再液化

　　对于冷压式或全冷式液化气体船，液货是在远低于环境温度下运输。由于舱内外温差大，外部的热量不可避免地要经过绝热材料或装卸过程传人液货舱内，同时船舶航行时会发生摇晃引起液体晃动而产生热量，这些热量会使液货不断蒸发，如果蒸发的气体积聚，那么舱内压力会升高。全冷式或冷压式船的液货舱的设计压力都小于环境温度下的货物蒸气压，因此当舱内压力过高时，压力释放阀被迫打开，把货物气体排入大气中，造成直接经济损失。如果压力释放阀失灵，会破坏液货舱结构，造成危险。另外液化气船在航行中，每一天货物蒸发率约为货物重量的0.2%一0.3%，任其排入空气中不但危险，在经济上也不合算。因此从安全和经济上考虑，都需对蒸发气体进行处理。处理的方法有两种，一种是装设某种型式的再液化设备，将超压的蒸气重新冷凝液化后再回流到液货舱中。另一种方法是将多余的货物蒸气排放掉或作为船舶的燃料消耗掉。除LNG船以外的所有全冷式或冷压式液化气船，均设置某种型式的再液化设备，以便控制在装货、航行过程中液货舱的压力和温度。再液化装置的基本功能如下: 　　

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（1）在装货前，冷却液货舱及有关管路； 　　

（2）在装载货时，将引起超压的货物蒸气再液化并回输到液货舱； 　　 ehvacr.com

（3）在航行途中中，把货物温度和压力保持或降低在货物围护系统的设计限度内。此外，再液化装置中的某些设备，还有许多其他的辅助作用，如复叠式再液化系统中R22制冷装置，既可以用作货物蒸发器的热源，通过在液货舱内的加热盘管蒸发残留液货，又可用作冷却、干燥惰性气体或空气的冷源。船上配有直接式或复叠式再液化系统后，一般都不再另设货物压缩机，再液化系统中的压缩机兼作货物压缩机的用途。 　　 暖通空调在线

一般根据船舶预期的用途、载运液化气货品种类、装载要求以及运输贸易需要来决定船上再液化装置的数量、型式和再液化能力。一般而言，再液化装置的再液化能力必须能在极端工作环境温度下(通常取空气温度为45℃，海水温度为32℃)，保持液货舱内的液货蒸气压力小于压力释放阀的设定压力。备用机组的能力至少要等于设置的机组中最大一套的容量。当装载两种或更多种需互相隔离的货品时，再液化系统彼此应采取可拆除的短管或其他方法来达到完全隔离。在这种情况下，应为每种货品配备单独的装置与各自的备用机组来防止货品之间相互污染。 　　

所谓全部再液化就是把液化气船的BOG全部做再液化处理。在理论上没有货损，并且还可以取消热效率较低蒸汽动力装置，选用热效率较高的柴油机动力装置，这是一种非常理想的再液化处理方法。但是，在液化BOG的过程中需要消耗的大量的电能，这样要求电网的负荷较大，需要对船舶电站重新进行改造和设计。对于一艘125000m 的LNG船来说，若每天的蒸发率为0.15%则所需的电力约为3600KW这就对船舶电站提出了更高的要求。 　　

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所谓自持式就是靠部分BOG来推动燃气透平或让部分BOG在锅炉中燃烧产生蒸汽带动蒸汽透平以满足再液化装置所需要的动力，同时让其对剩余的BOG再液化。采用此种方法就不需要消耗额外的能量。实现了BOG再液化的“自给自足”。研究表明：大约消耗1/3左右的BOG可以使得2/3左右的BOG得到回收，因此有很高的经济价值。 　　

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此流程包括两个循环： 　　 Ehvacr

（1）制冷剂循环：从冷箱出来的氮气经过第一级压缩机压缩后海水冷却，再进入第二级氮气压缩机压缩，再用海水冷却，最后经膨胀机驱动的第三级压缩机压缩后由海水冷却，进入冷箱预冷，再经过膨胀机膨胀，变成低温的氮气(约-160℃)，与用压缩后的BOG进行热交换，之后进入另两个换热器对BOG和膨胀机前的冷剂预冷，最后进入第一级氮气压缩机，完成一个循环。 　　

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（2）液化循环：从液货舱出来的BOG首先经过两级货物压缩机压缩后，进入到冷为第二个换热器进行热交换，之后进入液气分离器，液态的天然气进入最低温的换热器再次冷却后进入液货舱，而从分离器出来的气态天然气进入锅炉燃烧产生的蒸汽己满足蒸汽透平。与此同时，还有部分没有进入到两级压缩的BOG直接经过向锅炉供气的压缩机后进入锅炉燃烧。 　　 nuantongkongtiaozaixian

所谓部分再液化装置就是利用一部分液货蒸发汽吸热，使其中另一部分蒸发汽冷却液化的装置。即将BOG的30%进行再液化, 其余的部分除了用于再液化过程的热交换之外，可在主锅炉内作为燃料烧掉这对那些BOR(Boil Off Rate)高而主机用不完这些BOG的LNG船非常适用，而对于那些BOG较低的LNG船意义不大。 　　

利用这种再液化装置，可使LPG的全部蒸发汽重新液化。而对于LNG，则使其部分(约1/3左右)再液化，剩余的部分除用于再液化过程的热交换之外，在主锅炉内被燃烧掉。 　　

将液货舱内的蒸发气体抽出后经压缩机直接加压, 然后通过冷凝器冷凝成液体后再返回到液货舱内, 从而控制液货舱内的温度和压力, 这种再液化方式称为直接循环式再液化。直接循环式再液化装置有两种不同形式。 　　 nuantongkongtiaozaixian

在间接循环式再液化中, 液货舱内的货物蒸气不需要被压缩, 仅利用制冷剂的汽化潜热来冷却降温从而使货物蒸气冷凝成液体。间接循环式再液化装置需要很大的制冷量, 也需要很大的换热面积,一般仅用于某些因化学原因不能直接被压缩的货品或特别危险的货品, 如氯、溴甲烷、环氧乙烷和二氧化硫等。 　 暖通百科

复叠式液化循环属于制冷循环，工作压力较低，制冷剂在液态下节流不可逆性小，能耗低、效率高。此外制冷循环与液货系统各自独立，相互影响小，技术成熟，操作稳定。缺点是流程复杂，设备较多，对制冷剂的纯度要求较高。 　　 nuantongkongtiaozaixian

当液货的沸点低于- 75 ℃时, 就要应用复叠式制冷循环的再液化装置。这种再液化装置实质上与单级压缩直接循环再液化装置相同, 不同的是冷凝器中的冷却介质是R22 之类的制冷剂而不是海水。为此, 除了液化气再液化循环外, 还需配置一个制冷剂循环, 两者通过一个冷凝/ 蒸发器(即在液化气再液化循环中用作冷凝器而在制冷剂循环中又用作蒸发器) 复叠起来。图2.7是复叠式循环再液化装置布置图, 液化气再液化循环和制冷剂循环压力—焓图如图2.8所示。复叠式循环再液化装置适用于全冷式液化气船, 其主要优点是装置的再液化能力不像其他类型的再液化装置受海水温度的影响很大,运行工况稳定; 而且, 由于货物冷凝器中的冷却介质R22 的温度可低于0 ℃, 因此再液化效率很高。但是复叠式循环再液化装置流程较为复杂, 运行要求较高, 一般用于全冷式液化气船。