯。LNG氣化功能模塊主要由國(guó)外的一些設(shè)計(jì)公司和船企進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造，國(guó)內(nèi)在這方面研究較欠缺。通過對(duì)LNG氣化模塊的資料積累和相關(guān)文獻(xiàn)規(guī)范學(xué)習(xí)，進(jìn)行了船用LNG氣化功能模塊的設(shè)計(jì)優(yōu)化研究，主要完成了以下研究工作：總結(jié)出船用LNG氣化模塊的工作原理及工作流程，通過對(duì)LNG氣化模塊設(shè)備和管系的功能劃分，總結(jié)出LNG氣化模塊中可分為海水凈化加熱子系統(tǒng)、丙烷循環(huán)子系統(tǒng)、LNG氣化子系統(tǒng)、輔助子系統(tǒng)四個(gè)子系統(tǒng)功能模塊。根據(jù)模塊工作狀態(tài)所涉及的換熱方式闡述了管殼式換熱器和印刷電路板式換熱器兩種不同的換熱原理。由LNG氣化模塊所需考慮的諸多安全因素，得出再氣化模塊中結(jié)構(gòu)、設(shè)備和管系選取高強(qiáng)度鋼和奧氏體不銹鋼作為材料的意義。確定LNG氣化模塊主結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度校核及優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)所需考慮的載荷及大小，通過閱讀規(guī)范得出在考慮船體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，模塊在各個(gè)工況下各基本載荷的組合方式及其影響系數(shù)。在滿足規(guī)范和留有適當(dāng)冗余度的前提下，對(duì)主結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使主結(jié)構(gòu)整體重量得到減輕，提高工程中的經(jīng)濟(jì)性。參考文獻(xiàn)[1]祁寧，程碩等.淺談天然氣行業(yè)發(fā)展前景及天然氣市場(chǎng)分析.[J].商品與質(zhì)量·建筑與發(fā)展，2014（5）：267-268.[2]李博洋，邱力強(qiáng)等.船用LNG燃料的應(yīng)用與分析[J].船電技術(shù)，2014（10）：77-80.[3]鄭濤.新疆西部公司LNG項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)分析[D].北京：對(duì)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)碩士學(xué)位論文，2002.[4]劉剛.LNG接收站建設(shè)綜述[J].油氣田地面工程，2013(7):100-101.[5]韓廣忠.中國(guó)新建LNG接收站的經(jīng)營(yíng)困境及其對(duì)策[J].天然氣工業(yè)，2014（5）:168-173[6]JorgenEide,etal.Systemforoffshoretransferofliquifiednaturalgas.USPatent:6637479.2003.[7]江濤.浮式LNG接收終端(FSRU)靠泊方案及碼頭設(shè)計(jì)研究[D].大連：大連海事大學(xué)學(xué)位論文，2012.[8]李源.LNG-FSRU技術(shù)動(dòng)向[J].中國(guó)船檢，2013（8）：77-80.[9]DonaldPrible,etal.LNGfloatingproduction,storageandoffloadingscheme..USPatent:6889522.2005.[10]AprilChan,JanaHartline,RobHurley,etal.EvaluationOfLiquefiedNaturalGasReceivingTerminalsForSouthernCalifornia.EvaluationofLNGTerminals:Spring2004,1-4.[11]GolarFSRUconversionsjustthestart[J]offshoreLNGsupplement，2011(7):12-13.[12]艾紹平，張奕.浮式LNG接收終端技術(shù)及發(fā)展[J].世界海運(yùn)，2012(9):32-34.[13]馮慶斌，劉純青.天津浮式LNG項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