Für ausgewählte Hochdruck- oder Tieftemperaturanwendungen in FLNG-Anlagen kann ein gedruckter Leiterplatten-Wärmetauscher (PCHE) in Betracht gezogen werden, wenn Kompaktheit und Gewicht eine wichtige Rolle spielen. Die Auswahl hängt weiterhin von der Reinheit des Fluids, dem Phasenverhalten, dem Druckverlust und den Betriebstransienten ab. PCHE ist eine anwendungsspezifische Option und kein universeller Ersatz für jeden Wärmetauscher an Bord.
FLNG-Anlagen integrieren Erdgasaufbereitung, Verflüssigung, Speicherung und Verladung. Die Vorbehandlung entfernt Verunreinigungen gemäß den Anforderungen des nachfolgenden Prozesses. Verschiedene Aufbereitungsschritte dienen der Entfernung von sauren Gasen, Wasser und anderen Verunreinigungen; ihre Spezifikationen müssen sich aus dem gewählten Prozessdesign ergeben.
Verflüssigungsprozesse, Kompressorkühlung und Verdampfungsgasaufbereitung erfordern unterschiedliche Fluid- und Temperaturprofile. Eine FLNG-Anlage unterscheidet sich auch von einer FSRU, deren Hauptaufgabe die LNG-Speicherung und -Regasifizierung ist. Beide sollten nicht als ein und dasselbe Prozesspaket betrachtet werden.
| Prozessposition | Möglicher Grund, PCHE in Betracht zu ziehen | Wichtige Bedingung für die Lösung |
|---|---|---|
| Kühlung von Reingaskompressoren | Hochdruckbetrieb innerhalb eines eingeschränkten Moduls | Kondensatbehandlung, vorgelagerte Abscheidung und Druckverlust |
| Austausch ausgewählter kryogener Prozesse | Kompakte Wärmeübertragungsfläche und Druckfähigkeit | Validierte Temperaturprofile, Phasenverteilung und thermische Spannung |
| Verdampfungsgasaufbereitung | Integration einer definierten Gaskühl- oder Heizleistung | Tatsächliche Zusammensetzung, Druck, Phasenübergang und Betriebsbereich |
| Brenngas oder andere Gasheizungsdienste | Kompakte Geräte mit projektspezifischer thermischer Auslegung | Mindestanforderungen an Temperatur, Regelung und Übergangsverhalten |
Die Haupttechnologie für den Verflüssigungswärmetauscher wird als Teil des Gesamtprozesspakets ausgewählt. Jede geplante PCHE-Leistung sollte durch die entsprechenden thermischen, hydraulischen und mechanischen Validierungen belegt sein, insbesondere bei Zweiphasenströmung.
Dergedruckter Leiterplatten-Wärmetauscher (PCHE)Es werden diffusionsgebundene Kanäle verwendet, die nicht als einzelne Platten geöffnet werden können. Der verfügbare Durchfluss muss hinsichtlich Partikelmitführung, Flüssigkeiten, Ablagerungen und jeglicher Frostgefahr unter Störbedingungen überprüft werden.
Vor der Spezifizierung eines kompakten Gaskühlers muss die Rolle der Einlassabscheidung und -filtration geklärt werden. Falls Meerwasser als Wärmesenke dient, ist zu prüfen, ob ein geregelter Zwischenkreislauf geeignet ist. Eine direkte Meerwasserexposition ist ohne Prüfung der Materialien, der Ablagerungsgefahr und der Schutzmaßnahmen nicht durch ein allgemeines Anwendungsetikett abgedeckt.
Kryogene Ströme und Mischfluide können stark unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Bei der Auslegung muss die Temperaturangleichung im gesamten Wärmetauscher sowie die Verteilung jeglicher Zweiphasenströmung berücksichtigt werden. Die Angleichung der nominalen Ein- und Austrittstemperaturen reicht nicht aus, um nachzuweisen, dass in jedem Bereich des Wärmetauschers eine akzeptable Temperaturangleichung oder ein akzeptabler Spannungszustand herrscht.
Anfahren, Abkühlen, Aufwärmen, Notabschaltung und Druckentlastung können anspruchsvolle Kombinationen von Druck- und Temperaturdifferenzen erzeugen. Berücksichtigen Sie die vorgegebenen Betriebszyklen und Übergangsgrenzen bei der Auslegung der Anlage.
Vergleichen Sie Trocken- und Betriebsgewicht, Verteiler, Isolierung, Träger, Filterpakete und den Umfang der Wartungs- und Ausbauarbeiten. Ein kompakter Kern beseitigt diese Schnittstellen nicht. Modulzugang und Austauschlogistik sind besonders wichtig, wenn Kanäle nicht mechanisch geöffnet werden können.
Geben Sie die Zusammensetzung beider Ströme, die Phasenzustände, die Lastfälle, die Druckverlustzuschläge und die vollständige Druck-Temperatur-Kennlinie an. Ergänzen Sie gegebenenfalls die Behälteranordnung, Anforderungen an Bewegung oder Abstützung, den gewünschten Inspektionsumfang und die vom Prozessplaner erstellten Transientenfälle.
Die veröffentlichten Grenzwerte der Produktfamilie sind für eine erste Prüfung nützlich. Die Auslegung der gelieferten Anlage und die validierten Betriebsfälle entscheiden darüber, ob die vorgeschlagene PCHE für den tatsächlichen FLNG-Einsatz geeignet ist.
Überprüfung einer definierten Wärmeübertragungsleistung für FLNG →
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