浸没燃烧式气化器SCV的RAM分析及可用度优化

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作者 周文安 王海清 +1 位作者 陈桂海 韩思杰 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期302-309,共8页

浸没燃烧式气化器(SCV)是液化天然气LNG应急调峰站的关键核心系统,系统中出现设备故障会导致天然气供应中断,将造成显著社会影响与生产损失。为了评估SCV系统的生产性能及提高运行稳定性,提出并建立SCV-RAM分析模型,应用蒙特卡洛模拟仿... 浸没燃烧式气化器(SCV)是液化天然气LNG应急调峰站的关键核心系统,系统中出现设备故障会导致天然气供应中断,将造成显著社会影响与生产损失。为了评估SCV系统的生产性能及提高运行稳定性,提出并建立SCV-RAM分析模型,应用蒙特卡洛模拟仿真定量辨识SCV的瓶颈单元设备并针对性设计改进方案。结果表明,SCV系统易发生故障的单元按贡献度依次分别是:助燃空气单元、循环冷却水单元,其中导致系统不可用度增大的具体关键设备为水泵、电机以及鼓风机。据此对关键设备的预防性维修间隔进行优化,SCV系统的全寿命周期统计可用度从90.17%提高到94.93%,总停机时间减少了3478h。分析结果有助于优化SCV系统的维修资源分配,为实现SCV系统长周期稳定运行提供技术支持。 展开更多

关键词 浸没燃烧式气化器(scv) 可靠性、可用性和维护性分析(RAM分析) 关键设备 可用度优化

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浸没燃烧式气化器可靠性与维修优化实验的数字化设计

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作者 王海清 黄志宇 +1 位作者 汪肆杰 王振宇 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2024年第12期199-204,共6页

复杂生产装置的可靠性评估与维修优化,是防止安全事故的重要途径。由于实验场地、模式和资源等限制,相关实验教学在内容和组织形式上均存在诸多局限,难以满足新工科建设对安全专业人才培养的要求。该文以液化天然气(LNG)接收站的核心单... 复杂生产装置的可靠性评估与维修优化,是防止安全事故的重要途径。由于实验场地、模式和资源等限制,相关实验教学在内容和组织形式上均存在诸多局限,难以满足新工科建设对安全专业人才培养的要求。该文以液化天然气(LNG)接收站的核心单元浸没燃烧式气化器(SCV)为实验对象,要求学生在理解LNG接收站工艺流程和SCV设备构造的基础上,首先建立SCV的可靠性框图,并结合可靠性数据库进行失效数据预处理;然后应用AvSim软件对具体故障模式进行模拟,分析系统不可用度、停机时间等参数以识别造成SCV事故的关键影响因素;最后分组独立研讨维修策略的优化,并给出差异化的实验比较结果。该文验证了融合数据驱动和可靠性、可用性与维修性RAM仿真的混合实验模式,通过采用量化分析与软件工具,解决了复杂生产系统的安全实验偏定性、偏宏观管理等问题,同时数字化设计的实验模式,增加了实验教学的工程吸引度和结果的区分度。 展开更多

关键词 新工科安全实验设计 浸没燃烧式气化器 混合实验模式 蒙特卡洛仿真

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基于CFD的浸没燃烧式气化器燃烧器结构优化

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作者 葛宁 杨林春 +4 位作者 候旭光 潘骁骅 周旭 陈星均 王宏帅 《化工设备与管道》 CAS 北大核心 2024年第4期13-18,共6页

浸没燃烧式气化器(SCV)是LNG接收站常用气化器类型之一,具有热效率高、负荷调节响应迅速、不受外界环境温度影响等优点,是LNG接收站冬季天然气调峰保障的关键设备之一。为解决国内某LNG接收站SCV燃烧器在运行过程中底板过热现象,采用计... 浸没燃烧式气化器(SCV)是LNG接收站常用气化器类型之一,具有热效率高、负荷调节响应迅速、不受外界环境温度影响等优点,是LNG接收站冬季天然气调峰保障的关键设备之一。为解决国内某LNG接收站SCV燃烧器在运行过程中底板过热现象,采用计算流体动力学(CFD)方法作为辅助手段对燃烧器进行结构变更的理论验证,基于燃烧器的几何结构,进行不同负荷条件下的数值模拟,再通过Fluent流场分析软件进行计算,重点分析了将燃烧器预混气管延长100 mm后,燃烧器底板温度分布、气流流动路径、速度矢量分布等。计算结果表明:通过CFD方法的分析验证,将燃烧器预混气管延长100 mm能够将高温温度分布向下移动,有效改善底板处温度过热问题,达到设备安全平稳运行的目的,为该类型燃烧器的故障维修提供了良好的经验借鉴。 展开更多

关键词 LNG接收站 浸没燃烧式气化器 燃烧器 CFD 结构优化

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浸没燃烧式气化器的运行特性及优化 被引量：11

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作者 齐超 王博杰 +4 位作者 易冲冲 匡以武 王文 许佳伟 黄宇 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期198-205,共8页

建立了浸没燃烧式气化器(SCV)传热管的传热计算模型,给出了计算流程,并且通过实际运行参数验证了模型的准确性。基于该模型计算分析了某型SCV额定工况时管内外的温升曲线以及传热系数曲线;讨论了LNG流量、入口参数以及壁面污垢热阻对水... 建立了浸没燃烧式气化器(SCV)传热管的传热计算模型,给出了计算流程,并且通过实际运行参数验证了模型的准确性。基于该模型计算分析了某型SCV额定工况时管内外的温升曲线以及传热系数曲线;讨论了LNG流量、入口参数以及壁面污垢热阻对水浴温度的影响;根据计算结果提出了加装管内扰流装置以强化传热,当管内传热强化系数为3.0时可在原结构基础上使水浴温度降低14.8℃,或在水浴温度保持不变的条件下减少23%的传热面积。 展开更多

关键词 LNG气化器 浸没燃烧式气化器 传热 模型 优化 水浴温度

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浸没燃烧式气化器烟气分布器多目标性能优化 被引量：2

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作者 王斯民 段旭东 +2 位作者 林伟翔 彭小成 文键 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期63-68,共6页

对浸没燃烧式气化器烟气分布器进行了模拟计算,结果表明由于速度场和温度场的共同影响,位于烟气分布器总管中间段的各支管内质量流量较低,位于总管前端和末端的各支管内质量流量相对较高。各支管内的质量流量分配不均易形成流动死区,影... 对浸没燃烧式气化器烟气分布器进行了模拟计算,结果表明由于速度场和温度场的共同影响,位于烟气分布器总管中间段的各支管内质量流量较低,位于总管前端和末端的各支管内质量流量相对较高。各支管内的质量流量分配不均易形成流动死区,影响流体与水域的换热性能。对此提出了变支管管径的烟气分布器结构,并基于多目标遗传算法,对烟气分布器支管的结构参数进行优化,在不影响流动性能的情况下使得分配给各支管的质量流量趋于相等。由敏感度分析可知,优化目标对位于烟气分布器总管末端的支管结构参数敏感度较大。优化后的烟气分布器结构相比于原始结构,各支管内质量流量的标准差平均降低10.56%,压降平均降低6.17%。 展开更多

关键词 浸没燃烧式气化器 烟气分布器 均匀度 多目标遗传算法 优化

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LNG浸没燃烧式气化器的传热特性及运行优化 被引量：7

6

作者 王玉娟 李淑一 +4 位作者 陈文杰 唐建峰 李学涛 王冬旭 于笑 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期134-143,共10页

目前国内LNG接收站的大部分浸没燃烧式气化器(SCV)都依赖于进口,其核心技术尚未完全自主掌握,并且SCV传热机理复杂、受操作环境影响大,难以通过现场经验实现深层次的运行优化。为了满足近年来各LNG接收站扩容增产对气化系统设备运行降... 目前国内LNG接收站的大部分浸没燃烧式气化器(SCV)都依赖于进口,其核心技术尚未完全自主掌握,并且SCV传热机理复杂、受操作环境影响大,难以通过现场经验实现深层次的运行优化。为了满足近年来各LNG接收站扩容增产对气化系统设备运行降本增效所提出的需求,对国内某大型LNG接收站气化系统中SCV的传热特性及优化运行进行了研究,采用ANSYS软件建立了贴合实际的SCV模型,研究了不同LNG入口压力、LNG入口速度及水浴温度对SCV传热特性的影响,通过现场试验反馈提出了可行性较高的指导建议。研究结果表明:①LNG及超临界NG的热物性变化对气化传热具有重要的影响;②LNG入口压力越接近临界压力,SCV传热能力越强,建议SCV入口压力控制在7.2~8.0 MPa;③LNG入口速度增大会削弱流体的传热边界层,从而强化传热,建议根据实时外输量要求限制开启最少的SCV台数,增加单台SCV的LNG入口流量,同时限定单台SCV处理流量介于50~180 t/h;④水浴温度过高,对SCV的整体传热是不利的,建议限定单台SCV水浴温度控制在15~25℃。 展开更多

关键词 LNG接收站 浸没燃烧式气化器 传热特性 入口压力 入口速度 水浴温度 运行优化

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液化天然气浸没燃烧式气化器数值模拟方法研究 被引量：13

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作者 粘权鑫 郭少龙 +1 位作者 方文振 陶文铨 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期67-71,114,共6页

为了考察在一定设计尺寸下液化天然气（LNG）浸没燃烧式气化系统的天然气出口温度能否达到生产要求,建立了对整个浸没燃烧式气化器（包含燃烧室、下气管和LNG换热器3部分）中一系列流动和传热的数值计算模型。在燃烧室中,采用灰气体加... 为了考察在一定设计尺寸下液化天然气（LNG）浸没燃烧式气化系统的天然气出口温度能否达到生产要求,建立了对整个浸没燃烧式气化器（包含燃烧室、下气管和LNG换热器3部分）中一系列流动和传热的数值计算模型。在燃烧室中,采用灰气体加权和模型（WSGGM）计算烟气的吸收系数,利用DO模型求解辐射传递方程,并在考虑对流和辐射的混合传热作用下计算出火焰罩的壁面温度以及烟气、二次空气出口的平均温度;在LNG换热器中,对流体物性剧烈变化的管程进行分段处理并采用两相流体模型来模拟壳程中气液两相的流动和传热过程,在分别获得管壳两侧的平均传热系数后用以计算总的换热系数。所获得的管程和壳程对流换热系数和关联式与已有的文献值符合良好。壳程入口气体温度在500~700℃的范围内变动时,壳程出口气体温度与壳程水浴平均温度略微升高,同时壳程水浴湍动能降低,换热系数稍有减小。模拟获得的天然气出口温度可维持在15℃左右,能满足生产需要。 展开更多

关键词 浸没燃烧式气化器 数值模拟 辐射 两相流动 LNG换热器

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浸没燃烧式气化器换热管内跨临界液化天然气的传热特性 被引量：5

8

作者 董文平 任婧杰 +2 位作者 韩昌亮 杜丹 毕明树 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期4378-4384,共7页

浸没燃烧式气化器(SCV)换热热阻主要存在于换热管内部,研究管内跨临界液化天然气(LNG)传热特性对提高设备整体的换热效率具有重要意义。本文建立了能够描述换热管内跨临界LNG流动与传热过程的数值计算模型,分析了换热管内LNG的传热规律... 浸没燃烧式气化器(SCV)换热热阻主要存在于换热管内部,研究管内跨临界液化天然气(LNG)传热特性对提高设备整体的换热效率具有重要意义。本文建立了能够描述换热管内跨临界LNG流动与传热过程的数值计算模型,分析了换热管内LNG的传热规律,获得了入口速度、入口压力和壁面热通量对局部传热系数的影响规律,提出了适用于预测管内跨临界LNG传热特性的量纲为1关联式。结果表明,沿着LNG流动方向,局部流体传热系数先增大后减小,且最大值出现在拟临界温度附近,超临界条件下LNG热物性剧烈变化是引起强化传热的主要原因;在一定范围内,提高入口速度可以有效地强化流体传热能力,局部流体传热系数的最大值主要取决于入口压力,增加壁面热通量会缩短局部流体传热系数达到最大值所需的时间;提出的量纲为1传热关联式平均绝对相对误差为6.53%,且预测值落在±25%相对误差范围内的比例为99.42%。该研究成果可为掌握SCV设计方法和高效运行技术提供参考。 展开更多

关键词 浸没燃烧式气化器 跨临界液化天然气 传热 数值模拟

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LNG浸没燃烧式气化器温度控制系统研究 被引量：6

9

作者 杨朋飞 刘逸飞 张典 《石油与天然气化工》 CAS 北大核心 2018年第6期33-37,共5页

为了解决LNG浸没燃烧式气化器温度控制存在较大滞后的问题,在分析气化器水浴温度特性的基础上,以气化器出口天然气温度为主被控对象,以水浴温度为副被控对象,建立了一种基于串级控制的数学模型。将Smith预估引入串级控制的副回路,将纯... 为了解决LNG浸没燃烧式气化器温度控制存在较大滞后的问题,在分析气化器水浴温度特性的基础上,以气化器出口天然气温度为主被控对象,以水浴温度为副被控对象,建立了一种基于串级控制的数学模型。将Smith预估引入串级控制的副回路,将纯滞后引出副环,在主回路再次进行Smith预估补偿,将系统纯滞后移出主环。仿真结果和实际运行验证了该方案控制效果的有效性。 展开更多

关键词 LNG 浸没燃烧式气化器 串级控制 Smith预估

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浸没燃烧式LNG气化器传热计算初探 被引量：2

10

作者 许婧煊 林文胜 阮斌辉 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第A02期147-152,共6页

对浸没燃烧式LNG气化器(SCV)传热计算方法进行了研究,通过分段计算,校核现有传热计算模型对浸没燃烧式LNG气化器传热计算的适用性。管外传热利用流体横掠管束Zukauskas模型,管内段传热利用Dittus-Boelter模型、Shah (1982)模型、Kandlik... 对浸没燃烧式LNG气化器(SCV)传热计算方法进行了研究,通过分段计算,校核现有传热计算模型对浸没燃烧式LNG气化器传热计算的适用性。管外传热利用流体横掠管束Zukauskas模型,管内段传热利用Dittus-Boelter模型、Shah (1982)模型、Kandlikar(1990)模型和Kew and Cornwell (1997)模型分别进行计算,结果表明,Kandlikar(1990)模型和KewandCornwell(1997)模型对LNG管内沸腾换热的计算结果偏差较小,分别为38.46%和38.33%。 展开更多

关键词 浸没燃烧式气化器 传热 沸腾换热 天然气 气化

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浸没燃烧式气化器运行效率及能耗成本核算 被引量：9

11

作者 焦月明 陈帅 +3 位作者 杨力 周华 王哲 李强 《石油与天然气化工》 CAS CSCD 2014年第5期505-511,共7页

浸没燃烧式气化器(SCV)作为LNG接收站运行成本最高的装置,其运行效率计算和能耗成本核算备受关注。为此,首先以BWRS方程为基础求得SCV入口LNG和出口NG的焓值。然后,在焓值计算基础上,根据正割迭代法确定外输高压天然气经绝热降压后作为... 浸没燃烧式气化器(SCV)作为LNG接收站运行成本最高的装置,其运行效率计算和能耗成本核算备受关注。为此,首先以BWRS方程为基础求得SCV入口LNG和出口NG的焓值。然后,在焓值计算基础上,根据正割迭代法确定外输高压天然气经绝热降压后作为燃料气的温度,以获得燃料气加热器所提供的能耗。之后,计算出燃料气发热量,并根据能量守恒定律求得SCV效率和能耗成本。最后,为了方便LNG接收站使用,将此计算方法设计成一款计算软件以满足其需求;同时,通过实际运行数据对其可靠性进行了验证,并给出了能耗成本核算实例。结果证明,软件能较为准确地计算SCV运行效率和能耗,可为SCV的运行计算提供相应帮助和指导。 展开更多

关键词 浸没燃烧式气化器 LNG接收站 运行效率 能耗成本 核算 BWRS方程 计算软件

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空气热源式气化技术在大型LNG接收终端的应用 被引量：9

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作者 付子航 宋坤 单彤文 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期100-104,135-136,共5页

近年来,空气热源式气化设备和技术(Ambient air-based heating vaporization,AHV)因其具有环境友好、节约能源、可持续利用等优势而在其他国家的新建LNG项目中不断得到实践验证和推行。为此,介绍了AHV的技术特点、分类及其在世界各地的... 近年来,空气热源式气化设备和技术(Ambient air-based heating vaporization,AHV)因其具有环境友好、节约能源、可持续利用等优势而在其他国家的新建LNG项目中不断得到实践验证和推行。为此,介绍了AHV的技术特点、分类及其在世界各地的最新应用情况,并与常规气化技术进行了对比,进而提出了该类技术的应用条件,分析了该技术方案的优缺点。结果认为:①LNG接收终端所处位置具体环境的气象条件(年最低环境温度、湿度、风向和风速、持续时间等)是选择合适的AHV技术的关键因素;②设计空气热源气化系统需要确定它的最低环境温度以及备用热源系统需要热机备用的工况条件;③相对于浸没燃烧式气化器,AHV系统的优势明显,且燃气(电)价格比率越高,其优势越显著;④在不适合采用海水开架式气化技术的条件下,AHV可作为优选方案;⑤在免费海水使用受限、天然气燃烧制热成本高昂的情况下,以空气热源作为气化系统基荷热源是最为便利和直接的选择。为中国规划和设计新建LNG接收终端提供了更为经济和环保的气化技术选项。 展开更多

关键词 液化天然气 空气热源式气化器 环境空气气化器 逆流式冷却塔 管壳式气化器 开架式气化器 浸没燃烧式气化器 中间介质气化器

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