石照江

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司能環(huán)部，河北唐山063200）

燃氣

LNG和CNG聯合供氣在首鋼京唐的應用

石照江

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司能環(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LNG、CNG系統(tǒng)各自具備的特點及操作中注意事項進行了闡述，同時就運行中出現的問題提出了解決辦法。

LNG和CNG；工藝流程；系統(tǒng)特點；注意事項；解決辦法

1 前言

在首鋼京唐公司建設初期，為了滿足焦爐烘爐及啟動鍋爐燃料需要，綜合考慮燃料經濟性、運輸便利及后序燃料的可替換性，建設天然氣啟動燃料站一座。該工程于2008年3月建成投產運行。

2 LNG和CNG的系統(tǒng)工藝

2.1 系統(tǒng)簡介

啟動燃料站分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)分為生產區(qū)和生產輔助區(qū)：生產區(qū)由LNG儲罐區(qū)、氣化加熱區(qū)、調壓區(qū)、LNG卸車區(qū)和CNG卸車區(qū)組成；生產輔助區(qū)由控制室、配電室、鍋爐房、水泵房和消防水池組成；站區(qū)共設兩個對外出入口，兩個出入口與站外公司內道路相連；站區(qū)四周設實體圍墻，儲罐區(qū)四周設防液堤。

2.2 LNG系統(tǒng)工藝流程

LNG由低溫槽車運站區(qū)，在卸車點利用槽車增壓器對槽車儲罐加壓，利用壓差將LNG送入LNG儲罐儲存；氣化時通過儲罐增壓器將LNG增壓后，LNG經空溫式氣化器氣化、水浴加熱器后的天然氣后再進入下道工序調壓、計量加臭；另外，儲罐與槽車內BOG會通過前置式壓力調節(jié)閥自動排放經過BOG加熱器、水浴加熱器進入BOG罐儲存，然后BOG的天然氣也進入下道工序調壓、計量加臭。

2.3 CNG系統(tǒng)工藝流程

CNG由槽車運輸至調壓撬經一級減壓、二級減壓、三級減壓后與LNG系統(tǒng)調壓后的天然氣匯總通過計量、加臭后送入總管網。

2.4 系統(tǒng)工藝流程圖（見圖1）

圖1 系統(tǒng)工藝流程圖

3 LNG與CNG的系統(tǒng)特點及操作注意事項

3.1 LNG的系統(tǒng)

首鋼京唐共建有8個150 m3的LNG液體儲罐，為減少占地面積，儲罐設備為立式雙圓筒結構；內外筒之間采用國外技術的鋼性支承，能最大限度地降低由于連接問題導致的熱傳導;儲罐夾層內填裝優(yōu)質專用珠光砂保冷材料用于保冷，同時夾層內還設置抽真空管道；儲罐外部預設消防過渡墊板，供安裝噴淋裝置。儲罐設置ITT液位計一套及差壓變送器、壓力變送器、壓力表各一套，以實現對儲罐內LNG液位、壓力的現場指示及遠傳監(jiān)制；外罐設置防爆裝置及抽真空系統(tǒng)，還設置了真空檢測接口，可方便地檢測夾層真空狀態(tài)。

3.1 .1LNG系統(tǒng)特點

（1）LNG氣化時，采用兩組空溫式氣化器組，相互切換使用，當一組使用時間過長，氣化器結霜嚴重，導致氣化器氣化效率降低，出口溫度達不到要求，人工切換到另一組使用，本組進行自然化霜。在夏季，經空溫式氣化器氣化后天然氣溫度可達15℃左右，可以直接進調壓裝置；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不到要求時，經LNG氣化器后還需通過水浴式加熱器升溫后再送往下道工序。

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

（3）如液化天然氣在儲罐內儲存時間過長，罐內壓力升得過高，那罐內上部已氣化的氣體就會通過前置式壓力調節(jié)閥自動排放經過BOG加熱器到BOG罐儲存。由于BOG系統(tǒng)中增加有緩沖罐，提高了對天然氣的利用率，增大其調節(jié)能力。

（4）BOG與LNG氣化后天然氣兩者有獨立的調壓系統(tǒng)，對調壓器設置不同的壓力等級，可加大對BOG的利用。

3.1 .2操作注意事項

（1）LNG儲存壓力很低(一般壓力控制在0.5 MPa以下)，儲罐的設計壓力只有0.68 MPa。雖然液體儲罐采用真空加保溫雙圓筒結構形式，但仍不能避免外界的熱量不斷由外向內傳遞，這就導致儲罐LNG蒸發(fā)量（BOG增多）。因此，需要時時監(jiān)測儲罐壓力情況，以免發(fā)生安全閥起跳或者儲罐破裂液體泄漏事故。

（2）為保證儲罐的安全與低溫，要求其儲罐液位控制在1～20 m之間。

（3）嚴禁給正在出液氣化的儲罐充液，原因是正在出液的LNG槽車的壓力遠大于出液儲罐的工作壓力，易造成超壓；同時不同車次的LNG其成份有所不同，同時對儲罐進出液易造成液體的翻騰。

（4）LNG儲存應特別注意預防翻滾現象，預防翻滾最重要的步驟就是加強對儲罐液位波動的監(jiān)督，當波動量較大時及時打開BOG減壓閥，排出BOG，做到提前發(fā)現，預防壓力過高引發(fā)安全事故。

（5）為防止儲罐內液體翻滾，在充液時，可先從上、下同時進液，達到一定高度后，僅上部進液。

（6）作為廠區(qū)當時唯一氣體燃料，保證用戶的穩(wěn)定供應，LNG氣化后調壓和BOG調壓裝置均采用兩套，一用一備。

3.2 CNG系統(tǒng)

CNG供氣過程屬于減壓過程,槽車20 MPa的CNG進入第一級調壓器將壓力由20.0 MPa降至2.5 MPa，再進入第二級調壓器降壓至0.4 MPa，最后經過第三級調壓器調壓至42 kPa后與LNG氣化調壓后的天然氣混合進入計量加臭撬。

3.2 .1CNG系統(tǒng)特點

（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這兩級減壓過程，壓縮的天然氣氣體需要吸收大量的熱量，此時調壓管道極易瞬間結冰，容易造成管內冰堵和管道防銹保護層破壞。為此，在這兩級減壓前對高壓天然氣進行加熱后再進行減壓，加熱采用的熱水循環(huán)換熱器。

（2）對整個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；鍋爐使用的燃氣是加臭后成品燃氣，這種就地取材、無需外購燃料，解決當時廠區(qū)建設初期無其他熱源與燃料的問題尤顯重要。

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

（4）CNG系統(tǒng)一級調壓器入口、一級調壓器前后旁通、二級調壓旁通中閥門均采用的氣動閥門，可實現遠程控制、減少人為靠近高壓設備、設施；但是在建設初期無管道壓縮空氣和氮氣為氣動閥門提供氣源，為解決此問題，采用瓶裝氮氣組經減壓后供氣動閥門使用。

（5）CNG與LNG相比，沒有LNG清潔、干凈，同時壓力還很高，為保證調壓器的安全穩(wěn)定運行，在一級入口及一級出入口旁通前增加過濾器以除去CNG內雜質。

3.2 .2操作注意事項

（1）CNG系統(tǒng)在運行中輸入天然氣壓力很高，危險性也較大，其作為主供氣要點。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。經常檢查設備，多維護可以給設備運行提供可靠保障，同時調壓器的備用部件要準備充分，以備不時之需。

（2）高壓減壓運行極易對設備造成損壞，為避免因設備損壞而影響供氣。CNG系統(tǒng)使用兩套三級調壓系統(tǒng)，一用一備循環(huán)使用保證持續(xù)性供氣。

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

4 運行過程出現的問題及解決辦法

（1）CNG卸車過程中曾出現在CNG卸車軟管未解裂的情況下，槽車司機直接開車準備，幸虧及時發(fā)現，但也將該CNG卸車柱拉壞，同時系統(tǒng)入口總管拉彎。

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

（2）LNG低溫閥門與管道連接全部采用焊接方式，但在設備長時間運行及焊接點本身施工質量兩者因素影響下，其中一個LNG儲罐的出液閥里側焊口出現微裂現象。

由于整個設備正在生產、沒有停產機會，同時停氣置換及恢復運行需占大量時間加上操作量大、安全防護工作繁重，故采用對泄漏點打卡子與涂抹高強度堵漏膠相結合方式處理。處理結果良好，無泄漏。

（3）由于CNG含有雜質，同時卸車減壓過程吸收大量熱量加上流量較大，在運行過程中經常發(fā)現CNG過濾堵塞、凍結現象，濾芯損耗也較多。對于這類問題，沒有更好的處理方法，除了及時清理、更換損壞的濾芯外，再就是及時澆注熱水化冰，以防止凍實。

要想徹底解決此問題，一是選取較為干凈的氣源；二是有機會在過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，尤其是在拆裝過程中，特在軟管連接點加裝防脫鉤安全裝置。

5 結語

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

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，大學本科學歷，燃氣工程師，現從事燃氣生產運行管理工作。