文档介绍：第三届中国 LNG 论坛论文编号:1240103
超级开架式汽化器传热管换热过程的模拟研究
王萌金滔汤珂陈国邦
(浙江大学制冷与低温研究所,杭州 310027)
摘要:超级开架式汽化器(SuperORV)是一种新型的以海水为热源的汽化器,它采用双层结构的传热管,可有效
地改善传统开架式汽化器管束外结冰的状况并提高换热效率。本文拟对超级开架式汽化器传热管中液化天然气
(LNG)汽化过程的传热特征进行模拟。为建立汽化器传热管汽化段和加热段的传热计算模型,根据 LNG 汽化的进
程,沿管长方向将传热管划分成一系列的换热区间:在汽化段中分为单相液体对流换热区,欠热沸腾换热区,饱和
沸腾换热区和缺液区;在加热段,换热区为单相气体对流换热区。将经筛选的各分区对应传热关联式及物性参数代
入到计算模型中,并对超级开架式汽化器传热管的换热过程进行数值模拟。最后,对模拟结果反映的汽化器性能进
行分析和讨论。相关模拟分析可望为该类型汽化器的设计、选型和运行管理提供参考。
关键词:超级开架式汽化器;LNG 汽化;低温传热;数值模拟
1 概述
开架式汽化器(ORV)是一种以海水为热源的汽化器,是 LNG(液化天然气)接收终端中用于
基本负荷型的大型汽化装置。由于海水容易在该汽化装置底部结冰,使得装置的传热性能下降,导
致它的汽化性能无法得到进一步地提高。超级开架式汽化器(SuperORV)是在 ORV 基础上的改进
版本,它采用了双层结构的传热管,使得管外结冰的状况得到了进有效地改善。据有关技术数据[1],
SuperORV 可以使汽化装置的汽化能力提高 3 倍,海水流量和安装空间可分别减小 15%和 30%。
SuperORV 的传热管在长度方向上,根据结构不同可分为汽化段和加热段两部分(图 1)。汽化
段处于底部,由于一段套管的引入得到双层结构,内外管之间形成环状间隙。环隙中先汽化的 NG
(天然气外表面温度,因而有效地抑制了传热管的外表结冰[2]。外管上的翅片和管内的十字螺旋扰
流元件,都是起到强化传热作用的结构。
我国先前建成的粤东 LNG 接受终端采用的尚为传统的 ORV[3],但在建的浙江项目拟采用先进
的 SuperORV。而日本和欧洲的 LNG 接收终端[2]早在 2005 年以前都已大量采用 SuperORV 作为基
本负荷型汽化设备(表 1)。计划中国内 LNG 接受终端将会大量建设[4],但国内对该类型的汽化装
置的传热性能的研究目前还不很多。正是在这种背景下,本文拟对 SuperORV 关键传热单元——传
热管的换热过程进行数值模拟,并对模拟结果反映的汽化器性能进行分析和讨论,期望能为该类型
汽化器的设计、选型和运行管理提供参考。
表 1 SuperORV 国外应用情况[2]
Table1 Application of SuperORV abroad
序号公司或接收站名汽化能力(103kg/h) 传热管长度(m) 运行年份
1 Osaka Gas (Himejl, Japan) 150 8 1998
2~3 BBG (Bilbao, Spain) 166 6 2003
4 Saibu Gas (Hukuhoku, Japan) 28 6 2002
5~7 Tr