一种空温式组合型LNG气化系统及气化方法技术领域
本发明涉及一种LNG气化装置，尤其是一种空温式组合型LNG气化系统，同时给出
相应的气化方法，属于天然气应用技术领域。
背景技术
液化天然气（简称LNG）主要成分为甲烷，是一种优质、高效、清洁的能源和化工原
料。传统空温式气化器均是将空气与低温LNG直接换热，结果很容易造成换热管外壁结霜。
中间介质气化是目前LNG接收站常用的气化方式。检索可知，发明专利CN201110333054.6公
开了一种利用中间介质使液化天然气汽化的系统和方法，该气化系统包含相互贯通的上部
腔体和下部腔体，利用中间介质的汽化潜热对液化天然气加热，中间介质冷凝进入下部腔
体，再次被加热，形成循环。用于加热中间介质的流体通常为海水或常温水，如使用海水则
设备的使用区域限制在海边；如使用常温水加热，被冷却后的水需要使用大型的加热设备
进行再次加热，否则会资源浪费；且水温受天气影响较大，冬季易结冰；再者，无论使用海水
或常温水均需大量的动能，上述原因均会导致装置结构复杂、投资成本增加。
此外中国实用新型专利CN202770260U公开了一种开架式天然气汽化装置，由分配
器和换热管束组成，换热管为星型套管，具有防止结冰的功能，但这种结构造成了换热管束
长度增加，且由于热源只有海水，因此该型式的气化器使用场所限制在海边。另一中国实用
新型专利CN202834735U公开了一种中间介质气化器，由三个功能不同的换热器集成在一个
大设备中，其结构紧凑，气化量大。但该气化器结构复杂，工艺要求高，制造、维护和运输的
难度较大。中国发明专利CN1793715A公开了一种空温式气化器，将上游NG（气态天然气）与
低温LNG混合后再进入气化器升至常温，避免了低温LNG直接与空气接触，但是该气化器只
是将NG进行升温，并没有起到气化LNG的作用。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的缺点，提出一种不仅制造、维护方
便，并且无需热源设备的空温式组合型LNG气化系统，同时给出相应的气化方法，从而可以
在保证LNG气化效率的同时，因节能环保、应用场合不受限制，而得以切实推广应用。
为了达到以上目的，本发明的空温式组合型LNG气化系统包括分别具有管程和壳
程的第一、第二、第三换热器，所述第三换热器的管程进口管路装有受控于第三换热器管程
入口液态天然气温度的第一泵，所述第三换热器的管程出口管路通过第一换热器的管程入
口后由第一换热器的管程出口接液态天然气气化输出管路；所述第三换热器的壳程出口引
出管路经受控于第二换热器管程入口液态丙烷温度的第二泵接第二换热器的管程入口，所
述第二换热器的管程出口引出气态丙烷管路接第三换热器的壳程入口，形成回环热交换管
路；所述第一换热器的壳程入口和第二换热器的壳程入口分别接第一风机和第二风机的出
风口，所述第一换热器的壳程出口和第二换热器的壳程出口分别接大气。
本发明相应的气化方法包括：
借助第一泵将液态天然气输入第三换热器管程，控制其输入流量150000—190000 kg/
h、压力5.5—6.5 Mpa，初步气化后再经第一换热器后充分气化输出；
借助第二泵将液态丙烷输入第二换热器管程，控制其输入流量300000—500000kg/h、
压力0.2—0.5Mpa；将第二换热器管程输出的气态丙烷输入第三换热器的壳程，通过与液态
天然气热交换液化后返回第二泵；
借助第一风机将空气输入第一换热器的壳程，空气流速控制在300—500m3/s，与初步
气化的天然气热交换使其充分气化；
借助第二风机将空气输入第二换热器的壳程，空气流速控制在以2000—2500m3/s，与
液态丙烷热交换使其气化。
不难理解，与现有技术相比，本发明有如下有益效果：
1、完全使用空气作为热源，无需辅助加热设备。
2、由于空气来源广泛，因此本方明使用范围无论海边、内陆均可。
3、使用丙烷作为中间介质，热源介质空气不直接接触低温液态天然气，避免了管
路外壁结冰。
4、二个串联换热器分布气化，确保-35℃的液态天然气充分气化为-5℃以上的天
然气输出。
5、便于运输和维护，可根据现场情况灵活安装。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一个实施例的系统构成简图。
图2为图1实施例的设备布置简图。
其中：第一换热器Y、第二换热器E、第三换热器S、第一泵1、第一变频电机2、第一压
力变送器3、第三换热器壳程出口4、第三换热器管程入口5、第三换热器管程出口管路6、第
三换热器壳程入口7、第一换热器壳程出口8、第一换热器管程入口9、天然气气化输出管路
10、第一换热器壳程入口11、第一风机12、第二风机13、第二换热器管程出口14、第二换热器
壳程入口15、第二换热器壳程出口16、第二换热器管程入口17、第二压力变送器18、第二变
频电机19、第二泵20。
具体实施方式
实施例一
本实施例的空温式组合型LNG气化系统如图1所示，包括分别具有管程和壳程的第一、
第二、第三换热器Y、E、S，其中第三换热器S的管程进口管路装有受控于第三换热器S管程入
口5液态天然气温度的第一泵1以及响应液态天然气温度的第一压力变送器3，第三换热器S
的管程出口管路6通过第一换热器Y的管程入口9后由第一换热器Y的管程出口10接液态天
然气气化输出管路。第一压力变送器的控制输出端接驱动第一泵1的第一变频电机2受控
端，因此可以方便地实现控制液态天然气的输入流量150000—190000 kg/h、压力5.5—6.5
Mpa，使之经第三换热器S初步气化后再经第一换热器Y后充分气化输出。
第三换热器S的壳程出口4引出管路经受控于第二换热器E管程入口17液态丙烷温
度的第二泵20接第二换热器E管程入口17，第二换热器E的管程出口14引出气态丙烷管路14
接第三换热器S的壳程入口7，形成回环热交换管路。第三换热器的壳程出口4引出管路还装
有响应液态丙烷温度的第二压力变送器18，该第二压力变送器的控制输出端接驱动第二泵
20的第二变频电机19受控端，因此可以方便地实现控制液态丙烷输入第二换热器E管程的
流量300000—500000kg/h、压力0.2—0.5Mpa，使之经第二换热器E管程输出气态丙烷，再进
入第三换热器S的壳程，通过与液态天然气热交换液化后返回第二泵20。
第一换热器Y的壳程入口11接第一风机12的出风口，第一换热器Y的壳程出口8接
大气。因此可以借助第一风机12将空气输入第一换热器Y的壳程，空气流速实际控制在
300—500m3/s，与初步气化的天然气热交换使其充分气化。
第二换热器E的壳程入口15接第二风机13的出风口，第二换热器E的壳程出口16接
大气。因此可以借助第二风机将空气输入第二换热器的壳程，空气流速实际控制在以
2000—2500m3/ s，与液态丙烷热交换使其气化。
实际运行如图2所示，-170—-160℃的LNG以150000—190000 kg/h的流量进入并
通过作为第三热交换器的管壳式热交换器的管程入口进入其管程，管程的操控压力为
5.5—6.5Mpa，LNG被气化为温度约为-35—-30℃的NG，NG从管程出口进入实质为空温式气
化器的第一热交换器的管内，管内操作压力仍为5.5—6.5Mpa，经空气加热后，NG的温度达
到-5℃以上，从该空温式气化器出口离开输送到指定地点。该管壳式热交换器的壳程用碳
钢制作，换热管为奥氏体不锈钢翅片管。
第三热交换器的壳程为饱和丙烷气体，操作压力为0.2—0.5Mpa，丙烷蒸汽的流量
为300000—500000kg/h，丙烷气体被冷凝后通过其壳程的出口离开该管壳式热交换器，被
第二泵压缩增压后进入实质也为空温式气化器的第二热交换器的管内，操作压力仍然为
0.2—0.5Mpa，经空气加热后，丙烷被气化，从该空温式气化器的出口回到管壳式热交换器
壳程入口，进行下一循环的换热。作为第一、第二热交换器的空温式气化器，其换热管均为
碳钢基管外附铝翅片的高翅片换热管。
以当地气温10℃以下、空气出口温度大于-4℃进行设计，作为第二热交换器的空
温式气化器的尺寸为35000×2700×100 mm，配备的风扇总风量约为2000—2500m3/s，电机
总功率为8.2—8.8kW；作为第一热交换器的空温式气化器的尺寸为20000×6000×200 mm，
配备的风扇总风量约为300—500m3/s，电机总功率小于1kW。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形
成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。