大型LNG汽化器的选材和结构研究

引言：本文主要目的是探究大型lng汽化器的选材和结构。主要使用的方法是通过空气和液体两种加热型汽化器的对比，找出大型LNG汽化器的热量源头。通过上述的方法对海水加热型这种LNG汽化器的材料进行探究，最后对大型LNG汽化器的选材和结构的可行性进行分析，提供可以采用的方案。

随着社会和经济的不断发展，天然气在人们的生活中占据着越来越重要的位置。但是天然气在世界各地的分布很不均匀，在我国主要是中西部地区天然气储蓄量高，而东部沿海地区的储蓄量相对来说就较少。而且目前人们对天然气的需求量也是逐年增高，正是在这种状况下，我国的天然气接近一半左右需要从东南亚、中东等地区进口。而在天然气应用的各个环节中，起着重要作用的是LNG接收站。因此在天然气不断被应用的情况下，需要对大型LNG汽化器的选材和结构进行探究，以为其提供更好地方案。

一、LNG汽化器的热源选择

本文主要对液体和汽化两种加热型汽化器进行比较，两种汽化器的热源不同，液体加热型的汽化器的热源是海水、水和其他的热源。而空气加热汽化器的热源为空气。但是就热源的选用问题，必须因地制宜根据LNG接收站周围的情况进行选择。根据接收站平时的温度、水源等多方因素综合考虑，最终要在海水或者大气中选择一种热源，以更好地满足热源的供应。本就就假设热源选用海水，对LNG汽化器的材料及结构进行分析。

二、LNG汽化器选材研究

（一）铜合金或者是铜

用铜的材料制作的汽化器，可以具有在海水中耐腐蚀的特点。同时铜合金还具有抗污损的能力。现代科学研究中的一种观点认为：在海水的溶解下，铜会溶出一种有毒的铜离子，这种铜离子导致铜具有抗污损的能力。而与此不同的另一种观点则认为，在铜浸泡海水的过程中，铜合金表面将会形成一种氧化膜，这种氧化膜使得铜具有抗污损的性能。但是本次研究对两种材料进行了海水浸泡试验，最终结果表明两种材料都有一定程度的污损状况出现。但事实上确实是铜合金表面的氧化膜和铜溶解后产生的铜离子以及材料表面产生的腐蚀产物的自身性质以及粘附的程度都会影响材料抗污损的能力。除此之外，随着材料暴露时间的不断增加，材料表面的腐蚀产物也将会增加，这就会导致材料抗污损的能力下降。因此在使用海水作为热源的同时，需要对海水进行处理，以减少腐蚀情况的出现。

（二）钛

现代科学研究中发现，钛具有较为优良的耐腐蚀能力。钛这种材料当处于海水中与其他材料相比，可以接受更高的水流速度，当处于静止海水中是，钛的抗腐蚀点也比不锈钢等材料更为合适，且抗缝隙腐蚀的能力也更好。从文献[1]中看出，钛是作为大型LNG汽化器中海水作为热源的最佳材料选择。

（三）防锈的铝材料

铝材料可以在海水中作为一种传热的材料，因为铝及铝合金通常在海水中会出现局部腐蚀，而铝及其合金的点蚀状况通常是出现在材料不均匀的地方，这些不均匀的地方常常会先受到损坏。但是铝锰合金的抗腐蚀性就较好，当铝镁合金在4a时基本上不会出现局部腐蚀的情况。

（四）双相的不锈钢

LNG汽化器的结构中，难免会出现曲率的变化，而在这种变化处难免会出现残余应力及结构产生的应力，且在一些结构中出现的焊接点出也有残余应力及缺陷。就是这些残余应力及缺陷会使得处在海水中的设备会出现腐蚀。而双相不锈钢这种材料具有抗点蚀的特性，同时在查阅相关资料时得出，双相钢在天然的海水中会出现一定的缝隙腐蚀，而在流动及合成海水中出现的腐蚀程度较轻。而在天然海水中腐蚀情况的具体严重度与海里生物对双相钢的附着有一定的关系[2]。

三、汽化器的结构研究

（一）管壳式汽化器

这种汽化器其实上就是一种管壳式的换热器，这种汽化器在加热情况下LNG是通过管程，而介质是通过壳程。且这种换热器的壳程是通过调节管间距和流板间距实现调节流速的，而汽化器的这种能力确实依靠汽化器壳程的流量和水温来实现的。

（二）带有中间传热介质的汽化器

这种汽化器通过使用中间传热的介质，可以改变环境中结冰为汽化器带来的影响，而传热流体通常的情况下则是采用氟利昂、异丁烷、丙烷等介质。这种汽化器是通过两级进行传热，首先使用中间的传热流体和LNG进行传递，其次使用热源流体和中间传热流体进行传递。这种汽化器的特点是适合综合利用能量。

四、所选材料及结构可行性比较

（一）材料推荐选用

通过分析比较，为了汽化器的经济及适用性，其壳体和管板部分采用超级奥氏体的不锈钢制造，而管箱材料要求比壳体部分低，因此可以选用普通奥氏体不锈钢。HSn70―1A、B30、AL一等材料可以作为换热管的选材。

（二）结构选择

则是选用管壳式汽化器，，海水通过壳程，天然气则是走管程。这种是考虑到整个儿经济型来选择的，这种只需要考虑材料的耐腐蚀性，否则将要考虑低温及耐腐蚀两项问题，使得选材困难的问题不能解决。

五、结论

随着我国科技的不断发展，相信也可以将技术更加的完善，本次分析中得出，对于热源为海水的汽化器，应该采用缠绕管式汽化器，其主要材料则是选用超级奥氏体的不锈钢，这种方案，整体性的经济性强，且符合我国现状，适合东部沿海地区。应该在今后的工作中多加采用。

参考文献

[1]夏兰廷，等.金属材料的海洋腐蚀与防护[M].北京：冶金工业出版社，2003.213―215.

[2]吴玖，等.双相不锈钢[M].北京：冶金工业出版社，2000.145―146.

（作者单位：苏州杜尔气体化工装备有限公司）