崔 靜

（天津市化工設(shè)計院，天津 300193）

LNG氣化站在工業(yè)生產(chǎn)供氣中的應(yīng)用

崔 靜

（天津市化工設(shè)計院，天津 300193）

LNG氣化站以其諸多優(yōu)勢在工業(yè)生產(chǎn)用氣中得到越來越廣泛的應(yīng)用。本文以內(nèi)蒙古某冶煉廠的LNG氣化站項目為例，研究了LNG氣化站規(guī)模的確定及設(shè)備選型等問題。

液化天然氣；LNG氣化站；工業(yè)用氣

0.引言

2015年11月，國家能源局、發(fā)改委、環(huán)保部等七部委聯(lián)合發(fā)布《燃煤鍋爐節(jié)能環(huán)保綜合提升工程設(shè)施方案》，方案指出“規(guī)劃到2018年，推廣高效鍋爐50萬噸，淘汰落后燃煤鍋爐40萬噸?！蹦壳?，工業(yè)燃煤鍋爐行業(yè)中存在大量低效率、高污染的落后產(chǎn)能，燃煤工業(yè)鍋爐、窯爐為大氣污染排放首要污染源。在環(huán)保重壓下，燃煤工業(yè)鍋爐行業(yè)迎來以燃煤清潔化、替代化為主要技術(shù)路線的節(jié)能減排革命。事實上，在《方案》未出臺前幾年，多個重點城市紛紛提出以燃氣代替燃煤鍋爐市規(guī)劃，以降低區(qū)域的大氣污染物排放。而氣源的保障性及經(jīng)濟性成為工業(yè)用氣的主要問題，與傳統(tǒng)的管道天然氣源相比，液化天然氣（LNG）氣化站的氣源靠LNG槽車運輸具有方便、不受管網(wǎng)限制的特點，不管天然氣管道規(guī)劃發(fā)展狀況如何，LNG都可以作為先期資源首先進入目標市場。本文以內(nèi)蒙古某冶煉廠的LNG氣化站的工程設(shè)計為例，對LNG氣化站在工業(yè)生產(chǎn)供氣中的應(yīng)用進行分析。

1.概況

內(nèi)蒙古某冶煉廠響應(yīng)國家對新型能源政策的倡導(dǎo)，為了進一步改善大氣環(huán)境質(zhì)量，在礦業(yè)率先做出典范，擬將原生產(chǎn)燃料煤改造成天然氣。該冶煉廠改造后高峰小時用氣量為1750Nm3，廠內(nèi)燃燒爐最高用氣壓力為0.6MPa。根據(jù)該冶煉廠需求，建設(shè)LNG氣化站一座。

2.規(guī)模確定

根據(jù)冶煉廠生產(chǎn)情況，該LNG氣化站高峰小時供氣量為1750Nm3，供氣時間按24小時，年供氣天數(shù)按365天計算。站內(nèi)工藝系統(tǒng)的設(shè)計壓力：1.0MPa，最高工作壓力0.85MPa：設(shè)計溫度為-196℃，工作溫度為：-140℃～-162℃。

3.工藝流程

該項目工藝流程采用等壓強制氣化方式，由于冶煉廠要求用氣壓力較高，管道系統(tǒng)的設(shè)計壓力為1.0MPa，因此LNG槽車將液化天然氣運至氣化站后，在卸車臺通過卸車增壓氣化器及潛液泵兩種方式對槽車增壓，利用壓差將LNG輸送至氣化站的低溫LNG儲罐。

從LNG儲罐來的液相LNG，經(jīng)過空溫式氣化器加熱，由液相變?yōu)闅庀?，同時氣化后氣體溫度提升，當空溫式氣化器出口或BOG出口溫度低于5℃時，用電加熱器進行加熱，使出氣溫度達到5℃～15℃，氣化后的天然氣經(jīng)過調(diào)壓計量加臭后為冶煉廠供氣。

4.設(shè)備選型

LNG氣化站內(nèi)主要設(shè)備有LNG低溫儲罐、卸車增壓器及卸車泵、儲罐增壓器、主氣化器、BOG加熱器、EAG加熱器、電加熱器、調(diào)壓計量加臭橇等。

（1）LNG儲罐。該項目建成后的供氣規(guī)模為4.2萬Nm3/d，根據(jù)該地區(qū)LNG供應(yīng)情況，周轉(zhuǎn)天數(shù)按6天計算。站內(nèi)LNG總儲量應(yīng)不小于25.2萬Nm3。該項目LNG儲罐采用目前較為常用的真空粉末絕熱式LNG儲罐，根據(jù)站內(nèi)所需總儲量，經(jīng)過投資和占地面積的比較，采用4臺150m3LNG儲罐。

（2）卸車增壓器及卸車泵。該工程按兩個卸車柱設(shè)計，因此共設(shè)兩臺卸車增壓器，單臺氣化能力為400Nm3/h。兩臺卸車潛液泵，設(shè)計流量20m3/h。卸車時，當槽車中的LNG溫度低于儲罐溫度時，先為儲罐降壓，再用泵卸車。當槽車中的LNG溫度接近或者略高于儲罐溫度時，先用卸車增壓器為槽車增壓，將槽車的壓力增至0.4MPa，再用泵卸車，保證泵出口的壓力達到1.2MPa，由儲罐底部進液。

（3）儲罐增壓器。儲罐增壓器的選擇主要是考慮當儲罐液位較低時，將儲罐內(nèi)氣象空間內(nèi)的壓力在規(guī)定時間內(nèi)由儲罐最低工作壓力（升壓調(diào)壓閥后設(shè)定壓力）升至儲罐最高工作壓力（降壓調(diào)壓閥前壓力）所需要的汽化能力，該工程選擇氣化能力為800Nm3/h的儲罐增壓器2臺。

（4）主氣化器。氣化器一般選用空溫式，該工程下游為工業(yè)用戶，工業(yè)負荷波動大，因此，在氣化器選型計算時，一般都要考慮一個系數(shù)K，根據(jù)燃氣工程設(shè)計手冊，K按照2進行選取。因此選用Q=2000Nm3/h；三臺，兩臺同時使用，另一臺備用切換?？倸饣芰?000Nm3/h，可以滿足供氣要求。

（5）BOG加熱器。氣化站內(nèi)BOG（LNG蒸發(fā)氣）主要來源有儲罐的自然蒸發(fā)、卸車結(jié)束后管路中所產(chǎn)生的BOG、當LNG卸入低于槽車壓力的儲罐時所產(chǎn)生的BOG等，因此，結(jié)合工程實踐，該工程選用800Nm3/h的BOG加熱器1臺。

（6）EAG加熱器。氣化站內(nèi)EAG（放空氣體）主要來源于系統(tǒng)事故狀態(tài)下的天然氣泄放或安全閥超壓釋放。EAG加熱器的加熱能力應(yīng)根據(jù)EAG氣體最大的來源分別計算后確定。結(jié)合工程實踐，本工程選擇1臺500m3/h的EAG加熱器。

（7）電加熱器。為滿足出站天然氣的溫度要求，當空溫式氣化器出口或BOG出口溫度低于5℃時，用電加熱器或水浴式加熱器進行加熱，使出氣溫度達到5℃～15℃。其中電加熱器的介質(zhì)又分為水和導(dǎo)熱油式，由于該工程所在地區(qū)極端最低氣溫為-42℃，因此選用導(dǎo)熱油為介質(zhì)的電加熱器1臺，加熱能力4000m3/h。

（8）調(diào)壓計量加臭橇。該工程采用橇裝調(diào)壓計量加臭裝置一套，橇內(nèi)分為調(diào)壓區(qū)、計量區(qū)及加臭區(qū)，調(diào)壓區(qū)包括BOG調(diào)壓和主氣化器調(diào)壓。每路設(shè)置一個Y型過濾器、一個自力式調(diào)壓器及兩個連接前后管段的球閥，每路一開一備。計量區(qū)設(shè)置一開一備兩路計量，每路設(shè)置一臺渦輪流量計和兩個連接前后管段的球閥。加臭裝置以隔膜式計量泵為動力，根據(jù)流量信號將四氫塞吩注入燃氣管道中。調(diào)壓計量加臭橇出橇壓力為0.6MPa，設(shè)計流量4000m3/h。

結(jié)語

工業(yè)用戶的用氣壓力、流量、波動等變化較大，因此供應(yīng)工業(yè)用戶的LNG氣化站應(yīng)根據(jù)下游用戶特點進行系統(tǒng)設(shè)計。文中舉例工程現(xiàn)已運行，運行效果良好。經(jīng)過現(xiàn)場運行情況分析，在南方和風力較小的地區(qū)，LNG氣化器的設(shè)計流量系數(shù)建議按2～3倍計算，換熱效果更良好。

［1］嚴銘卿.燃氣工程設(shè)計手冊［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008：661-677.

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