城鎮燃氣傳統的供氣方式大都是以管道輸送為主,通過(guò)燃氣儲輸配站、城市門(mén)站、調壓站和燃氣主干管線(xiàn)、支線(xiàn)形成的燃氣輸送管網(wǎng),為終端用戶(hù)提供燃氣供應服務(wù)。
此類(lèi)方式在管道氣源壓力穩定、燃氣供應矛盾小的城鎮一般均能夠保證。
但近年來(lái),隨著(zhù)國家環(huán)境保護力度加大、華北地區因霧霾天氣大批量鍋爐由燃煤改燒燃氣,即便是西部天然氣出產(chǎn)地區,燃氣供需矛盾在城市已開(kāi)始凸現,每到冬季用氣緊張階段,不少地方為保證社會(huì )穩定,亦采取壓工業(yè)保民用等調峰手段;
即便在作為我國的主要氣源地的重慶主城區,一些距離偏僻、地處條件復雜、靠近森林的餐飲商家,由于鋪設管網(wǎng)投資大、山體容易滑坡,維護和搶險困難,大都仍使用散罐液化石油氣;
主城區周邊管網(wǎng)末端一些居民小區,往往因為冬季天然氣供應問(wèn)題,形成集訪(fǎng)上訪(fǎng),造成不穩定因素。
因此,采用建設LNG瓶組撬裝站方式,解決上述情況下用戶(hù)燃氣需求,是比較靈活、投資少、建設周期短、效率高的方式。
二、LNG瓶組撬裝站供氣工藝和設備
LNG瓶組撬裝供氣的工藝流程是:通過(guò)LNG移動(dòng)加注車(chē)將LNG充裝到特制的真空絕熱瓶(以下簡(jiǎn)稱(chēng):鋼瓶或杜瓦瓶,其工作壓力一般低于1MPa),依靠瓶?jì)裙ぷ鲏毫NG壓出鋼瓶進(jìn)入空溫式氣化器,吸收空氣的熱量將LNG氣化為接近常溫的氣體,再經(jīng)調壓、計量、加臭,供給終端用戶(hù)應用。
LNG瓶組供應鏈包括充裝、運輸、使用(氣化供氣)三個(gè)環(huán)節(圖1);在瓶組站,供氣流程為:LNG鋼瓶→空溫式氣化器→調壓計量→加臭(可選)→用戶(hù)(圖2)。
LNG瓶組撬裝供氣是系統構件的組合,其中,最關(guān)鍵要注意的是以下幾個(gè)工藝環(huán)節:
一、LNG杜瓦瓶
LNG儲存在鋼瓶中:雙層(真空)結構,內膽用來(lái)儲存低溫液體,其外壁纏有多層絕熱材料,具有超強的隔熱性能,同時(shí)夾層(兩層容器之間的空間)被抽成高真空,共同形成良好的絕熱系統,靜態(tài)日蒸發(fā)率<2%,充滿(mǎn)LNG的杜瓦瓶靜置1天壓力升高不超過(guò)0.1MPa;
瓶?jì)仍O置有專(zhuān)用超壓放散閥裝置,能夠自動(dòng)控制瓶?jì)葔毫υ诎踩秶?。根據儲存量的大小,鋼瓶分為立、臥兩種:
1、立式瓶(圖3)容積主要有175L、225L、275L、325L、375L,內置增壓器和氣化器,可提供自增壓和約6Nm3/h的外輸能力;
臥式瓶(圖4)容積一般為410L及以上,自帶增壓氣化器(位于瓶體外),但不能提供LNG氣化外輸,必須外接氣化器才能實(shí)現外輸供氣。
2、充裝與運輸
LNG杜瓦瓶充裝有兩種方式:①無(wú)泵充裝;②帶泵加氣機充裝。
(1)無(wú)泵充裝
鋼瓶放置在磅秤上,利用金屬軟管分別將鋼瓶的進(jìn)液口、氣相口與儲罐的液相、氣相管相連,先將鋼瓶壓力降至0.1MPa左右,對儲罐增壓至0.6MPa,利用壓差將LNG充裝進(jìn)鋼瓶中,磅秤數值達到鋼瓶充裝重量后(480L鋼瓶最大充裝重量為183kg),停止充裝。
此種方式的缺點(diǎn)是:
①充裝控制有滯后性;
②對加注站建設要求高(地下式、半地下式儲罐的站點(diǎn)無(wú)法充裝);
③LNG為混合物,密度隨組分和溫度、壓力變化,無(wú)法全面的以重量判斷是否充裝滿(mǎn)。
(2)帶泵加氣機充裝
此種充裝方式,與LNG車(chē)載瓶的充裝類(lèi)似。將充裝面板通過(guò)金屬軟管連接到鋼瓶上,直接通過(guò)泵、加氣機將LNG儲罐/LNG槽車(chē)中的LNG力H注到瓶中。LNG加注機通過(guò)瞬時(shí)流量、壓力自動(dòng)判斷是否充裝滿(mǎn),并自動(dòng)停止充裝(也可定量充裝,隨時(shí)停止)。
此種方式的優(yōu)點(diǎn)是:充裝快速、安全,480L鋼瓶,從連接軟管到充裝完、卸下管線(xiàn),一般僅需7分鐘即可完成。因此,從實(shí)用技術(shù)看,帶泵加注機充裝具有更高的安全性、可靠性和充裝速度。
LNG鋼瓶屬壓力容器、內裝低溫液體和可燃氣體,從技術(shù)安全角度看,需要專(zhuān)門(mén)的?;奋?chē)輛進(jìn)行運輸。運輸中,必須對鋼瓶進(jìn)行固定、防止顛簸發(fā)生撞擊;運輸車(chē)輛必須保持貨箱通風(fēng);?;愤\輸車(chē)輛車(chē)速必須嚴格控制,此外,在長(cháng)距離運輸時(shí),應定時(shí)停車(chē)檢查鋼瓶壓力。
3、氣化與供氣——LNG瓶組站
LNG瓶組供氣站站內主要設備包括:LNG瓶組、空溫式氣化器、調壓器、加臭裝置和流量計等。
鋼瓶通過(guò)自增壓氣化器增壓至設定壓力,將LNG壓出鋼瓶,進(jìn)入匯流管,流進(jìn)空溫式氣化器吸收空氣熱量氣化,經(jīng)調壓閥調壓、加臭、計量后通過(guò)常溫管道送至用戶(hù)。
使用過(guò)程中,為適應用氣量的波動(dòng),將鋼瓶出液口閥門(mén)全開(kāi),通過(guò)調壓閥自動(dòng)控制供氣流量。此外,為保障供氣的連續性,LNG瓶組站共設二組LNG杜瓦瓶,每組鋼瓶數相同,一組使用完后立即切換到另一組,同時(shí)將使用完的瓶組運至充裝站再充裝。杜瓦瓶上有液位傳感器,可通過(guò)液位顯示來(lái)判斷是否該切換至另一組。
LNG瓶組撬裝供應站的設計、目前國家尚無(wú)規定的技術(shù)標準和規范,建設主要參照《城鎮燃氣設計規范》的要求進(jìn)行。
LNG瓶組站還應根據運瓶車(chē)的貨箱底板高度修建瓶組的放置平臺,以方便瓶組在運瓶車(chē)和平臺間搬運。
配置原則上,空溫式氣化器應設2臺,1用1備,但瓶組站供氣主要市場(chǎng)為以臨時(shí)性補充供氣,連續運行時(shí)間一般低于5小時(shí),一天使用2—3次,有足夠的間隔時(shí)間讓氣化器化冰、霜、復溫。因此,可考慮以最大小時(shí)供氣量的1.5倍選擇氣化器大小,以節約成本、減小占地面積,而不用選用2臺(1用1備)。
為保證連續性供氣,LNG瓶組站通常設置2組鋼瓶,l用1備,但鋼瓶?jì)r(jià)格昂貴,410L在3萬(wàn)以上,480L在4萬(wàn)左右。
為提高回報率,應保證供氣量:
①選擇可接受以L(fǎng)NG瓶組站常年補充供氣的用戶(hù);
②LNG瓶組站全體撬裝化,可在不同用氣點(diǎn)定期轉運、安裝、供氣,減少閑置時(shí)間。
LNG瓶組站應定期巡查,包括:氣化后溫度、氣化器結冰情況、瓶組壓力、是否有漏氣等,并根據液位顯示,及時(shí)切換鋼瓶組。