开架式海水气化器的国产化研制

谢　波，曹　峻

[四川空分设备(集团)有限责任公司，四川 简阳 641400]



·低温与制冷·

开架式海水气化器的国产化研制

谢波，曹峻

[四川空分设备(集团)有限责任公司，四川 简阳 641400]

开架式海水气化器(Open Rack Vaporizer，以下简称ORV)是LNG接收站关键设备之一，可归类为管翅式换热器，产品长期以来不能自主生产，完全依赖进口。中石油京唐液化天然气有限公司联合四川空分设备(集团)有限公司通过3年的国产化研发，解决了从传热、结构、制造等多方面的关键问题，成功实现了该类气化器的国产化。目前首台国产ORV已在用户现场正常使用超过1年时间。

ORV；开架式海水气化器；国产化研制

开架式海水气化器(Open Rack Vaporizer，以下简称ORV)是以海水为热源的气化器，是用于基本负荷型的大型气化装置，液化天然气处理量一般为180 t/h。由于ORV采用海水作为热媒，处理量大、运行于基本负荷、经济性好且运行成本低，可以根据需求在0～100%的负荷范围内调整气化量且安全运行，这些优点使它成为一种主流LNG气化器型式，广泛的应用于国内外LNG接收站。

根据中石油京唐LNG接收站提出的工艺要求，京唐液化天然气有限公司联合四川空分设备(集团)有限公司从2011年启动了开架式海水气化器(ORV)的研发工作。双方在研发期间通力合作，发挥各自技术优势，共同面对研发制造所面临的各种技术难题，开展了为期3年的联合研制工作，解决了从传热、结构、制造等多方面的关键问题。在2013年底完成首台国产ORV的产品生产，在2014年10月17日一次试车成功，并在2014年11月通过了国家能源局，中国机械工业联合会组织召开的产品鉴定会，成功实现了气化器的国产化。

在实现ORV国产化之前，国内所有接收站的ORV全部依赖进口，完全被进口产品垄断，因此ORV的国产化填补了国内空白，为推动我国LNG接收站全面国产化积累了宝贵经验。

1　工作原理

ORV基本工作原理如图1所示，整个气化器采用框架结构，气化器的基本单元是传热管，由若干传热管板状排列，两端由集合管焊接形成一个面板，再由若干个面板组成气化器。气化器顶部有海水喷淋装置，海水通过海水泵加压喷淋到板型管束外表面上，依靠重力的作用沿传热管外表面自上而下流动，LNG在传热管内自下向上流动，海水通过传热管将热量传递给LNG，使其加热并气化，气化后的NG通过管网外输，海水则从底部排液槽排放至大海。

2　ORV基本参数

2.1LNG的组分

典型的LNG组分见表1。

2.2工艺参数

ORV主要设计参数见表2所示。工艺要求变负荷范围为10%～110%。

表2　ORV工艺参数

3　基本结构

ORV基本结构如图2所示。ORV大致可以分为气化器单元、海水系统、结构组件、水泥基础4部分。气化器单元为核心部件，主要由若干传热管组成，提供LNG与海水的传热功能；海水系统负责海水的输送和分配；组件结构提供基本的结构支撑功能，保证整个ORV完全稳定地固定在水泥框架内；水泥框架为整个ORV的安装固定基础并提供人员上下行走通道。

图2　ORV基本结构图

4　研发历程

ORV的研发于2011年正式立项，历时3年，在各级领导关怀和各部门的紧密配合下，依靠我们自身的实力逐步解决了传热、结构、制造上的关键问题，最终成功试制出了第一台国产化ORV。

传热研究上，我们采用数值模拟技术对管内外侧降膜传热系数和超临界强制对流换热进行了计算，最终获取并开发了明确的计算方法和程序，奠定了ORV的理论计算基础。

结构设计上，我们采用有限元分析方法对结构在正常和异常工况下的强度进行了分析计算，确保了设备强度，并确定了LNG进出管口外作用力的极限力和力矩值。

在制造上，我们反复试验摸索出了一套科学的制造方法，解决了加工、焊接、酸洗、组装、检验等一系列问题，成功制造出了第一台工业用ORV产品。

5　工业应用

2014年10月17日10:00，ORV开始进料试车，至18:00试车结束，ORV一次试车成功，标志着ORV实际工业化应用的开始。并在随后的2014年11月通过了国家能源局、中国机械工业联合会组织召开的产品鉴定，成功实现了该型气化器的国产化。目前首台ORV产品已在用户现场正常使用，安全稳定运行累计超过12个月。

图3　四川空分集团制造的ORV

6　结　论

1.ORV在LNG接收站顺利通过工业性试验并投料运行成功，并在各种进料负荷状态下试运行，各项性能指标均达到研发设计要求，一次投用成功，标志着国

产首台开架式海水气化器(ORV)成功实现国产化。

2.通过该型号的国内首台开架式海水气化器(ORV)的投运，打破了国外厂家在该设备领域的垄断，有效降低了设备采购成本。

3.该型号国产化开架式海水气化器(ORV)的成功投用，标志着LNG接收站的核心——工艺海水气化全系统关键设备全面实现国产化，实现了LNG接收站关键设备国产化方面的重大突破，填补了国内空白，为推动我国LNG接收站全面国产化积累了宝贵经验。

[1] 裘栋. LNG项目气化器的选型[J]. 化工设计, 2011, 21(4): 19-22.

从环境气体中分离提取

惰性气体的系统和方法

申请(专利)号：201410705017.7

公开(公告)日：2016-03-02

申请(专利权)人：中国科学技术大学

摘要：本公开涉及一种从环境气体中分离提取惰性气体的系统，所述系统包括：除水分装置；低温分馏装置；海绵钛化学吸附装置；气相色谱分离装置；惰性气体收集装置；和真空装置。本公开还涉及一种从环境气体中分离提取惰性气体的方法，所述方法包括：除水分步骤；低温分馏步骤；海绵钛化学吸附步骤；气相色谱分离步骤；和惰性气体收集步骤。本公开还涉及以上系统和方法用于微升量级氪气和百毫升量级氩气的同步分离提取的用途。

负压环境下的气体循环净化装置

申请(专利)号：201410634520.8

公开(公告)日：2016-04-20

申请(专利权)人：核工业理化工程研究院

摘要：本发明公开了一种负压环境下的气体循环净化装置，包括通过循环管路依次连通的蠕动泵、钛泵和负压工作系统；蠕动泵依靠两截带挡片的波纹管做压缩、拉伸的动作实现气体输送；限位开关控制波纹管压缩、拉伸的行程，限位开关被触碰后，作用到一对互锁的继电器上，控制电机正反转，电机的转动通过联轴器传递到丝杠上，再传递给波纹管，实现波纹管的压缩、拉伸运动；钛泵内部装有海绵钛，铠装加热丝对其进行加热，并在钛泵内壁形成钛膜，吸收氮、氢、氧等杂质气体。本发明是针对在负压环境下使用保护气体进行的长时间工作作业，可以在不破坏系统负压环境的情况下，对系统内部的惰性气体进行净化提纯，既提高了工作效率，又降低了工作成本。

一种氢氦混合气体分离与回收装置

申请(专利)号：201410612052.4

公开(公告)日：2016-04-06

申请(专利权)人：中国工程物理研究院核物理与化学研究所

摘要：本发明提供了一种氢氦混合气体分离与回收装置，其特点是：所述装置中的高浓度氢氦混合气体与膜分离器连接，膜分离器分别与低温吸附床、氢气储罐连接；中等浓度氢氦混合气体与低温吸附床连接，低温吸附床分别与膜分离器、催化氧化床、氦气储罐连接，催化氧化床分别与氦气储罐和水储罐连接；低浓度氢氦混合气体与催化氧化床连接，催化氧化床分别与氦气储罐和水储罐连接。采用本发明的装置，能够实现不同体积浓度的氢氦混合气体的分离与回收。

Open Rack Vapprizer

XIE Bo, CAO Jun

[Sichuan Air Separation Plant (Group) Co., Ltd.，Jianyang 641400, China]

ORV(Open Rack Vaporizer，hereinafter referred to as ORV)is one of the most important equipment in LNG terminal. ORV is fin tube heat exchanger, which is monopoly by foreign manufacturers for a long time. Through three years of localization research and development, CNPC and SASPG solved the key problem of ORV, such as heat transfer, structure, manufacturing, etc. The first domestic ORV has normal use at the user's site for more than a year.

ORV; open rack vaporizer; domestic development

2016-06-07

TQ051.5

A

1007-7804(2016)04-0005-03

10.3969/j.issn.1007-7804.2016.04.002

谢波(1983)，男，工程师，2006年毕业于华中科技大学能源与动力工程学院，现在四川空分设备(集团)有限责任公司从事研发设计相关工作。