LNG燃?xì)夤こ淘O(shè)備選型

費(fèi)春明

杭州港華燃?xì)庥邢薰?浙江 杭州 311100

液化天然氣(LNG)主要是指從氣田中開采出來的天然氣，經(jīng)過一定的脫重?zé)N類、脫水以及脫硫等過程，再經(jīng)過一定的液化、膨脹和壓縮等等而得到的低溫液體。在天然氣的所有儲(chǔ)運(yùn)形式中，LNG形式比較獨(dú)特，它具有以下三方面的優(yōu)勢:首先是能夠回收邊遠(yuǎn)地區(qū)的天然氣，其次是能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送，最后是能夠有效降低天然氣的儲(chǔ)存成本。LNG氣化站的工藝系統(tǒng)非常復(fù)雜，內(nèi)在地包含了氣化加熱系統(tǒng)，儲(chǔ)存增壓系統(tǒng)，回收加熱系統(tǒng)，天然氣計(jì)量出站系統(tǒng)等等。我們針對LNG氣化站工藝系統(tǒng)進(jìn)行了全面分析，給出了優(yōu)化改進(jìn)的方案，在該氣化站的不斷合理化和規(guī)范化過程中起到了一定的促進(jìn)作用。

1 工藝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在將LNG運(yùn)送至氣化站過程中一般使用低溫的LNG槽車，這種類型的槽車儲(chǔ)罐可以通過增壓汽化器來增壓，使儲(chǔ)罐壓力不斷升高。這樣一來氣化站儲(chǔ)罐和槽車儲(chǔ)罐之間的壓力便會(huì)存在一定的差異，充分利用這種壓差，經(jīng)過卸車管道，使得LNG順利壓入站內(nèi)低溫儲(chǔ)罐內(nèi)。在此過程中工作壓力也主要通過站內(nèi)儲(chǔ)罐借助該增壓器來獲得，具體過程是產(chǎn)生的壓力將罐內(nèi)LNG通過出液管道送入氣化系統(tǒng)，在汽化環(huán)境中相變升溫，假如汽化之后的溫度過低，我們一般通過水浴加熱方式將其溫度進(jìn)行提升，此時(shí)應(yīng)當(dāng)通過出站調(diào)壓器將壓力降低到標(biāo)準(zhǔn)值，再通過計(jì)量和加臭系統(tǒng)之后順利進(jìn)入城市然氣管網(wǎng)系統(tǒng)。

再經(jīng)出站調(diào)壓器將壓力降到指定值 ，通過計(jì)量和加臭系統(tǒng)后進(jìn)入城市燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)。

在研究過程中，總結(jié)了多個(gè)LNG氣化站的工程實(shí)例設(shè)計(jì)以及相關(guān)運(yùn)行分析，專門對其運(yùn)行過程中存在的一些問題進(jìn)行了探討，針對相關(guān)的工作原理和工藝系統(tǒng)給出了一些建設(shè)性意見。

1.1 加熱系統(tǒng)

在LNG氣化器的氣化作用下，液化天然氣變?yōu)闅怏w，然而在具體氣化過程中，氣體的溫度和所處環(huán)境中的汽化器類型，換熱效率以及溫度等等各種因素有著非常緊密的聯(lián)系。LNG氣化加熱系統(tǒng)所包含的部件非常多。典型的有低溫截止閥，緊急切斷閥以及安全放散管等等。不僅如此，汽化器的類型也非常的繁多。然而目前城市用戶管輸天然氣作過程中一般選擇空溫式氣化器。在此運(yùn)輸過程中，液化天然氣之所以能夠達(dá)到汽化目的，主要是歸因于天然氣通過自然對流換熱方式吸收空氣中的熱量而形成的，這種汽化器不會(huì)對環(huán)境造成任何污染，耗能低，運(yùn)輸過程中能夠節(jié)約經(jīng)費(fèi)，不僅如此，在后期的維護(hù)過程中也比較節(jié)能。

1.2 BOG回收加熱系統(tǒng)的優(yōu)化方案

在BOG匯總過程中與LNG氣化回收站的狀態(tài)是一致的，一般來說都處在高壓低溫的狀態(tài)中，但是天然氣經(jīng)過網(wǎng)管進(jìn)行運(yùn)輸?shù)倪^程中，不論是對溫度還是壓力都有一定的要求，所以在運(yùn)送過程中一定要注意降壓和加熱處理，才能保證順利進(jìn)入輸送過程，給客戶帶來更好的體驗(yàn)。在對城市氣化站進(jìn)行調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)一般情況下晚間十點(diǎn)到第二天早上五點(diǎn)為不用器階段，在這一階段，輸送管輸送要求與BOG氣體的壓力保持一致，在這一計(jì)算過程中，涉及到了LNG低溫儲(chǔ)罐的蒸發(fā)率計(jì)算，才能保證BOG氣體的溫度壓力值，通過這一現(xiàn)象我們可以充分說明就整個(gè)系統(tǒng)而言，BOG的儲(chǔ)存罐似乎可有可無。所以我們經(jīng)過討論之后，認(rèn)為應(yīng)當(dāng)將LNG氣化站中的BOG存儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)取消。

1.3 放散系統(tǒng)的優(yōu)化方案

常溫放散系統(tǒng)以及低溫放散系統(tǒng)共同組成了放散系統(tǒng)的兩大部分。對于常溫放散系統(tǒng)來說，主要由阻火器、安全閥、放散塔以及長溫天然氣管道組成。在此過程中放散過程可以大致分為以下幾個(gè)流程:進(jìn)入空溫式氣化器——進(jìn)入水浴式加熱器——計(jì)量調(diào)壓——加臭撬內(nèi)放空長壓天然氣有道放散總管部匯集——放散到空氣中。在LNG氣化站那放散出一定的低溫天然氣是我們所謂的低溫放散系統(tǒng)。主要來源于以下幾個(gè)系統(tǒng): LNG 裝卸系統(tǒng)、LNG 儲(chǔ)存增壓系統(tǒng)、LNG 裝瓶系統(tǒng)和LNG 氣化加熱系統(tǒng)等。整個(gè)過程中，應(yīng)當(dāng)首先利用EAC加熱器升溫至常溫，再將阻火器進(jìn)行接入，通過放散塔高點(diǎn)放散到空氣中。在這一過程中，又內(nèi)在地包含了LNG低溫儲(chǔ)罐安全放散系統(tǒng)，它的安全性比較高，因此我們又把它命名為安全放散系統(tǒng)。具體的工作流程為:將儲(chǔ)罐內(nèi)的壓力升高至定值——打開低溫儲(chǔ)罐減壓閥門。倘若在此過程中閥門沒有自動(dòng)打開，壓力便會(huì)不斷加大，直到報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警人為發(fā)現(xiàn)后手動(dòng)操作，假如手動(dòng)操作仍然失敗，安全閥門便會(huì)進(jìn)行工作，從而達(dá)到降低儲(chǔ)罐壓力的目的，這樣一來保障了儲(chǔ)罐的安全運(yùn)輸。對于放單出來的氣體處理的方式依然是在低溫放散系統(tǒng)中進(jìn)行。氣化站內(nèi)產(chǎn)生的一些天然氣，假如沒有經(jīng)過處理直接放散到空氣中，便會(huì)帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染，所以我們經(jīng)過討論之后決定，用水浴式加熱器來代替EAC加熱器。水浴加熱器可以將低溫天然氣變成常溫天然氣，和一個(gè)小型鍋爐裝置進(jìn)行燃燒放熱， 此時(shí)水的熱內(nèi)便由天然氣的內(nèi)能進(jìn)行轉(zhuǎn)化。在此過程中有效地節(jié)約了資金投資，并且能夠?qū)δ茉催M(jìn)行進(jìn)一步高效利用，達(dá)到了保護(hù)環(huán)境的目的，可以說是一舉多得。

2 主設(shè)備選型

2.1 氣化器選型

LNG汽化器又叫做LNG加熱器是LNG氣化站內(nèi)最重要的汽化器類型。氣化器所包含的類型非常多，按照用途來分可以包括供氣型和增壓型兩種。增壓型汽化器等同于增壓器，與增壓器的用途一致。供氣型化器相對來說規(guī)模較大，高度達(dá)到了20米左右，氣化量為 50～8000Nm3/h，大量的LNG在此過程中被氣化，同時(shí)還能夠保證長距離的輸送。假如按照使用途徑來分，可以包括供氣型和增壓型兩種。按照熱介質(zhì)進(jìn)行分類，包括了水浴式、土壤源氏和控溫式三種?，F(xiàn)如今在人們的生產(chǎn)生活中生活污水非常常見，經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，即使是在寒冷的冬季，生活污水的溫度也高于8℃，所以我們認(rèn)為對于水浴汽化器來說是將污水不斷優(yōu)化的最有效的途徑。在天然氣氣化過程中可以充分利用生活污水的溫度，提升熱能使用率，使熱能得到了進(jìn)一步的利用，在長期用書過程中，即使是最寒冷的地方，也能夠保證其溫度大于0℃。因此我們認(rèn)為在對氣化器選型過程中，應(yīng)當(dāng)將污水的利用考慮在內(nèi)，保障天然氣的安全輸送，同時(shí)提升廢物利用率，這也是浴室汽化器的優(yōu)勢，并且與空氣相比擁有更好的換熱效果。在我們?nèi)祟惿a(chǎn)生活的環(huán)境中，生活污水存在非常普遍，為污水源氣化器的進(jìn)一步完善和發(fā)展提供了前提條件。

2.2 儲(chǔ)罐選型

一般情況下儲(chǔ)罐容積確定了LNG儲(chǔ)罐的類型。對于儲(chǔ)罐容積的大小來說，主要的決定因素有運(yùn)輸距離，運(yùn)輸方式以及氣化站規(guī)模等等。經(jīng)過實(shí)際調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，50～150m3壓力儲(chǔ)罐一般儲(chǔ)存規(guī)模在1000m3以下；儲(chǔ)存規(guī)模在 1000-3500m3的 LNG 氣化站，通常采用子母罐形式；儲(chǔ)存規(guī)模大于3500m3以上的LNG氣化站，通常采取的形式為常壓儲(chǔ)罐。具體每一種儲(chǔ)罐存儲(chǔ)形式的優(yōu)勢和缺陷見表一。針對專門供應(yīng)城市用氣的LNG儲(chǔ)罐來說，相對應(yīng)的容積一般為高分供氣月日量的三倍及以上。

3 結(jié)語

LNG作為21世紀(jì)的一種新能源，在具體的使用過程中不會(huì)對環(huán)境帶來任何污染，并且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，發(fā)展前景非常廣闊。隨著LNG氣化站的不斷完善和發(fā)展，相關(guān)的工藝，系統(tǒng)優(yōu)化和設(shè)備選型顯得尤為重要。只有保證主控設(shè)備的合理性，工藝系統(tǒng)的優(yōu)化性才能使得LNG氣化站發(fā)展越來越完美從而為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，促進(jìn)人類社會(huì)的全面發(fā)展。