浸没燃烧式气化器原理分析及方案优化.docxVIP

doi:10.3969/j.issn.1671-5152.2014.02.002浸没燃烧式气化器原理分析及方案优化□北京燃气绿源达清洁燃料有限公司（100102）尹星懿摘要：文章以北京市通州区西集LNG液化工厂为例，介绍了LNG液化工厂工艺流程，通过文献综述法对工艺流程中气化环节采用的浸没燃烧式气化器的工作特点和使用环境进行了分析。结合浸 没燃烧式气化器结构特点，提出了热源优化解决方案。运用数值计算法及比较分析法等方法对 优化后与优化前的浸没燃烧式气化器在节能、环保以及生产成本方面进行比较，并结合高品位 能源的梯级利用，提出了设想。关键词：浸没燃烧式气化器热源优化能源梯级利用联产天然气作为一种清洁、热值高、便于运输和储存的能源，越来越受到人们的青睐。目前，LNG正在以每年约12%的高增长率，成为全球增长最迅猛的能源之一。近年来，我国的LNG项目发展速度之快前所未有，对LNG的需求量也迅猛增长。随着中国LNG产业的发展，LNG厂站项目建设也迎来了黄金时期。目前，由北京市燃气集团投建的北京市通州区西集LNG液化工厂项目正在建设之中，计划2014年6月投产。西集LNG液化工厂低温储罐容量5000m3，气化能力为240万m3/d。由于气化量大、气化时间短、需要满足应急调峰的功能，在气化器的选取上只有浸没燃烧式气化器能够达到此要求。鉴于浸没燃烧式气化器对热源的特殊需求以及 工业联产的大背景，本文在分析浸没燃烧式气化器的 工作特点和使用环境的基础上，结合浸没燃烧式气化 器结构特点，着重提出了热源优化解决方案，使优化 后的浸没燃烧式气化器在节能、环保以及生产成本方 面具有更大的竞争优势，并结合高品位能源的梯级利用，提出了设想。1西集LNG液化工厂工艺说明西集LNG天然气液化工厂的基本工艺过程包括预处理（净化）、液化、储存、外输、气化等，采用混 合冷剂制冷工艺将天然气进行液化。如图1所示，原料天然气经计量后进入净化系统，顺序脱除其中CO2、H2S、Hg、H2O、芳香烃等杂质，净化合格后的天然气送入液化冷箱，在冷箱板式单元中与其中的混合冷剂换热而被逐级预冷、液化至过冷，出冷箱的液化天然气节流减压至常压后送入 LNG贮罐。一部分进入加液机售液，一部分作为应急调峰功能使用，用浸没燃烧式气化器进行气化，经过调压计量后，输送入城市管网。2浸没燃烧式气化器特点分析LNG气化器是一种专门用于液化天然气气化的换热器。低温的液态天然气要转变成常温的气体，必须要提供相应的热量使其气化。热量的来源可以从环境空气和水中获得，也可以通过燃料燃烧或蒸汽来92014/02总第468期加液机冷气储备区冷气压缩机脱芳 香 烃气态天然气减压至常压脱CO2脱H2S脱Hg脱H2O计量装置液化冷箱LNG储罐净化系统汽化升温（浸没式 汽化器）城市管网调压计量图1西集LNG液化工厂工艺流程加热LNG。浸没燃烧式气化器（SCV）是燃烧加热型气化器中使用最多的一种。它使用一个直接向水中排出烟气 的燃烧器，由于烟气与水直接接触，烟气激烈地搅动 水，热效率非常高。水沿着气化器的管路向上流动， LNG在管内气化。浸没燃烧式气化器的特点是：结构紧凑、节省空 间；初始成本低；传热效率非常高；适合于负荷突然增加的要求，可快速启动；适合于紧急情况或调峰使用。虽然我们选择了浸没燃烧式气化器作为西集LNG液化工厂的气化装置，但是由于以往我公司投建的LNG厂站中没有此种气化装置的使用先例，而且其使用成本较高，为了进一步了解此种气化装置的 实际使用情况，降低使用成本，我们到上海考察了用 户的使用现场，对浸没燃烧式气化器有了更为直观的了解。在对浸没燃烧式气化器的工作特点和使用环境进行分析的基础上，结合浸没燃烧式气化器结构特点，提出热源优化方案，使优化后的浸没燃烧式气化器在节能环保以及生产成本方面具有更大的竞争优势。常运行的因素有很多，如风量和燃料气的配比、燃料气压力、水浴的温度和液位、燃料气的燃烧程度、燃 料气入口和烟囱处的气体探测等。风机的风量和燃料 气的配比，会对燃烧器的燃烧效率产生影响；燃料气 的压力也要控制在一定的范围内，燃料气压力较大波 动，会引起运行不稳定；水浴的液位和温度也要控制 在适当的水平，过高或过低都会影响安全运行，甚至 达到联锁点引起跳车；燃料气入口和烟囱处的可燃气 报警器容易引起设备停车；在运行过程中，还要注意 控制NOx的生成速率，如果NOx产生速度过快会影响水浴的酸碱性，长时间的运行会使水浴的酸度增加，如果不及时处理,则会对设备产生一定程度的腐蚀。以上的各种情况是浸没燃烧式气化器的正常运行时燃料气燃烧可能产生的不良后果，严重时甚至会引起跳车。4浸没式燃烧器热源的优化在工业生产中，一些电厂及化工厂，都会有一套自己的循环水系统，一般都需要通过冷却塔等冷却 设备将循环水进行一定程度的冷却后才能