浅谈LPG船蒸发气再液化系统及相关设备修理研究

浅谈LPG船蒸发气再液化系统及相关设备修理研究
发布时间：2022-01-06T03:23:04.060Z 来源：《中国科技人才》2021年第23期作者：吴钧[导读] 包括丙烯和丁烯及乙烯，还有一些化工产品，依据载运各种气体的不同液化条件而分为全压式(装载量较小)、半冷半压式(装载量较大)和全冷式(装载量大)。

上海中远船务工程有限公司上海 200231
摘要：随着世界石油气工业的发展以及经济发达地区能源供需矛盾日趋紧张，石油气国际贸易日益频繁，液化石油气体燃料运输船的需求不断增长，液化石油气（Liquefied petroleum gas，简称LPG）船（简称LPG船）主要运输以丙烷和丁烷为主要成份的石油碳氢化合物或两者混合气，包括丙烯和丁烯及乙烯，还有一些化工产品，依据载运各种气体的不同液化条件而分为全压式(装载量较小)、半冷半压式(装载量较大)和全冷式(装载量大)。

关键词：石油气工业；液化石油气；LPG运输船
引言
在修船市场日益竞争激烈的今天，修理高附加值特种船和改装，是上海中远船务的特色，有较明显的建树，至今已修理累计承接58艘LPG船。

蒸发气体再液化系统作为LPG船重要的系统之一，了解掌握熟悉该系统的工作原理及设备，对于修理LPG船再液化系统有着重要的帮助。

1蒸发气体（BOG）再液化需求产生的背景 1.1蒸发气体（BOG）产生的原因
船运LPG的一个最大的问题就是在航运过程中液货的气化，在海运过程中由于受外界环境热量的侵入，卸货时液货罐内液下泵运行时部分机械能转化为热能，都会使罐内的LPG有一定程度的升温,由于液货是低压储存，就会有液货不间断的气化产生闪蒸气，即BOG(Boil Off-Gas )气体。

1.2蒸发气体（BOG）的危害及BOG再液化的意义
因BOG气体的不断产生会导致货舱压力的升高，过高的液货舱压力会破坏液货舱的结构，对其维护系统造成危险.目前随着运输船只的增大，油气资源价格走高，无论是运营商从经济角度考虑还是从全球节约油气资源角度考虑，BOG的回收都有着十分重要的意义。

船运过程中BOG回收的最有效和理想的方法就是将其再液化返回液货罐，BOG的再液化技术将因液罐漏热而汽化的蒸发气重新液化成温度较低的LPG后返回液货罐，这样既控制了液货罐的压力，又降低了液货罐内的液货的温度，使液货能再较低的压力下进行运输，能够降低液货舱壁的厚度，从而降低船舶的建造成本，既可以避免放空污染的问题，也可以最大限度的运输货物,提高货物运输的经济性。

1.3 再液化装置基本要求
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。

3蒸发气体（BOG）再液化装置的基本类型及原理介绍 3.1单级压缩制冷循环
压缩机将BOG从液货舱中抽出并压缩，然后送往冷凝器被冷凝，冷凝的液体经过膨胀阀返回液货舱中，这种类型再液化装置适用于低温压力式液化气船。

3.2 双级压缩制冷循环
I级压缩机将通过气液分离器的BOG抽出并压缩，I级压缩后的气体经过中间冷却器的降温后，再次被II级压缩机抽入压缩，压缩后的气体通过海水冷凝器形成冷凝液，冷凝液在输送回液货舱前一部分冷凝液通过膨胀阀形成气液混合物，用做中间冷却器的冷源；而另一部分冷凝液则流入中间冷却器进行进一步的换热冷却，形成过冷液体在通过膨胀阀回流至液货舱。

此类再液化装置制冷的温度低，适用于低温式液化气船。

3.3复叠式制冷循环
复叠式制冷是采用低温制冷剂（如R22，R23,丙烷等）来冷却液化气体，通常低温制冷剂在常温下无法冷凝成液体，而采用低温制冷剂的制冷装置，虽然能够制取很低的温度，但不能单独的工作，需要有另一台制冷装置与之联合运行，为低温制冷剂循环的冷凝过程提供冷源，降低冷凝温度和压力。

4 再液化装置相关设备的组成及可能的故障排除
以我公司2018年修理过的卢布拉姆号（5340m3乙烯/氨水/氯乙烯/LPG多用途低温压力式液化气船）为参考例子，该船舶入GL船级社，该船是采用复叠式制冷循环再液化装置进行BOG再液化（丙烯作为制冷剂），该再液化装置主要由如下设备构成：货物压缩机，吸入分离器，LPG 冷凝器\乙烯冷却器，冷凝液收集器，制冷剂压缩机，制冷剂储藏柜，液压控制快关阀系统等。

4.1再液化系统内相关常见故障及排除：
1: 制冷剂不足或者有泄漏;管路有堵塞;膨胀阀流量过大或过小或损坏
解决方案：检查制冷剂是否有泄漏并补充制冷剂，更换被堵部件,调整或更换膨胀阀。

2: 排气压力过高，一般原因是冷却水量不足或水温过高，冷凝器水管积垢过厚导致影响冷凝效果。

解决方案：增加冷却器的供水量，清洗冷凝器中的积垢
3:吸气压力过低，一般原因是制冷系统中制冷剂不足或者膨胀阀损坏。

解决方案：检查制冷剂是否有泄漏并补充制冷剂或更换膨胀阀。

4.2再液化装置主要设备的修理研究（压缩机和冷凝器）
4.2.1 活塞式货物压缩机的修理工艺
对空压机整机或主要零部件的修理，应向船方了解机器的使用情况及存在的问题，必要时要进行修理前试验，包括在机组全负荷工况下进行运转试验和充气试验，检查机组修理前的技术状况，包括试验中出现的故障和异常情况，应做好记录。

请船方人员协助拉掉空压机电源并挂上禁用警示牌（如情况允许还应拆下电源保险丝）,关掉有关的水、气阀件；空压机在解体前应将气压放空；备好相关的拆卸工具，保证场地的洁净。

机组零部件拆卸应按先总成后零件再组件的顺序进行，并采取有效方法将所有零件清洗。

然后对零部件进行检测并做好记录。

检查气缸（缸套）、缸盖、活塞、活塞销、活塞环、连杆、连杆螺栓、曲轴及各轴承、进排气阀组等有无变形、腐蚀、磨损、机械损伤、裂纹等缺陷。

检查机体和曲轴箱上有无裂纹。

必要时对曲轴、连杆螺栓、活塞销进行无损探伤。

测量气缸和活塞、活塞环、缸盖及轴承等处的配合安装间隙，并作好测量记录。

气缸、缸盖、冷却器、气水分离器等受压腔室清洗后应进行液压试验。

气缸和活塞的安装间隙应符合厂家说明书数据的要求，当超过使用极限时，应更换活塞或缸套，或两者都换新。

4.2.2 管壳式冷凝器/冷却器的修理
检修的冷凝器、蒸发器的冷却水一侧应进行手工清洗或化学清洗去除污垢，提高其换热性能。

冷凝器、蒸发器如发现渗漏可采取扩管、焊接、局部堵塞方法修复或换新。

在无法修复的情况下，可采用将漏的管子闷死，但闷住的管子数以不超过单个水流程管子总数的10%为宜。

闷管子的闷头应采用耐氟材料，如紫铜、耐氟塑料等。

检修清洗后的冷凝器、蒸发器应进行气压试验，试验用氮气及其它惰性气体进行，试验压力见表3。

试验方法是将试验的冷凝器或蒸发器充氮气，加压后浸入清水池中，5min无气泡产生为合格。

如不具备放入清水池条件，也允许采用肥皂液等检查是否泄漏。

用以换新的零部件的材料应与原设备的要求一致。

焊接所用材料的化学成分应与母材相同，且强度不得低于母材。

筒体内表面的局部腐蚀，可采用焊接、粘合剂填补方法修理。

修补前应将腐蚀表面清除干净，焊缝的裂纹应铲除后再焊补。

修补后表面应光顺，严重腐蚀使壁厚减薄超过原厚度的20%时，应予换新。

水室、端盖及水室端有裂纹，严重腐蚀等缺陷，或壁厚减薄超过原厚度25%，及分流隔板的厚度减薄超过原厚度25%时均应换新。

所有的密封件，原则上修理时均应予以换新。

结束语
随着当下时代的不断发展和进步，各国国际间的贸易剧增，对清洁能源的需求量也越来越大，中国等远东国家进口LPG/LNG的进口量按年均1%的年平均增幅保持增长，LPG船的修理市场前景广阔，对我厂是个不小的机遇和挑战，迫切需要掌握LPG船修理的核心技术。

参考文献：
[1] 中国船级社。

钢制海船入籍规范[M] 北京人民交通出版社。

[2] 韩景宝 . 液化石油气(LPG)运输船的建造与修理 [J]. 2009,9(5):7-118-06501-5。