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)。