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        MAC320型拌和站燃料系統(tǒng)(油改氣)的改進(jìn)

        2017-05-30 10:48:04嚴(yán)鳳超
        現(xiàn)代鹽化工 2017年4期
        關(guān)鍵詞:燃燒器燃料天然氣

        嚴(yán)鳳超

        摘要:為了積極響應(yīng)312國道鎮(zhèn)江段改線工程節(jié)能減排、低碳排放的要求,鎮(zhèn)江市路橋工程總公司瀝青拌合場對(duì)MAC320型拌和站燃料系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),由原先的燃油系統(tǒng)改為燃天然氣。文章對(duì)此進(jìn)行了研究。關(guān)鍵詞:瀝青拌合站;燃料;天然氣;氣站;燃燒器

        自2013年開始,全國各地的瀝青拌和站,特別是城區(qū)拌和站,都已陸陸續(xù)續(xù)對(duì)瀝青拌和站的燃燒器進(jìn)行了改造,由原先燃油改為燃?xì)?,以達(dá)到環(huán)保要求。為此,本研究對(duì)MAC320型拌和站燃料系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),由原先的燃油系統(tǒng)改為燃天然氣。

        1拌和站燃燒系統(tǒng)燃料的選擇

        1.1重油、天然氣運(yùn)行經(jīng)濟(jì)分析

        (1)重油的密度為0.95,熱值為0.95萬kcal(1 kcal=4.185 J下同)/m3,市場價(jià)格為2.135元/m3。

        (2)管道天然氣的熱值為0.86萬kcal/m3,市場價(jià)格為3.7元/m3。

        (3)液態(tài)天然氣的熱值為1.1萬kcal/m3,市場價(jià)格為3.4元/m3。

        (4)壓縮天然氣的熱值為0.95萬kcal/m3,市場價(jià)格為4.1元/m3。

        按以上熱值計(jì)算得知產(chǎn)生1萬kcal熱量時(shí),燃料的消耗量及對(duì)應(yīng)價(jià)格如下(2016/3/29市場行情):(1)重油1萬kcal=1.05 kg=1.05×2.135元=2.24元;(2)管道天然氣1萬kcal=1.16 m3=1.16×3.7元=4.29元;(3)液化天然氣(Liquefied Natural Gas,LNG)1萬kcal=0.909 m3=0.909×3.4元=3.09元;(4)壓縮天然氣(Compressed Natural Gas,CNG)1萬kcal=1.05 m3=1.05×4.1元=4.305元。

        從以上計(jì)算可知,使用重油最省,但燃燒重油,污染環(huán)境,且布袋壽命大大縮短,使用管道天然氣,無明顯優(yōu)勢,且鋪設(shè)管道費(fèi)用較高,使用壓縮天然氣或液態(tài)天然氣是現(xiàn)在的趨勢,壓縮天然氣現(xiàn)場需安裝調(diào)壓柜,費(fèi)用不高,但需配兩臺(tái)撬車在現(xiàn)場與氣源處來回運(yùn),極易造成斷氣,影響生產(chǎn)。使用液態(tài)天然氣現(xiàn)場需安裝儲(chǔ)氣罐,且要安裝汽化器,費(fèi)用在1307]元左右,優(yōu)點(diǎn)是可以儲(chǔ)氣,保證生產(chǎn)。

        1.2燃燒排放的理論計(jì)算

        1.2.1理論需要空氣量

        所用重油成分含量如表1所示。

        1.2.2理論煙氣量

        1 kg重油完全燃燒的各產(chǎn)物質(zhì)量如下:CO2質(zhì)量為:3.082 8kg;H2O的質(zhì)量為:1.095kg N的質(zhì)量為:10.577 32kg;SO2的質(zhì)量為:0.028kg。

        1.2.3完全燃燒(不產(chǎn)生CO,過??諝庀禂?shù)n在1.1~1.3)產(chǎn)生的煙氣量

        1 kg重油燃燒實(shí)際的各產(chǎn)物質(zhì)量如下:CO2質(zhì)量為:3.082 85kg;H20的質(zhì)量為:1.095kg;N的質(zhì)量為:12.692 184 kg;SO2的質(zhì)量為:0.028 kg;過剩氧氣量為0.642 16 kg。

        在過氧情況下,1 kg重油產(chǎn)生的有害氣體包括CO2的質(zhì)量3 082.85 g;SO2的質(zhì)量28 g按照生產(chǎn)1噸瀝青砼需要消耗7kg重油計(jì)算,每生產(chǎn)1噸瀝青砼排放CO2的質(zhì)量為21 579.95 g,SO2的質(zhì)量196 g,在過氧情況下,使用天然氣時(shí)1 m3天然氣產(chǎn)生的C02的質(zhì)量為2 077.8 g,按照生產(chǎn)106g瀝青砼需要消耗6 m3天然氣計(jì)算,則每生產(chǎn)1T瀝青砼排放的CO2的質(zhì)量為12 466.8 g,由計(jì)算可知,使用天然氣生產(chǎn)瀝青砼CO2的排放量比重油減少了40%~50%,并且由于天然氣本身不含硫,所以排放尾氣中沒有SO2,因此天然氣是名副其實(shí)的清潔能源。

        1.3油氣兩種燃燒方式的比較

        通過現(xiàn)場試驗(yàn)等手段從燃燒穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保排放等方面將兩種燃燒方式進(jìn)行了對(duì)比。

        1.3.1穩(wěn)定性

        出料溫度和溫度穩(wěn)定性均符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,但燃油工況下的溫度穩(wěn)定性要強(qiáng)于燃?xì)夤r且燃燒穩(wěn)定性和充分性良好。

        1.3.2經(jīng)濟(jì)性

        生產(chǎn)103kg瀝青砼按目前價(jià)格所需天然氣成本20~25元/t,重油由于質(zhì)量參差不齊,按2 135元/t左右重油成本13元/t左右,經(jīng)比較使用天然氣優(yōu)勢不大,但可以有效節(jié)省攪拌設(shè)備維修成本(管道、泵、閥腐蝕,布袋更換,人工維修費(fèi)用等)從長遠(yuǎn)看,使用天然氣比重油有著更好的經(jīng)濟(jì)效益。

        1.3.3環(huán)保方面

        以天然氣為燃料相比于重油NOx的排放量減少了85.7%,CO減少了72.2%,CO2減少了40%并且不會(huì)產(chǎn)生SO2,環(huán)保效果非常明顯。

        1.3.4對(duì)產(chǎn)品的影響

        天然氣燃燒不會(huì)產(chǎn)生硫、磷等殘留物,徹底避免了由于重油等燃燒不充分導(dǎo)致的骨料表面污染,保證了瀝青與骨料的充分粘附。

        通過以上分析,瀝青拌和站的燃燒系統(tǒng)由原先的燃油改為燃?xì)馐钱?dāng)前拌和站發(fā)展的趨勢。

        2燃料系統(tǒng)的改造

        2.1氣站建設(shè)

        (1)選址。選址必須符合當(dāng)?shù)氐某鞘锌傮w規(guī)劃,環(huán)境功能區(qū)劃。單位周界必須與周邊的環(huán)境敏感區(qū)有足夠的安全防火間距,避免最大可能事故的發(fā)生。鎮(zhèn)江市路橋工程總公司氣站選址如圖1所示。

        (2)建站。根據(jù)設(shè)計(jì)部門提供的圖紙進(jìn)行場地、設(shè)備基礎(chǔ)建設(shè)。

        2.2工藝流程

        由LNG槽車或集裝箱拖車將LNG運(yùn)至本站,通過卸車增壓器對(duì)槽車或集裝箱槽車進(jìn)行增壓,利用壓差將LNG送至低溫儲(chǔ)罐儲(chǔ)存。儲(chǔ)存期間壓力保持在0.3 MPa(以下壓力如未加說明,均為表壓)。使用時(shí),打開儲(chǔ)罐增壓器,使儲(chǔ)罐壓力增至0.6 MPa,LNG利用壓差由儲(chǔ)罐進(jìn)入空溫式氣化器,與空氣換熱后轉(zhuǎn)化為氣態(tài)并升高溫度,出口溫度比環(huán)境溫度低5~10℃,當(dāng)空溫式氣化器出口的天然氣溫度達(dá)不到5℃時(shí),通過電加熱器升溫。氣化后的氣態(tài)天然氣通過調(diào)壓、計(jì)量、加臭后送入供氣管網(wǎng),供拌合樓燃燒器使用。氣化過程中產(chǎn)生的閃蒸汽(Boil Off Gas,BOG)經(jīng)加熱后計(jì)入管網(wǎng),產(chǎn)生的漏氣(Escape Air Gas,EAG)經(jīng)加熱后通過放散管放散。LNG氣化站的工藝流程如圖2所示。

        2.3主要設(shè)備選型

        本工程主要設(shè)備包括:LNG儲(chǔ)存設(shè)備、LNG氣化加熱設(shè)備(選用)、天然氣調(diào)壓、計(jì)量、加臭設(shè)備等。

        2.3.1 LNG儲(chǔ)罐

        本工程的LNG儲(chǔ)存設(shè)備為1臺(tái)65 Nm3的LNG儲(chǔ)罐,結(jié)構(gòu)形式為真空粉末絕熱、臥式圓筒形雙層壁結(jié)構(gòu),采用兩支腿臥罐支撐方式,工作壓力為0.3~0.75 MPa,工作溫度-162℃,其設(shè)計(jì)和生產(chǎn)應(yīng)滿足現(xiàn)行《鋼制壓力容器》GB150的相關(guān)要求。LNG儲(chǔ)罐上裝有高、低液位報(bào)警設(shè)施、內(nèi)罐壓力高報(bào)警、超壓自動(dòng)排放罐頂氣體的自力式降壓調(diào)節(jié)閥以及安全閥等。在儲(chǔ)罐進(jìn)、出口管線上設(shè)有緊急切斷閥。

        2.3.2 LNG氣化加熱設(shè)備

        本工程LNG氣化加熱設(shè)備分為空溫式和電熱式兩種??諟厥綒饣訜嵩O(shè)備包括有空溫式氣化器、儲(chǔ)罐增壓器、卸車增壓器、BOG加熱器、EAG加熱器等。電熱式加熱設(shè)備包括電加熱器(選用)。

        (1)空溫式氣化器。根據(jù)設(shè)計(jì)供氣規(guī)模,本工程主氣化器的氣化能力要求為2 500 Nm3/h,設(shè)計(jì)選用2臺(tái)3 000 Nm3/h的空溫式氣化器,一用一備。

        (2)儲(chǔ)罐增壓器。根據(jù)本站的供氣規(guī)模,本項(xiàng)目配置1臺(tái)儲(chǔ)罐增壓器,單臺(tái)設(shè)計(jì)流量300 Nm3/h。

        (3)卸車增壓器。LNG卸車增壓器用于卸車時(shí)提高槽車(或集裝箱)內(nèi)壓力,以便順利地將槽車(或集裝箱)內(nèi)的LNG卸入儲(chǔ)罐。本項(xiàng)目配置1臺(tái)卸車增壓器,設(shè)計(jì)流量為300Nm3/h。

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

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

        2.3.3天然氣調(diào)壓計(jì)量加臭柜

        本工程調(diào)壓計(jì)量加臭設(shè)備采用橇裝式,進(jìn)口壓力為0.4~0.75 MPa,出口壓力0.4 MPa,調(diào)壓裝置通過能力為2500+500 Nm3/h。

        3燃燒器改造

        3.1改造方案

        將重油燃燒器改造為天然氣/重油(低壓)兩用或單燒天然氣燃燒器。根據(jù)工程的具體要求,選用天然氣/重油(低壓)兩用燃燒器。

        3.2 MAC320瀝青拌合樓燃燒器組成

        由閘閥、高低壓力閥、雙安全閥、檢漏閥、流量控制閥、氣室、噴嘴等組成。

        3.3電氣控制

        將原有的油路控制改為氣路控制,用油氣控制系統(tǒng)在油與氣兩系統(tǒng)之間進(jìn)行切換。

        3.4燃燒器改造

        利用原有重油燃燒器的接口,在其周圍開鑿24個(gè)均布的孔,作為24個(gè)噴嘴的進(jìn)氣孔,在其外圍密閉加裝一個(gè)外圈形成一個(gè)氣腔,從氣站來的氣進(jìn)入此氣腔。

        3.5管路系統(tǒng)

        保持原來油路,增加天然氣管道。

        3.6氣量或油量的控制

        將備用的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)經(jīng)調(diào)試完成后作為風(fēng)氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),這樣燃重油的風(fēng)油比與燃天然氣的風(fēng)氣比控制機(jī)構(gòu)分開,互不影響。同時(shí),在用天然氣時(shí)要去掉燃重油時(shí)連接油閥的連桿。

        注:(1)燃燒器前動(dòng)壓:400 00~500 00 Pa;(2)氣體熱值:8 600 Kcal/Nm3(3)所有氣管采用無縫鋼管,保證氣體無泄漏;(4)球閥采用防爆球閥,并滿足管徑要求;(5)所有管路及閥門要進(jìn)行加壓0.6 MPa試驗(yàn)。

        4結(jié)語

        瀝青拌合站燃燒器通過此次改造,將原先燃油的系統(tǒng)改為燃?xì)獾南到y(tǒng),工作現(xiàn)場再無重油溢出的異味,引風(fēng)機(jī)煙囪再無由于重油燃燒不完全而產(chǎn)生的黑煙,除塵器布袋短期不需要清理,再也不用擔(dān)心管道被腐蝕而產(chǎn)生漏油。達(dá)到了上級(jí)要求的節(jié)能、環(huán)保的要求,受到了當(dāng)?shù)卣暮迷u(píng)。

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