LNG和CNG聯(lián)合供氣在首鋼京唐的應(yīng)用

石照江

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司能環(huán)部，河北唐山063200）

燃?xì)?/p>

LNG和CNG聯(lián)合供氣在首鋼京唐的應(yīng)用

石照江

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司能環(huán)部，河北唐山063200）

介紹了首鋼京唐LNG和CNG的系統(tǒng)工藝流程，并對(duì)LNG、CNG系統(tǒng)各自具備的特點(diǎn)及操作中注意事項(xiàng)進(jìn)行了闡述，同時(shí)就運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題提出了解決辦法。

LNG和CNG；工藝流程；系統(tǒng)特點(diǎn)；注意事項(xiàng)；解決辦法

1 前言

在首鋼京唐公司建設(shè)初期，為了滿足焦?fàn)t烘爐及啟動(dòng)鍋爐燃料需要，綜合考慮燃料經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)輸便利及后序燃料的可替換性，建設(shè)天然氣啟動(dòng)燃料站一座。該工程于2008年3月建成投產(chǎn)運(yùn)行。

2 LNG和CNG的系統(tǒng)工藝

2.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

啟動(dòng)燃料站分LNG系統(tǒng)和CNG系統(tǒng)：LNG貯存規(guī)模為8×150 m3、最大供氣能力5000 m3/h，CNG最大供氣能力2000 m3/h。

站區(qū)分為生產(chǎn)區(qū)和生產(chǎn)輔助區(qū)：生產(chǎn)區(qū)由LNG儲(chǔ)罐區(qū)、氣化加熱區(qū)、調(diào)壓區(qū)、LNG卸車區(qū)和CNG卸車區(qū)組成；生產(chǎn)輔助區(qū)由控制室、配電室、鍋爐房、水泵房和消防水池組成；站區(qū)共設(shè)兩個(gè)對(duì)外出入口，兩個(gè)出入口與站外公司內(nèi)道路相連；站區(qū)四周設(shè)實(shí)體圍墻，儲(chǔ)罐區(qū)四周設(shè)防液堤。

2.2 LNG系統(tǒng)工藝流程

LNG由低溫槽車運(yùn)站區(qū)，在卸車點(diǎn)利用槽車增壓器對(duì)槽車儲(chǔ)罐加壓，利用壓差將LNG送入LNG儲(chǔ)罐儲(chǔ)存；氣化時(shí)通過(guò)儲(chǔ)罐增壓器將LNG增壓后，LNG經(jīng)空溫式氣化器氣化、水浴加熱器后的天然氣后再進(jìn)入下道工序調(diào)壓、計(jì)量加臭；另外，儲(chǔ)罐與槽車內(nèi)BOG會(huì)通過(guò)前置式壓力調(diào)節(jié)閥自動(dòng)排放經(jīng)過(guò)BOG加熱器、水浴加熱器進(jìn)入BOG罐儲(chǔ)存，然后BOG的天然氣也進(jìn)入下道工序調(diào)壓、計(jì)量加臭。

2.3 CNG系統(tǒng)工藝流程

CNG由槽車運(yùn)輸至調(diào)壓撬經(jīng)一級(jí)減壓、二級(jí)減壓、三級(jí)減壓后與LNG系統(tǒng)調(diào)壓后的天然氣匯總通過(guò)計(jì)量、加臭后送入總管網(wǎng)。

2.4 系統(tǒng)工藝流程圖（見(jiàn)圖1）

圖1 系統(tǒng)工藝流程圖

3 LNG與CNG的系統(tǒng)特點(diǎn)及操作注意事項(xiàng)

3.1 LNG的系統(tǒng)

首鋼京唐共建有8個(gè)150 m3的LNG液體儲(chǔ)罐，為減少占地面積，儲(chǔ)罐設(shè)備為立式雙圓筒結(jié)構(gòu)；內(nèi)外筒之間采用國(guó)外技術(shù)的鋼性支承，能最大限度地降低由于連接問(wèn)題導(dǎo)致的熱傳導(dǎo);儲(chǔ)罐夾層內(nèi)填裝優(yōu)質(zhì)專用珠光砂保冷材料用于保冷，同時(shí)夾層內(nèi)還設(shè)置抽真空管道；儲(chǔ)罐外部預(yù)設(shè)消防過(guò)渡墊板，供安裝噴淋裝置。儲(chǔ)罐設(shè)置ITT液位計(jì)一套及差壓變送器、壓力變送器、壓力表各一套，以實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)LNG液位、壓力的現(xiàn)場(chǎng)指示及遠(yuǎn)傳監(jiān)制；外罐設(shè)置防爆裝置及抽真空系統(tǒng)，還設(shè)置了真空檢測(cè)接口，可方便地檢測(cè)夾層真空狀態(tài)。

3.1 .1LNG系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）LNG氣化時(shí)，采用兩組空溫式氣化器組，相互切換使用，當(dāng)一組使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，氣化器結(jié)霜嚴(yán)重，導(dǎo)致氣化器氣化效率降低，出口溫度達(dá)不到要求，人工切換到另一組使用，本組進(jìn)行自然化霜。在夏季，經(jīng)空溫式氣化器氣化后天然氣溫度可達(dá)15℃左右，可以直接進(jìn)調(diào)壓裝置；在冬季或雨季，由于環(huán)境溫度或濕度的影響，氣化器氣化效率大大降低，氣化后天然氣溫度達(dá)不到要求時(shí)，經(jīng)LNG氣化器后還需通過(guò)水浴式加熱器升溫后再送往下道工序。

（2）LNG槽車的BOG與儲(chǔ)罐的BOG匯合后進(jìn)入BOG加熱器、水浴式加熱器，這就增加對(duì)BOG利用，尤其是槽車中的BOG。

（3）如液化天然氣在儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，罐內(nèi)壓力升得過(guò)高，那罐內(nèi)上部已氣化的氣體就會(huì)通過(guò)前置式壓力調(diào)節(jié)閥自動(dòng)排放經(jīng)過(guò)BOG加熱器到BOG罐儲(chǔ)存。由于BOG系統(tǒng)中增加有緩沖罐，提高了對(duì)天然氣的利用率，增大其調(diào)節(jié)能力。

（4）BOG與LNG氣化后天然氣兩者有獨(dú)立的調(diào)壓系統(tǒng)，對(duì)調(diào)壓器設(shè)置不同的壓力等級(jí)，可加大對(duì)BOG的利用。

3.1 .2操作注意事項(xiàng)

（1）LNG儲(chǔ)存壓力很低(一般壓力控制在0.5 MPa以下)，儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)壓力只有0.68 MPa。雖然液體儲(chǔ)罐采用真空加保溫雙圓筒結(jié)構(gòu)形式，但仍不能避免外界的熱量不斷由外向內(nèi)傳遞，這就導(dǎo)致儲(chǔ)罐LNG蒸發(fā)量（BOG增多）。因此，需要時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儲(chǔ)罐壓力情況，以免發(fā)生安全閥起跳或者儲(chǔ)罐破裂液體泄漏事故。

（2）為保證儲(chǔ)罐的安全與低溫，要求其儲(chǔ)罐液位控制在1～20 m之間。

（3）嚴(yán)禁給正在出液氣化的儲(chǔ)罐充液，原因是正在出液的LNG槽車的壓力遠(yuǎn)大于出液儲(chǔ)罐的工作壓力，易造成超壓；同時(shí)不同車次的LNG其成份有所不同，同時(shí)對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)出液易造成液體的翻騰。

（4）LNG儲(chǔ)存應(yīng)特別注意預(yù)防翻滾現(xiàn)象，預(yù)防翻滾最重要的步驟就是加強(qiáng)對(duì)儲(chǔ)罐液位波動(dòng)的監(jiān)督，當(dāng)波動(dòng)量較大時(shí)及時(shí)打開BOG減壓閥，排出BOG，做到提前發(fā)現(xiàn)，預(yù)防壓力過(guò)高引發(fā)安全事故。

（5）為防止儲(chǔ)罐內(nèi)液體翻滾，在充液時(shí)，可先從上、下同時(shí)進(jìn)液，達(dá)到一定高度后，僅上部進(jìn)液。

（6）作為廠區(qū)當(dāng)時(shí)唯一氣體燃料，保證用戶的穩(wěn)定供應(yīng)，LNG氣化后調(diào)壓和BOG調(diào)壓裝置均采用兩套，一用一備。

3.2 CNG系統(tǒng)

CNG供氣過(guò)程屬于減壓過(guò)程,槽車20 MPa的CNG進(jìn)入第一級(jí)調(diào)壓器將壓力由20.0 MPa降至2.5 MPa，再進(jìn)入第二級(jí)調(diào)壓器降壓至0.4 MPa，最后經(jīng)過(guò)第三級(jí)調(diào)壓器調(diào)壓至42 kPa后與LNG氣化調(diào)壓后的天然氣混合進(jìn)入計(jì)量加臭撬。

3.2 .1CNG系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）將20 MPa的天然氣的壓力降為2.5 MPa和由2.5 MPa降到0.4 MPa這兩級(jí)減壓過(guò)程，壓縮的天然氣氣體需要吸收大量的熱量，此時(shí)調(diào)壓管道極易瞬間結(jié)冰，容易造成管內(nèi)冰堵和管道防銹保護(hù)層破壞。為此，在這兩級(jí)減壓前對(duì)高壓天然氣進(jìn)行加熱后再進(jìn)行減壓，加熱采用的熱水循環(huán)換熱器。

（2）對(duì)整個(gè)CNG加熱（包括LNG系統(tǒng)的水浴加熱器）提供熱水的是常壓天然氣熱水鍋爐，熱水循環(huán)使用；鍋爐使用的燃?xì)馐羌映艉蟪善啡細(xì)猓@種就地取材、無(wú)需外購(gòu)燃料，解決當(dāng)時(shí)廠區(qū)建設(shè)初期無(wú)其他熱源與燃料的問(wèn)題尤顯重要。

（3）隨著槽車內(nèi)CNG的卸出，其槽車內(nèi)天然氣壓力逐漸降到一級(jí)調(diào)壓后、二級(jí)調(diào)壓后壓力，為減少調(diào)壓器使用損耗及能量損失，在CNG一級(jí)調(diào)壓前后以及二級(jí)調(diào)壓前后均設(shè)旁通，中間有氣動(dòng)閥門控制。當(dāng)槽車壓力達(dá)到一級(jí)調(diào)壓后壓力，直接開啟一級(jí)調(diào)壓前后旁通；同理，二級(jí)調(diào)壓旁通也是如此控制。

（4）CNG系統(tǒng)一級(jí)調(diào)壓器入口、一級(jí)調(diào)壓器前后旁通、二級(jí)調(diào)壓旁通中閥門均采用的氣動(dòng)閥門，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、減少人為靠近高壓設(shè)備、設(shè)施；但是在建設(shè)初期無(wú)管道壓縮空氣和氮?dú)鉃闅鈩?dòng)閥門提供氣源，為解決此問(wèn)題，采用瓶裝氮?dú)饨M經(jīng)減壓后供氣動(dòng)閥門使用。

（5）CNG與LNG相比，沒(méi)有LNG清潔、干凈，同時(shí)壓力還很高，為保證調(diào)壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在一級(jí)入口及一級(jí)出入口旁通前增加過(guò)濾器以除去CNG內(nèi)雜質(zhì)。

3.2 .2操作注意事項(xiàng)

（1）CNG系統(tǒng)在運(yùn)行中輸入天然氣壓力很高，危險(xiǎn)性也較大，其作為主供氣要點(diǎn)。因此，安全系統(tǒng)如安全閥的靈活性，緊急切斷可靠性尤為重要。經(jīng)常檢查設(shè)備，多維護(hù)可以給設(shè)備運(yùn)行提供可靠保障，同時(shí)調(diào)壓器的備用部件要準(zhǔn)備充分，以備不時(shí)之需。

（2）高壓減壓運(yùn)行極易對(duì)設(shè)備造成損壞，為避免因設(shè)備損壞而影響供氣。CNG系統(tǒng)使用兩套三級(jí)調(diào)壓系統(tǒng)，一用一備循環(huán)使用保證持續(xù)性供氣。

（3）站區(qū)使用的熱水由兩臺(tái)全自動(dòng)控溫常壓鍋爐不間斷的循環(huán)加熱供應(yīng)，鍋爐一用一備；為保證換熱器及水浴加熱器的熱量供應(yīng)，嚴(yán)格控制熱水溫度在60～85℃之間。

4 運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法

（1）CNG卸車過(guò)程中曾出現(xiàn)在CNG卸車軟管未解裂的情況下，槽車司機(jī)直接開車準(zhǔn)備，幸虧及時(shí)發(fā)現(xiàn)，但也將該CNG卸車柱拉壞，同時(shí)系統(tǒng)入口總管拉彎。

為了避免此類情況再次出現(xiàn)，要求無(wú)論是CNG還是LNG槽車司機(jī)在停完槽車后，將槽車鑰匙交與崗位人員，待槽車內(nèi)CNG（或LNG)卸完后，由崗位人員及司機(jī)共同確認(rèn)卸車軟管（LNG卸車連接管也是軟管，只不過(guò)是金屬軟管）已解裂，方可將車鑰匙交付司機(jī)。

（2）LNG低溫閥門與管道連接全部采用焊接方式，但在設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行及焊接點(diǎn)本身施工質(zhì)量?jī)烧咭蛩赜绊懴拢渲幸粋€(gè)LNG儲(chǔ)罐的出液閥里側(cè)焊口出現(xiàn)微裂現(xiàn)象。

由于整個(gè)設(shè)備正在生產(chǎn)、沒(méi)有停產(chǎn)機(jī)會(huì)，同時(shí)停氣置換及恢復(fù)運(yùn)行需占大量時(shí)間加上操作量大、安全防護(hù)工作繁重，故采用對(duì)泄漏點(diǎn)打卡子與涂抹高強(qiáng)度堵漏膠相結(jié)合方式處理。處理結(jié)果良好，無(wú)泄漏。

（3）由于CNG含有雜質(zhì)，同時(shí)卸車減壓過(guò)程吸收大量熱量加上流量較大，在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)CNG過(guò)濾堵塞、凍結(jié)現(xiàn)象，濾芯損耗也較多。對(duì)于這類問(wèn)題，沒(méi)有更好的處理方法，除了及時(shí)清理、更換損壞的濾芯外，再就是及時(shí)澆注熱水化冰，以防止凍實(shí)。

要想徹底解決此問(wèn)題，一是選取較為干凈的氣源；二是有機(jī)會(huì)在過(guò)濾器上加裝熱水換熱器或電加熱器。

另外，由于CNG槽車卸車采用軟管快速接頭形式與管道連接，為了防止軟管掙脫擊傷操作人員，尤其是在拆裝過(guò)程中，特在軟管連接點(diǎn)加裝防脫鉤安全裝置。

5 結(jié)語(yǔ)

LNG供氣系統(tǒng)工藝較為復(fù)雜，供氣成本較高，但氣化比例大、存儲(chǔ)方便，其調(diào)峰性好；CNG供氣系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)單，便于操作且成本較低。首鋼京唐采用兩者相結(jié)合的方式給下流用戶供氣，既吸收兩個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，又避免單一氣源的使用，保證了對(duì)用戶天然氣的穩(wěn)定供應(yīng)。

Application of LNG and CNG Combined Supply in Shougang Jingtang Steel

SHI Zhaojiang
(Shougang Jingtang Iron&Steel United Co.,Ltd,Tangshang,Hebei 063200,China)

The process flow of the LNG/CNG supply system in Shougang Jingtang Steel is introduced;the characteristics of the respective LNG and CNG systems and attention points in operation are discussed;at the same time solutions to the problems in operation are also put forward.

LNG and CNG;process flow;system characteristics;attention points;solution

TE8

B

1006-6764(2014)06-0016-02

2014－02－19

石照江（1979－），男，大學(xué)本科學(xué)歷，燃?xì)夤こ處煟F(xiàn)從事燃?xì)馍a(chǎn)運(yùn)行管理工作。