董向鋒，曹珂寧，董 雷，呂文成

（陜西海山能源發(fā)展有限公司，陜西 西安 710021）

1 浸沒式燃燒氣化器（SCV）氣化工藝原理[1]

從外輸管網(wǎng)來的NG 是SCV 的能量來源，NG 與高壓鼓風(fēng)機(jī)來的空氣進(jìn)行混合后在燃燒室進(jìn)行燃燒，燃燒后的高溫“煙氣”在高壓鼓風(fēng)機(jī)給予的風(fēng)壓作用下進(jìn)入水槽底部的熱風(fēng)管道，熱風(fēng)管道在水槽底部有多個小孔，高溫“煙氣”從熱風(fēng)管道的小孔鼓泡而出，與水槽內(nèi)的水充分接觸進(jìn)行熱交換，“煙氣”經(jīng)水降溫后從煙囪排出。水槽內(nèi)的水在循環(huán)泵的作用下不斷循環(huán)，以保證水槽內(nèi)的水水溫均勻，防止局部高溫?fù)p壞設(shè)備。

經(jīng)過與高溫“煙氣”換熱后的溫水與水槽內(nèi)細(xì)小的LNG 盤管進(jìn)行熱交換，LNG 氣化為5 ℃左右的NG，然后出SCV 進(jìn)行外輸。

2 浸沒式燃燒氣化器（SCV）設(shè)備結(jié)構(gòu)

浸沒燃燒式氣化器主要由高效換熱管束、高壓燃燒系統(tǒng)、高壓鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、pH 值控制系統(tǒng)、燃料氣供應(yīng)系統(tǒng)、水汽排放系統(tǒng)、空氣管道、水浴槽、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、電加熱系統(tǒng)、整機(jī)PLC 控制系統(tǒng)等部分組成。氣化介質(zhì)、水、燃料氣的進(jìn)出口均采用法蘭連接，設(shè)備本體設(shè)爬梯和圍欄，風(fēng)機(jī)配消音房、消音器，水浴槽配套2 根防爆電熱管用于水浴池內(nèi)水溫恒定[2]。浸沒式燃燒氣化器結(jié)構(gòu)圖，如圖1 所示。

圖1 浸沒式燃燒氣化器結(jié)構(gòu)圖

3 SCV 工藝控制

3.1 燃燒器運(yùn)行與水浴槽水溫邏輯控制

燃燒器的運(yùn)行控制由水浴槽內(nèi)水溫的上限以及水溫的下限來進(jìn)行自動控制。即水浴槽內(nèi)的水溫大于等于上限溫度設(shè)定值時，燃燒器自動轉(zhuǎn)為小火維持模式運(yùn)行;水浴槽內(nèi)的水溫小于或等于下限溫度設(shè)定值時，燃燒器自動啟動大火模式運(yùn)行，直至水浴槽內(nèi)的水溫加熱至上限溫度設(shè)定值時再次自動轉(zhuǎn)為小火模式加熱，如此循環(huán)自動運(yùn)行[3]。

3.2 燃燒器的控制

燃燒器采用經(jīng)過編程后的PLC 的邏輯進(jìn)行控制，先使冷卻爐內(nèi)的循環(huán)水正常運(yùn)行后即啟動燃燒爐膛內(nèi)部水份的吹掃程序，約吹掃5 min 使?fàn)t高壓空氣壓走爐膛內(nèi)的水分，達(dá)到高壓空氣使煙氣支管有鼓泡現(xiàn)象后即開始點(diǎn)火，然后啟動小劑量天然氣的噴射（小火），燃燒小火是否是正常由火焰?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行自動檢測和反饋信號，當(dāng)火焰?zhèn)鞲衅靼l(fā)出信號正常，天然氣經(jīng)過1 個小延時即可通過控制進(jìn)入大劑量天然氣的噴射（大火），同時進(jìn)空氣的總閥及進(jìn)燃料氣的控制閥會自動打開相應(yīng)角度或全開角度，此時燃燒顯示正常，燃燒器投入全部燃燒加熱狀態(tài)。

燃燒器的自動加熱輸出的控制是根據(jù)水浴槽內(nèi)水的溫度進(jìn)行上下限自動控制調(diào)節(jié)[4]。

運(yùn)行結(jié)束后，燃燒器的關(guān)閉跟點(diǎn)燃的控制邏輯相反執(zhí)行，直至吹掃結(jié)束爐膛，爐膛的冷卻系統(tǒng)具有延時性，最后再實(shí)行關(guān)閉。

3.3 水浴槽體內(nèi)的自動進(jìn)水補(bǔ)給控制

水浴槽內(nèi)自動補(bǔ)水電磁閥的運(yùn)行控制由水位上限、水位下限進(jìn)行自動控制。即實(shí)際水位大于或等于上限水位設(shè)定值時（一般低于溢流口10 cm 左右）電磁閥自動關(guān)閉，補(bǔ)水停止;當(dāng)水浴槽內(nèi)實(shí)際水位低于或等于下限水位設(shè)定值時電磁閥補(bǔ)水自動啟動運(yùn)行，直至補(bǔ)給至水位上限設(shè)定值時電磁閥自動關(guān)閉。

3.4 水浴槽內(nèi)pH 值自動調(diào)整控制

SCV 的水浴槽內(nèi)配置有pH 值測量傳感器，pH值的中和控制根據(jù)水浴槽中水的變化，由控制系統(tǒng)打開或關(guān)閉電磁閥的開啟時間來提供一定劑量的液體堿至水浴槽中充分混合，系統(tǒng)會實(shí)時際等于設(shè)定值時，統(tǒng)自動開啟電磁閥運(yùn)行：當(dāng)實(shí)際PH 值低于或等于下限設(shè)定值時，電磁閥自動停止運(yùn)行。當(dāng)環(huán)境溫度低于0 ℃時，應(yīng)打開堿箱的電加熱恒溫系統(tǒng)，系統(tǒng)將自動恒溫工作，保證堿液在一定的溫度范圍，從而避免造成堿液箱內(nèi)結(jié)冰。

3.5 燃燒器自動供風(fēng)系統(tǒng)

鼓風(fēng)機(jī)的出口總管上配有風(fēng)壓變送器，通過風(fēng)壓傳感器的實(shí)際測量值跟控制系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)值的不斷對比，使變頻器控制風(fēng)機(jī)的頻率（送風(fēng)量）跟風(fēng)壓形成PID 閉環(huán)控制系統(tǒng)，從而保證了出風(fēng)的恒壓控制。

3.6 爐膛冷卻水循環(huán)控制

為了讓運(yùn)行中的高溫爐膛不易損壞，正常運(yùn)行時熱水循環(huán)泵從水浴槽內(nèi)抽出的水連續(xù)進(jìn)入爐膛夾層進(jìn)行循環(huán)冷卻，出水口設(shè)置了溫度變送器，通過出水溫度的實(shí)時測量值跟控制系統(tǒng)的目標(biāo)設(shè)定值不斷對比，使變頻器的運(yùn)行頻率（冷卻水流量）控制跟冷卻水的出口溫度跟形成PID 閉環(huán)控制系統(tǒng)，達(dá)到冷卻水出口恒溫控制的目的，從而保證了高溫爐膛的冷卻效果[5]。當(dāng)出水達(dá)到水溫設(shè)計值時系統(tǒng)會自動報警。

3.7 電加熱防凍和輔助加熱系統(tǒng)

設(shè)備本體上配置有電加熱防凍保護(hù)自動加熱裝置，電加熱功率為60 kW×2 組(一備-用)，此系統(tǒng)為手動開關(guān)控制，當(dāng)冬季環(huán)境溫度低于0 ℃設(shè)備停止氣化使用時，即需人為開啟電加熱恒溫防凍模式，控制系統(tǒng)自動將水浴槽內(nèi)水的溫度加熱并自動控制在25～30 ℃之間（可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)），從而起到防止水在水浴槽中凍結(jié)[6]。

此加熱系統(tǒng)也可作為SCV 備戰(zhàn)應(yīng)急加熱，系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際調(diào)峰需要先提前使水加熱到一定溫度，以便達(dá)到隨時點(diǎn)火氣化的目的，省去了點(diǎn)火工作后再加熱水的時間。

3.8 循環(huán)水泵的啟停控制

每臺SCV 設(shè)置了二臺熱水循環(huán)泵，為一備一用設(shè)計。環(huán)境溫度低于0 ℃，當(dāng)SCV 裝置調(diào)峰運(yùn)行時循環(huán)水泵即首先自動工作;當(dāng)SCV 調(diào)峰運(yùn)行結(jié)束、需長期停機(jī)，則關(guān)閉循環(huán)泵系統(tǒng)。環(huán)境溫度低于0 ℃期間水泵必須連續(xù)工作，否則容易造成水泵管路或水泵內(nèi)部結(jié)冰，導(dǎo)致SCV 無法正常運(yùn)行的情況發(fā)生[7]。

4 SCV 熱源優(yōu)化[8]

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，一些化工企業(yè)都有一套冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。通常都是將水源通過冷卻設(shè)備冷卻后外排或者再次循環(huán)利用，水源在冷卻過程中不僅造成生產(chǎn)成本的大幅升高，而且大量的熱源白白浪費(fèi)，如果能將這部分熱源充分利用，不僅節(jié)約了生產(chǎn)成本，而且解決了耗能設(shè)備的熱源問題，真正的達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

在LNG 氣化過程中恰恰需要大量熱源，如果能將這部分熱源引入浸沒式燃燒氣化器，大量的熱源在SCV 內(nèi)部與LNG 通過與細(xì)小的LNG 盤管進(jìn)行換熱，經(jīng)過換熱冷卻的冷水出SCV 后可以再次被利用。SCV燃料氣與高壓空氣混合燃燒產(chǎn)生的熱源可以作為補(bǔ)充熱源，如此降低了SCV 燃料氣的用量、減少了煙氣排放、降低了高壓風(fēng)機(jī)的功耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的同時滿足工藝要求。

5 結(jié)語

由于在LNG 氣化器領(lǐng)域長期被國外壟斷，所以由我國自主研發(fā)的SCV 浸沒式氣化器的投入使用使我國LNG 行業(yè)節(jié)約了大量的成本。SCV 作為天然氣調(diào)峰站的重要汽化設(shè)備，充分了解其結(jié)構(gòu)及使用要點(diǎn)對于其運(yùn)行過程中發(fā)揮較高的使用性能具有至關(guān)重要的作用，同時也為我國氣化器裝備積累了使用和設(shè)計經(jīng)驗(yàn)。