劉華明 劉卓林 黃昌龍

引言：本文主要目的是探究大型LNG汽化器的選材和結(jié)構(gòu)。主要使用的方法是通過空氣和液體兩種加熱型汽化器的對比，找出大型LNG汽化器的熱量源頭。通過上述的方法對海水加熱型這種LNG汽化器的材料進行探究，最后對大型LNG汽化器的選材和結(jié)構(gòu)的可行性進行分析，提供可以采用的方案。

隨著社會和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，天然氣在人們的生活中占據(jù)著越來越重要的位置。但是天然氣在世界各地的分布很不均勻，在我國主要是中西部地區(qū)天然氣儲蓄量高，而東部沿海地區(qū)的儲蓄量相對來說就較少。而且目前人們對天然氣的需求量也是逐年增高，正是在這種狀況下，我國的天然氣接近一半左右需要從東南亞、中東等地區(qū)進口。而在天然氣應(yīng)用的各個環(huán)節(jié)中，起著重要作用的是LNG接收站。因此在天然氣不斷被應(yīng)用的情況下，需要對大型LNG汽化器的選材和結(jié)構(gòu)進行探究，以為其提供更好地方案。

一、LNG汽化器的熱源選擇

本文主要對液體和汽化兩種加熱型汽化器進行比較，兩種汽化器的熱源不同，液體加熱型的汽化器的熱源是海水、水和其他的熱源。而空氣加熱汽化器的熱源為空氣。但是就熱源的選用問題，必須因地制宜根據(jù)LNG接收站周圍的情況進行選擇。根據(jù)接收站平時的溫度、水源等多方因素綜合考慮，最終要在海水或者大氣中選擇一種熱源，以更好地滿足熱源的供應(yīng)。本就就假設(shè)熱源選用海水，對LNG汽化器的材料及結(jié)構(gòu)進行分析。

二、LNG汽化器選材研究

（一）銅合金或者是銅

用銅的材料制作的汽化器，可以具有在海水中耐腐蝕的特點。同時銅合金還具有抗污損的能力。現(xiàn)代科學(xué)研究中的一種觀點認為：在海水的溶解下，銅會溶出一種有毒的銅離子，這種銅離子導(dǎo)致銅具有抗污損的能力。而與此不同的另一種觀點則認為，在銅浸泡海水的過程中，銅合金表面將會形成一種氧化膜，這種氧化膜使得銅具有抗污損的性能。但是本次研究對兩種材料進行了海水浸泡試驗，最終結(jié)果表明兩種材料都有一定程度的污損狀況出現(xiàn)。但事實上確實是銅合金表面的氧化膜和銅溶解后產(chǎn)生的銅離子以及材料表面產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物的自身性質(zhì)以及粘附的程度都會影響材料抗污損的能力。除此之外，隨著材料暴露時間的不斷增加，材料表面的腐蝕產(chǎn)物也將會增加，這就會導(dǎo)致材料抗污損的能力下降。因此在使用海水作為熱源的同時，需要對海水進行處理，以減少腐蝕情況的出現(xiàn)。

（二）鈦

現(xiàn)代科學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)，鈦具有較為優(yōu)良的耐腐蝕能力。鈦這種材料當(dāng)處于海水中與其他材料相比，可以接受更高的水流速度，當(dāng)處于靜止海水中是，鈦的抗腐蝕點也比不銹鋼等材料更為合適，且抗縫隙腐蝕的能力也更好。從文獻[1]中看出，鈦是作為大型LNG汽化器中海水作為熱源的最佳材料選擇。

（三）防銹的鋁材料

鋁材料可以在海水中作為一種傳熱的材料，因為鋁及鋁合金通常在海水中會出現(xiàn)局部腐蝕，而鋁及其合金的點蝕狀況通常是出現(xiàn)在材料不均勻的地方，這些不均勻的地方常常會先受到損壞。但是鋁錳合金的抗腐蝕性就較好，當(dāng)鋁鎂合金在4a時基本上不會出現(xiàn)局部腐蝕的情況。

（四）雙相的不銹鋼

LNG汽化器的結(jié)構(gòu)中，難免會出現(xiàn)曲率的變化，而在這種變化處難免會出現(xiàn)殘余應(yīng)力及結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的應(yīng)力，且在一些結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的焊接點出也有殘余應(yīng)力及缺陷。就是這些殘余應(yīng)力及缺陷會使得處在海水中的設(shè)備會出現(xiàn)腐蝕。而雙相不銹鋼這種材料具有抗點蝕的特性，同時在查閱相關(guān)資料時得出，雙相鋼在天然的海水中會出現(xiàn)一定的縫隙腐蝕，而在流動及合成海水中出現(xiàn)的腐蝕程度較輕。而在天然海水中腐蝕情況的具體嚴重度與海里生物對雙相鋼的附著有一定的關(guān)系[2]。

三、汽化器的結(jié)構(gòu)研究

（一）管殼式汽化器

這種汽化器其實上就是一種管殼式的換熱器，這種汽化器在加熱情況下LNG是通過管程，而介質(zhì)是通過殼程。且這種換熱器的殼程是通過調(diào)節(jié)管間距和流板間距實現(xiàn)調(diào)節(jié)流速的，而汽化器的這種能力確實依靠汽化器殼程的流量和水溫來實現(xiàn)的。

（二）帶有中間傳熱介質(zhì)的汽化器

這種汽化器通過使用中間傳熱的介質(zhì)，可以改變環(huán)境中結(jié)冰為汽化器帶來的影響，而傳熱流體通常的情況下則是采用氟利昂、異丁烷、丙烷等介質(zhì)。這種汽化器是通過兩級進行傳熱，首先使用中間的傳熱流體和LNG進行傳遞，其次使用熱源流體和中間傳熱流體進行傳遞。這種汽化器的特點是適合綜合利用能量。

四、所選材料及結(jié)構(gòu)可行性比較

（一）材料推薦選用

通過分析比較，為了汽化器的經(jīng)濟及適用性，其殼體和管板部分采用超級奧氏體的不銹鋼制造，而管箱材料要求比殼體部分低，因此可以選用普通奧氏體不銹鋼。HSn70—1A、B30、AL一等材料可以作為換熱管的選材。

（二）結(jié)構(gòu)選擇

則是選用管殼式汽化器，，海水通過殼程，天然氣則是走管程。這種是考慮到整個兒經(jīng)濟型來選擇的，這種只需要考慮材料的耐腐蝕性，否則將要考慮低溫及耐腐蝕兩項問題，使得選材困難的問題不能解決。

五、結(jié)論

隨著我國科技的不斷發(fā)展，相信也可以將技術(shù)更加的完善，本次分析中得出，對于熱源為海水的汽化器，應(yīng)該采用纏繞管式汽化器，其主要材料則是選用超級奧氏體的不銹鋼，這種方案，整體性的經(jīng)濟性強，且符合我國現(xiàn)狀，適合東部沿海地區(qū)。應(yīng)該在今后的工作中多加采用。

參考文獻

[1]夏蘭廷，等.金屬材料的海洋腐蝕與防護[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2003.213—215.

[2]吳玖，等.雙相不銹鋼[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2000.145—146.

（作者單位：蘇州杜爾氣體化工裝備有限公司）