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        LNG項目升級中水浴式氣化系統(tǒng)分析與應用

        2018-01-22 02:58:50佛山市南海燃氣發(fā)展有限公司高同樂
        上海煤氣 2017年6期
        關鍵詞:獅山水浴選型

        佛山市南海燃氣發(fā)展有限公司 高同樂

        1 項目概況

        1.1 項目背景

        根據(jù)《佛山市南海區(qū)管道燃氣專項規(guī)劃(2010—2020)》、《佛山市南海區(qū)天然氣利用工程可行性研究報告》等要求,佛山市南海燃氣發(fā)展有限公司于2014年7月投入運營南海區(qū)獅山LNG綜合儲配站一期部分,用以作為保障和解決南海區(qū)域內(nèi)下游各類用戶的正常用氣問題。

        1.2 項目實施必要性

        獅山 LNG站儲配站一期主要設置 6×150LNG儲罐和8臺5 000 m3/h(4用4備)空溫式氣化器及相應附屬設備設施進行儲氣和供應,供應能力能夠達到2萬m3/h。隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及近年來國家對于大氣污染防治的力度越來越強,南海區(qū)多家使用燃煤、燃油等重污染企業(yè)將逐漸采用天然氣作為清潔能源,預計未來兩年內(nèi)用氣量會有大幅增加。經(jīng)過管網(wǎng)部門水力情況分析測算,獅山 LNG儲配站原有2萬m3/h的供氣能力已經(jīng)不足,需對供氣能力進行改造提升至5萬m3/h。

        2 提升供氣能力途徑分析

        (1)根據(jù)獅山LNG儲配站初步設計,原規(guī)劃建設空溫式氣化器為10臺(5用5備),一期建成8臺,如二期將規(guī)劃2臺空溫式氣化器建成后,可增加氣化能力至2.5萬m3/h。

        (2)考慮增加水浴式氣化器來增加氣化能力,恰好屬同一工業(yè)園區(qū),與獅山 LNG儲配站一墻之隔有一垃圾焚燒發(fā)電廠,該廠的工藝可以提供36~40℃的冷卻水源可以作為 LNG 氣化的加熱水源,對方有降低水溫的需求,而 LNG又有穩(wěn)定熱量的水源。

        (3)根據(jù)上述(1)與(2)兩種工藝以及從工程建設造價、后期運營成本、能源利用效率的對比,我司決定采取水浴式氣化器工藝來提升氣化能力,暫不實施空溫式氣化器工藝。

        3 水浴式氣化工藝對比分析

        3.1 水浴式氣化三方案

        方案一:直接利用電廠的冷卻循環(huán)水參與到LNG水浴式循環(huán)系統(tǒng),提高能源利用效率,見圖1。

        圖1 水浴式氣化工藝方案一

        根據(jù)電廠冷卻循環(huán)水質(zhì)報告可以看出,冷卻循環(huán)水中Cl-含量常年大于180 mg/L。對于奧氏體不銹鋼在 Cl-環(huán)境下的腐蝕,各種權威的書籍均有嚴格的要求,Cl-含量要小于 25×10-6,否則就會發(fā)生應力腐蝕、孔蝕、晶間腐蝕,所以采取方案一循環(huán)水供應方案來說,會對現(xiàn)有市場上常用的不銹鋼LNG水浴式氣化器有明顯的損傷,從設備選型上不允許采用方案一。

        方案二:針對方案一的不足之處,筆者與設計院的技術人員經(jīng)過與電廠技術人員的充分溝通,制定水浴式氣化工藝方案二,見圖2。

        圖2 水浴式氣化工藝方案二

        即在兩家廠中間加設一道水—水換熱器,電廠Cl-含量高的循環(huán)水通過換熱器ABC換熱后流回電廠,在水浴式氣化器循環(huán)系統(tǒng)側采用經(jīng)過電廠處理過Cl-的脫鹽水。這樣一方面解決了Cl-對不銹鋼水浴式氣化器選型困難的問題,也實現(xiàn)了兩家工廠之間的界面清晰,如若真的發(fā)生事故時可以在自家廠內(nèi)切斷循環(huán)水,不會造成相互影響。

        方案三:由于在LNG氣化過程中會氣化吸熱,同時會使循環(huán)水溫度會降低。為了能夠更加最大化提高使用效率,在工藝方案選擇中技術人員又加入了可以供應至電廠辦公樓的空調(diào)冷卻水系統(tǒng),形成了水浴式氣化工藝方案三,見圖3。

        圖3 水浴式氣化工藝方案三

        根據(jù) LNG儲配站工藝流程特點,綜合考慮空調(diào)冷水需求,為保障冷水的提供的可行性,保障系統(tǒng)的安全性,保障 LNG氣化系統(tǒng)的穩(wěn)定性,同時符合空調(diào)用冷的不穩(wěn)定性,工藝流程設置如下:空調(diào)冷水取水在LNG水浴氣化器回水(回水溫度7℃)加壓泵后取水,通過冷水緩沖罐穩(wěn)壓緩沖后,進入冷水變頻水泵,經(jīng)管道輸送到電廠辦公用冷系統(tǒng),電廠空調(diào)系統(tǒng)的 12℃回水通過管道輸送回儲配站,進入LNG水浴氣化器回水加壓泵后的止回閥后。

        3.2 三個方案進行對比

        對比三個方案,方案二要優(yōu)于方案一,方案三中工藝較復雜,更難的是設備選型。經(jīng)過我司技術人員多次與設備廠商確認,設備廠商在進行設備設計中應當考慮設備的可靠性、耐久性、穩(wěn)定性、所用材料應有優(yōu)異的低溫性能、同時還要防止在換熱表面形成結冰等因素。由于要考慮給電廠辦公系統(tǒng)供應空調(diào)水,根據(jù)常規(guī)空調(diào)設計,一般要求供水溫度為7℃,這樣LNG水浴式氣化器的回水溫度必須為 7℃。在各設備廠商進行研究后都表示設備制造的穩(wěn)定性不高,LNG水浴式氣化器在使用過程中會產(chǎn)生結冰現(xiàn)象。結合我司實際情況,經(jīng)過綜合對比之后,采取方案二來解決氣化能力不足的問題。

        4 結語

        (1)最終獅山LNG綜合儲配站水浴式氣化器選型循環(huán)水為 20~30℃的進回水溫度,既能滿足工藝要求,也方便設備采購,最終設備選型見表1。

        表1 設備選型

        (2)方案一由于 Cl-含量對不銹鋼有影響,為延長不銹鋼在Cl-的環(huán)境下的壽命,可在工藝條件允許的情況下,加入適當?shù)木徫g劑或選擇合理的材料,可考慮選用非金屬材料或襯里材料,來達到最佳的經(jīng)濟效益,這類技術在相關的文獻研究中已有提及,比如鈦合金材料等,但現(xiàn)有技術或工藝制造造價昂貴,暫時不能成批量的引入市場使用。

        (3)方案三如其他類似工藝確需空調(diào)冷凍水,可在循環(huán)水中加入防凍劑,使其冰點降至-20℃以下,常用的防凍劑溶液有鹽水溶液、氯化鈣水溶液以及有機化合物載冷劑。常用有氯化鈉(NaCl)水溶液,氯化鈣水溶液(CaCl2)。鹽水溶液對金屬有強烈的腐蝕作用,因而會腐蝕管道和設備;還有乙二醇水溶液和三元溶液(質(zhì)量百分數(shù) 40%乙二醇,20%乙醇,40%水,冰點為-64℃),該類載冷劑對設備無任何腐蝕性,但有較低的揮發(fā)性,因此建議做成密閉循環(huán)系統(tǒng)。

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