LNG氣化站在供熱站鍋爐房供氣中的應(yīng)用

曹翠華

摘 要：隨著CNG價(jià)格優(yōu)勢的減弱，LNG市場競爭越發(fā)激烈，煤改燃在全國范圍內(nèi)的實(shí)施，LNG氣化站在供熱站鍋爐房供氣中得到了廣泛的應(yīng)用。本文以河北省某供熱站鍋爐房煤改燃的LNG氣化站項(xiàng)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。

關(guān)鍵詞：液化天然氣；LNG氣化站；煤改燃；鍋爐房供氣

中圖分類號：TU996 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0.引言

隨著近年來我國空氣質(zhì)量的不斷惡化，2015年國家能源局、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)置方案》，目前我國存在大量的燃煤鍋爐，重壓下燃煤鍋爐迎來了以煤清潔化、替代化為主要技術(shù)路線的節(jié)能減排革命。天然氣則為目前最主要替代煤的清潔能源。

1.概況

河北省某供熱站積極響應(yīng)國家煤改燃政策，進(jìn)一步改善京津冀大氣環(huán)境質(zhì)量，擬在站內(nèi)鍋爐房新增一臺160t燃?xì)忮仩t，小時(shí)用氣量為11200Nm3，鍋爐燃燒器用氣壓力為70kPa。根據(jù)改供熱站實(shí)際需求，計(jì)劃建設(shè)LNG氣化站一座。

2.設(shè)計(jì)規(guī)模

依據(jù)鍋爐用氣情況，該LNG氣化站設(shè)計(jì)規(guī)模為：站區(qū)總占地面積3322.45m2（約合5畝）。LNG氣化站設(shè)計(jì)最大小時(shí)供氣量為12000Nm3；設(shè)計(jì)范圍：站內(nèi)兩個(gè)100m3LNG立式儲罐，兩臺卸車增壓汽化器、1臺儲罐增壓器、8臺空溫式汽化器（4用4備）、1臺EAG加熱器、1臺BOG加熱器、兩臺水浴式復(fù)熱器、1套調(diào)壓加臭橇、1臺水浴式循環(huán)水加熱器（BOG）和1根放散管。該站主要使用季節(jié)為冬季，為該市居民冬季采暖提供熱媒。

站內(nèi)工藝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力為：

LNG槽車最高工作壓力：0.7MPa；

100m?LNG低溫儲罐：設(shè)計(jì)壓力0.88MPa，最高工作壓力：0.8MPa；

LNG、NG管道系統(tǒng)：設(shè)計(jì)壓力2.5MPa，最高工作壓力1.6MPa；

儲罐增壓器：管道設(shè)計(jì)壓力2.5MPa，最高工作壓力：1.6MPa；

空溫式氣化器：進(jìn)口管道設(shè)計(jì)壓力2.5MPa，出口管道設(shè)計(jì)壓力1.0MPa，最高工作壓力0.6MPa；

空溫式氣化器后管道：設(shè)計(jì)壓力1.0MPa，最高工作壓力0.6MPa；

循環(huán)水式NG加熱器進(jìn)口管道：設(shè)計(jì)壓力1.0MPa，最高工作壓力0.6MPa，出口管道設(shè)計(jì)壓力1.6MPa，最高工作壓力1.0MPa；

調(diào)壓計(jì)量撬調(diào)壓閥前：設(shè)計(jì)壓力0.66MPa，壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及安裝由廠家配套。管道減壓后設(shè)計(jì)壓力0.4MPa，工作壓力：0.3MPa；

EAG：設(shè)計(jì)壓力1.0MPa，最高工作壓力0.6MPa；

BOG：設(shè)計(jì)壓力1.0MPa，最高工作壓力0.6MPa；

通大氣放散管道的設(shè)計(jì)壓力2.5MPa。

設(shè)計(jì)溫度：低溫液相、氣相管道系統(tǒng)：-196℃。

3.工藝流程

LNG氣化站主要為：卸車流程、卸壓流程及LNG氣化流程。

卸車流程：把集裝箱或汽車槽車內(nèi)的LNG轉(zhuǎn)移至LNG加氣站的儲罐內(nèi)，使LNG經(jīng)過卸車增壓器從儲罐上進(jìn)液管進(jìn)入LNG儲罐。

卸壓流程：在LNG氣化站工藝流程中，LNG槽車和LNG液相管道產(chǎn)生的低溫氣態(tài)天然氣會集中計(jì)入放散系統(tǒng)，通過EAG汽化器加熱后經(jīng)放散管釋放到大氣之中。

LNG氣化流程：

工作條件下，儲罐增壓汽化器將儲罐內(nèi)的液相LNG增壓到1.2MPa，增壓后的低溫LNG進(jìn)入主空溫式氣化器，經(jīng)過與空氣換熱后轉(zhuǎn)化為氣態(tài)天然氣，并升高溫度，出口溫度比環(huán)境溫度低10℃，壓力為0.45MPa～1.2MPa。當(dāng)空溫式氣化器出口的天然氣溫度達(dá)不到5℃以上時(shí)，則需要通過水浴式復(fù)熱器對氣態(tài)天然氣進(jìn)行升溫，最后經(jīng)調(diào)壓計(jì)量撬進(jìn)行調(diào)壓、計(jì)量、加臭后進(jìn)入站外中壓燃?xì)夤艿?，送入到用氣點(diǎn)。

4.設(shè)備選型

該站主要設(shè)備為站內(nèi)兩個(gè)100m3LNG立式儲罐，兩臺卸車增壓汽化器、1臺儲罐增壓器、8臺空溫式汽化器（4用4備）、1臺EAG加熱器、1臺BOG加熱器、兩臺水浴式復(fù)熱器、1套調(diào)壓加臭橇、1臺水浴式循環(huán)水加熱器（BOG）和1根放散管。

（1）LNG儲罐

LNG儲罐按圍護(hù)結(jié)構(gòu)的絕熱方式分類，大致有以下兩種：

①真空粉末絕熱

②高真空多層絕熱。

本站的LNG儲存量不大，保冷性能要求較高，因此，本站選用真空粉末絕熱型儲罐。

本設(shè)計(jì)確定儲罐采用100m3地上式金屬單罐，其結(jié)構(gòu)形式為真空粉末絕熱、立式圓筒形雙層壁結(jié)構(gòu)，采用三支腿支撐方式。

（2）空溫氣化（加熱）器

空溫式氣化（加熱）器的導(dǎo)熱管是將散熱片和管材擠壓成型的，導(dǎo)熱管的橫截面為星形翅片。氣化器的材質(zhì)必須是耐低溫（-162℃）的，目前國內(nèi)常用的材料為鋁合金（LF21），其結(jié)構(gòu)型式為一般為立式長方體。

本工程空溫氣化（加熱）器包括有LNG主氣化器、儲罐增壓器、BOG加熱器、EAG加熱器。

①LNG主氣化器

根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)模12000Nm3/h的小時(shí)高峰供氣量，空溫氣化器的氣化能力要求為4000Nm3/h。設(shè)計(jì)共選用8臺，每4臺為一組，兩組之間每6h定時(shí)切換、定時(shí)除霜，單組設(shè)計(jì)流量16000Nm3/h。

②LNG儲罐增壓器

根據(jù)本站的供氣規(guī)模，考慮增壓器每4h需定時(shí)切換、定時(shí)除霜，設(shè)計(jì)配置兩臺增壓器，單臺設(shè)計(jì)流量500Nm3/h。儲罐增壓器選用自然氣化空溫式氣化器，增壓器主要由蒸發(fā)部構(gòu)成，設(shè)備高度不宜高于貯槽內(nèi)槽高度。

③BOG加熱器

BOG產(chǎn)生主要在卸車階段，根據(jù)本站卸車及貯存設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算需配置1臺BOG加熱器，設(shè)計(jì)流量500Nm3/h。

④EAG加熱器

EAG加熱器用于加熱自動(dòng)或手動(dòng)放空的低溫NG。設(shè)計(jì)配置1臺EAG加熱器，設(shè)計(jì)流量500Nm3/h。

（3）水浴加熱器

本設(shè)計(jì)考慮設(shè)置1臺熱水式，單臺加熱能力12000Nm3/h。主要為將低溫NG升溫而設(shè)置，對空浴氣化器起輔助升溫作用，同時(shí)可以加溫BOG氣體。水槽設(shè)計(jì)壓力0.1MPa，進(jìn)水溫度40℃，回水溫度20℃。

（4）調(diào)壓計(jì)量加臭裝置

本設(shè)計(jì)采用一體化撬裝，撬內(nèi)分為調(diào)壓區(qū)、計(jì)量區(qū)、加臭區(qū)3個(gè)部分，調(diào)壓部分包括每路分別設(shè)置閥門、Y型過濾器、自立式調(diào)壓器，一開一備。計(jì)量部分設(shè)置一開一備兩路計(jì)量，每路設(shè)置一臺渦輪流量計(jì)和兩個(gè)兩節(jié)前后管段的閥門。加臭部分以計(jì)量泵為動(dòng)力，單泵單路臭劑輸出。該裝置配備100kg臭劑罐，采用電磁驅(qū)動(dòng)隔膜式柱塞計(jì)量泵驅(qū)動(dòng)加臭劑四氫塞吩的滴入，滴入量控制在15mg/m3～ 20mg/m3。

調(diào)壓計(jì)量加臭裝置的輸出壓力為0.4MPa，設(shè)計(jì)流量為12000Nm3/h。

（5）放散塔

放散塔現(xiàn)場制作，采用自支撐式的結(jié)構(gòu)型式。放散塔由錐座、筒體、錐管、扁鋼螺線等組成，放散塔直徑為200mm，總高度25m。

結(jié)語

供熱站鍋爐的用氣流量大，壓力較民用高。文中舉例工程現(xiàn)已運(yùn)行，且運(yùn)行效果良好。預(yù)計(jì)未來LNG氣化站在供熱站鍋爐房煤改燃的工程中將得到越來越廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]嚴(yán)銘卿.燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008：661-667.