目前，LNG 冷能发电技术较为成熟，实际应用中也是 LNG 冷能利用方法中使用 范围最广的方式。这其中又包括：利用 LNG 压力㶲的直接膨胀法，利用 LNG 温度㶲 的低温朗肯循环法，以及以上两种技术综合使用的联合法。

1。3 研究目的与方法

本课题主要针对船用 LNG 气化系统中不同的的设计方案进行研究和对比分析， 并探讨气化系统结合冷能利用的方案，运用软件对典型系统在不同工况下的工作情况 进行对比分析，主要研究步骤和方法如下：

（1）对现有技术总结对比，定性分析各 LNG 气化系统的工作特点，结合文献， 选取合适的热力学状态方程。

（2）建立中间介质式再气化系统模型，利用系统模拟和软件的分析，完成再气 化系统中间介质的优选；在此基础上展开系统工作过程中 LNG 气化压力、LNG 气化 器出口天然气温度等各因素对系统的影响分析。

（3）运用 HYSYS 软件，建立基于低温朗肯循环的冷能利用式再气化系统方案 模型，围绕我国三大海域的海水水温条件以及输气压力需求，模拟分析再气化系统冷 能利用情况，并就经济收益做简要计算。

第二章 LNG 气化系统及模拟方法

2。1 LNG 气化系统介绍

LNG 气化系统主要包含气化器、蒸发器、冷凝器、海水泵、介质泵、LNG 高压 泵等设备。作为 LNG 再气化系统的关键部分，气化器的性能特性决定了系统的作业 效果。目前工程常用的 LNG 气化器主要有:浸没燃烧式气化器(简称 SCV)；开架式气 化器(简称 ORV)；中间介质式气化器(简称 IFV)；空温式气化器（简称 AAV)。

浸没燃烧式气化器（SCV)是一种燃烧加热式气化器，图 2-1 为其结构简图。它主 要包括燃料气供给系统、水下燃烧器、蛇形盘管换热管束、高温燃气分布器、水箱等。 SCV 利用 LNG 作为燃料，与气体充分混合后在水底燃烧炉中充分燃烧，高温燃烧气 由水底气体分布器喷入水箱，在与水混合的过程中迅速将其加热。LNG 由蛇形盘管 换热管束下端进入 SCV，与经高温燃烧气扰动的水进行换热、气化为 NG，在盘管上 端汇聚，外输进入管网。

图 2-1 SCV 原理简图

开架式气化器（ORV）以海水为热源，加热 LNG 使其气化，图 2-2 为 ORV 原理 简图。它主要包括海水喷淋系统和 LNG 换热系统，LNG 由底部的供应管道进入 ORV， 在换热管束中均分进入各管道，气化后经 ORV 上部的 NG 汇聚管流出进入后道工序。 海水由 ORV 上端进入，经分布器后顺着 LNG 换热管自上向下流动，与 LNG 形成错 流，以增大换热效率。ORV 每排约有数百根换热管，通常 3 至 8 排为一个单元，上 下两端分别与集气管和集液管焊接。ORV 设备中大部分构件使用铝合金，因其具有 良好的韧性，且导热系数较高。

图 2-2 ORV 原理简图

空温式气化器以环境空气为热源，加热气化LNG。空温式气化器主要包括换热管、 压力调节装置和液位显示系统。换热管主要传热性能较高的低温铝合金纵向翅片管， 横截面一般为星型翅片，具体结构如图2-3所示。每根换热管分为蒸发段和过热段， 蒸发段吸收管外空气的热量将LNG气化，过热段将NG进一步加热，提高NG的出口温 度以满足管网的输配要求。

图 2-3 AAV 换热管结构简图

中间介质型气化器利用中间介质冷凝放出的热量将LNG气化。它组合了三个壳管 式换热器，内部换热过程可分为三段：介质气化段、LNG气化段和NG加热段，如图 2-4所示。海水由IFV右侧进入，先在NG加热段加热NG，使其达到外输管网要求；然

后海水进入中间介质气化段，与中间介质换热，使其气化，最后海水由IFV左侧流出； 同时中间介质蒸汽上浮至LNG气化段，通过换热管与管中的LNG换热，中间介质冷凝 放热，气化LNG，而中间介质凝结成液滴，回落至中间介质气化段。