LNG氣化站在供熱站鍋爐房供氣中的應用

曹翠華

摘 要：隨著CNG價格優勢的減弱，LNG市場競爭越發激烈，煤改燃在全國范圍內的實施，LNG氣化站在供熱站鍋爐房供氣中得到了廣泛的應用。本文以河北省某供熱站鍋爐房煤改燃的LNG氣化站項目為例，研究了LNG氣化站規模的確定及設備選型等問題。

關鍵詞：液化天然氣；LNG氣化站；煤改燃；鍋爐房供氣

中圖分類號：TU996 文獻標識碼：A

0.引言

隨著近年來我國空氣質量的不斷惡化，2015年國家能源局、發改委、環保部等七部委聯合發布《燃煤鍋爐節能環保綜合提升工程設置方案》，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、替代化為主要技術路線的節能減排革命。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國家煤改燃政策，進一步改善京津冀大氣環境質量，擬在站內鍋爐房新增一臺160t燃氣鍋爐，小時用氣量為11200Nm3，鍋爐燃燒器用氣壓力為70kPa。根據改供熱站實際需求，計劃建設LNG氣化站一座。

2.設計規模

依據鍋爐用氣情況，該LNG氣化站設計規模為：站區總占地面積3322.45m2（約合5畝）。LNG氣化站設計最大小時供氣量為12000Nm3；設計范圍：站內兩個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、兩臺水浴式復熱器、1套調壓加臭橇、1臺水浴式循環水加熱器（BOG）和1根放散管。該站主要使用季節為冬季，為該市居民冬季采暖提供熱媒。

站內工藝系統的設計壓力為：

LNG槽車最高工作壓力：0.7MPa；

100m?LNG低溫儲罐：設計壓力0.88MPa，最高工作壓力：0.8MPa；

LNG、NG管道系統：設計壓力2.5MPa，最高工作壓力1.6MPa；

儲罐增壓器：管道設計壓力2.5MPa，最高工作壓力：1.6MPa；

空溫式氣化器：進口管道設計壓力2.5MPa，出口管道設計壓力1.0MPa，最高工作壓力0.6MPa；

空溫式氣化器后管道：設計壓力1.0MPa，最高工作壓力0.6MPa；

循環水式NG加熱器進口管道：設計壓力1.0MPa，最高工作壓力0.6MPa，出口管道設計壓力1.6MPa，最高工作壓力1.0MPa；

調壓計量撬調壓閥前：設計壓力0.66MPa，壓力控制系統的設計及安裝由廠家配套。管道減壓后設計壓力0.4MPa，工作壓力：0.3MPa；

EAG：設計壓力1.0MPa，最高工作壓力0.6MPa；

BOG：設計壓力1.0MPa，最高工作壓力0.6MPa；

通大氣放散管道的設計壓力2.5MPa。

設計溫度：低溫液相、氣相管道系統：-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的LNG轉移至LNG加氣站的儲罐內，使LNG經過卸車增壓器從儲罐上進液管進入LNG儲罐。

卸壓流程：在LNG氣化站工藝流程中，LNG槽車和LNG液相管道產生的低溫氣態天然氣會集中計入放散系統，通過EAG汽化器加熱后經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的液相LNG增壓到1.2MPa，增壓后的低溫LNG進入主空溫式氣化器，經過與空氣換熱后轉化為氣態天然氣，并升高溫度，出口溫度比環境溫度低10℃，壓力為0.45MPa～1.2MPa。當空溫式氣化器出口的天然氣溫度達不到5℃以上時，則需要通過水浴式復熱器對氣態天然氣進行升溫，最后經調壓計量撬進行調壓、計量、加臭后進入站外中壓燃氣管道，送入到用氣點。

4.設備選型

該站主要設備為站內兩個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、兩臺水浴式復熱器、1套調壓加臭橇、1臺水浴式循環水加熱器（BOG）和1根放散管。

（1）LNG儲罐

LNG儲罐按圍護結構的絕熱方式分類，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。

本設計確定儲罐采用100m3地上式金屬單罐，其結構形式為真空粉末絕熱、立式圓筒形雙層壁結構，采用三支腿支撐方式。

（2）空溫氣化（加熱）器

空溫式氣化（加熱）器的導熱管是將散熱片和管材擠壓成型的，導熱管的橫截面為星形翅片。氣化器的材質必須是耐低溫（-162℃）的，目前國內常用的材料為鋁合金（LF21），其結構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

根據設計規模12000Nm3/h的小時高峰供氣量，空溫氣化器的氣化能力要求為4000Nm3/h。設計共選用8臺，每4臺為一組，兩組之間每6h定時切換、定時除霜，單組設計流量16000Nm3/h。

②LNG儲罐增壓器

根據本站的供氣規模，考慮增壓器每4h需定時切換、定時除霜，設計配置兩臺增壓器，單臺設計流量500Nm3/h。儲罐增壓器選用自然氣化空溫式氣化器，增壓器主要由蒸發部構成，設備高度不宜高于貯槽內槽高度。

③BOG加熱器

BOG產生主要在卸車階段，根據本站卸車及貯存設計參數計算需配置1臺BOG加熱器，設計流量500Nm3/h。

④EAG加熱器

EAG加熱器用于加熱自動或手動放空的低溫NG。設計配置1臺EAG加熱器，設計流量500Nm3/h。

（3）水浴加熱器

本設計考慮設置1臺熱水式，單臺加熱能力12000Nm3/h。主要為將低溫NG升溫而設置，對空浴氣化器起輔助升溫作用，同時可以加溫BOG氣體。水槽設計壓力0.1MPa，進水溫度40℃，回水溫度20℃。

（4）調壓計量加臭裝置

本設計采用一體化撬裝，撬內分為調壓區、計量區、加臭區3個部分，調壓部分包括每路分別設置閥門、Y型過濾器、自立式調壓器，一開一備。計量部分設置一開一備兩路計量，每路設置一臺渦輪流量計和兩個兩節前后管段的閥門。加臭部分以計量泵為動力，單泵單路臭劑輸出。該裝置配備100kg臭劑罐，采用電磁驅動隔膜式柱塞計量泵驅動加臭劑四氫塞吩的滴入，滴入量控制在15mg/m3～ 20mg/m3。

調壓計量加臭裝置的輸出壓力為0.4MPa，設計流量為12000Nm3/h。

（5）放散塔

放散塔現場制作，采用自支撐式的結構型式。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。文中舉例工程現已運行，且運行效果良好。預計未來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用。

參考文獻

[1]嚴銘卿.燃氣工程設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2008：661-667.