一種帶燃氣加熱的lng氣化器及其加熱控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種LNG氣化及供氣裝置，具體的說本發(fā)明采用空溫式氣化器與使用 燃氣燃燒加熱的氣化器相結(jié)合，組裝在一個撬上的一種帶燃氣燃燒加熱的撬裝式LNG氣化 器及其加熱控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前LNG的氣化大多采用空溫式氣化器，但空溫式氣化器的出口溫度受環(huán)境溫度 影響較大，在冬季比較寒冷的地區(qū)，氣化器出口溫度比較低，此時通常還需要采用輔助加熱 的方法進行升溫。對于輔助加熱，目前大多氣化站采用水浴式電加熱方法。電加熱一般加 熱的負荷較小，不能滿足氣化功率較大時的需要，同時由于單位熱耗的電費高于燃氣費，其 運行費較燃氣加熱高。中小型區(qū)域供氣LNG氣化多采用空溫氣化器，當(dāng)環(huán)境溫度低于0°C 時，空溫氣化器不能滿足一般管道的輸氣要求。因此在冬季比較寒冷的地區(qū)，通常還需要采 用補熱的方法對天然氣進一步加熱。本發(fā)明采用使用燃氣燃燒輔助加熱，效率高、能夠滿足 不同的用氣負荷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決上述問題，達到更好的氣化效果，滿足不同地區(qū)、不同季節(jié)的用氣，本發(fā)明 提供了一種帶燃氣加熱的LNG氣化器。具體技術(shù)方案如下：
[0004] -種帶燃氣加熱的LNG氣化器，包括η個LNG鋼瓶、緊急切斷閥、空溫式氣化器、三 通閥、燃氣加熱裝置和調(diào)壓系統(tǒng)，η彡1，其中，
[0005] 調(diào)壓系統(tǒng)用于將氣化后的中壓天然氣降壓至用戶需要的壓力，其包括一級調(diào)壓裝 置、二級調(diào)壓裝置、計量裝置和加臭裝置；
[0006] 所述LNG鋼瓶、緊急切斷閥、空溫式氣化器）、三通閥、燃氣加熱裝置、一級調(diào)壓裝 置、二級調(diào)壓裝置、計量裝置和加臭裝置依次連接；三通閥出氣口一端連接燃氣加熱裝置， 另一端連接一級調(diào)壓裝置。
[0007] 進一步，所述三通閥為電動三通閥。
[0008] -種帶燃氣加熱的LNG氣化器的加熱控制方法，應(yīng)用于上述一種帶燃氣加熱的 LNG氣化器，包括以下步驟：
[0009] 步驟1 :當(dāng)下游管網(wǎng)壓力到達下限值時，判斷氣化區(qū)天然氣濃度和鋼瓶出液壓力；
[0010] 步驟2 :確認氣化區(qū)天然氣濃度和鋼瓶出液壓力運行正常后，電動緊急切斷閥開 啟；
[0011] 步驟3:當(dāng)下游管網(wǎng)壓力到達上限值時，電動緊急切斷閥關(guān)閉，LNG氣化器處于待 機狀態(tài)；
[0012] 步驟4:若空溫式氣化器出口天然氣溫度高于設(shè)定的溫度，電動三通閥切換至旁 通管道側(cè)，天然氣經(jīng)一級調(diào)壓裝置、二級調(diào)壓裝置、計量裝置和加臭裝置進入下游管網(wǎng)；
[0013] 步驟5 :若空溫式氣化器出口天然氣溫度低于設(shè)定的溫度，啟動燃氣加熱裝置；
[0014] 步驟6 :監(jiān)測水浴溫度，當(dāng)水浴溫度達到設(shè)定溫度時，三通閥切換至燃氣加熱裝置 一側(cè)補熱，天然氣經(jīng)一級調(diào)壓裝置、二級調(diào)壓裝置、計量裝置和加臭裝置進入下游管網(wǎng)。
[0015] 進一步，所述燃氣加熱裝置采用連續(xù)負荷調(diào)節(jié)控制，隨著氣化量的變化連續(xù)改變 加熱功率，通過水浴溫度的波動來控制加熱功率。
[0016] 進一步，所述燃氣加熱裝置包括控制器，燃氣加熱裝置運行調(diào)節(jié)階段是根據(jù)控制 參數(shù)9NG與設(shè)定值θ'NG的偏差對燃燒機負荷進行調(diào)節(jié)，控制器采用單回路反饋控制系 統(tǒng)，水浴溫度與加熱功率的關(guān)聯(lián)式如下：
[0017]
[0018]Τ「水浴時間常數(shù)，?\=f(Vg);
[0019] 0廠水浴溫度（°(：)
[0020] K「水浴調(diào)節(jié)通道傳遞系數(shù)，K1=f(Vg);
[0021] Vg-燃氣流量（m3/s)
[0022] Klf-水浴干擾通道傳遞系數(shù)，Klf=f(Vg);
[0023] θιη。-換熱器表面溫度（°C)。
[0024] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：
[0025] 本發(fā)明安全、高效、節(jié)能的輔助加熱結(jié)構(gòu)，效率高，可滿足不同的用氣負荷，可以根 據(jù)用氣負荷比例調(diào)節(jié)燃燒用燃氣量，滿足不同地區(qū)、不同季節(jié)的用氣，達到更好的氣化效 果。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明的燃氣加熱裝置的運行調(diào)節(jié)控制流程圖。
【具體實施方式】
[0028] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述。本發(fā)明利用空氣熱源及燃氣燃燒 熱源共同氣化LNG?？諟厥綒饣鞯腖NG通過吸收外界大氣環(huán)境熱量而實現(xiàn)氣化過程，能 耗很低。為提高LNG與環(huán)境的換熱效率，氣化器主體部分一般采用耐低溫的鋁合金縱向翅 片管，它結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，制造和使用方便，換熱面積大，因而在各種低溫系統(tǒng)中 廣泛應(yīng)用。影響氣化器工作的因素主要有流量、工作周期、工作壓力、大氣溫度、大氣相對濕 度、風(fēng)力、日照等條件。氣化器應(yīng)滿足以下條件：
[0029] ①根據(jù)用氣的實際狀況進行設(shè)計，設(shè)計的最小氣化量應(yīng)滿足在最惡劣工作環(huán)境下 的最大用氣量要求。
[0030] ②氣化器在設(shè)計布置時，每1臺氣化器的入口處和出口處應(yīng)設(shè)有切斷閥，并在出 口切斷閥之前設(shè)置安全閥。
[0031] ③氣化器應(yīng)配備切斷熱源的裝置來確保安全；還應(yīng)安裝溫度檢測設(shè)備，用來測量 LNG和熱交換介質(zhì)的進出口溫度，確保傳熱效率。
[0032] 如圖1所示，本發(fā)明為一種撬裝式的帶燃氣燃燒加熱的LNG氣化器，其燃燒用燃氣 是利用LNG鋼瓶自身氣化的天然氣，包括2個LNG鋼瓶1、緊急切斷閥2、空溫式氣化器3、安 全散放口 4、三通閥5、燃氣加熱裝置6和調(diào)壓系統(tǒng)。調(diào)壓系統(tǒng)用于將氣化后的中壓（0. 8MPa) 天然氣降壓至用戶需要的壓力，其包括一級調(diào)壓裝置7、二級調(diào)壓裝置8、計量裝置9和加臭 裝置10。
[0033]LNG鋼瓶1、緊急切斷閥2、空溫式氣化器3、三通閥5、燃氣加熱裝置6、一級調(diào)壓裝 置7、二級調(diào)壓裝置8、計量裝置9和加臭裝置10依次連接。
[0034] 三通閥5出氣口的一端連通燃氣加熱裝置6,另一端通過旁通管道連通一級調(diào)壓 裝置7。
[0035] 燃氣加熱裝置6具體采用燃氣燃燒加熱器，加熱器可采用燃燒煙氣直接加熱水 浴，再通過水浴加熱天然氣管道，進而加熱天然氣的浸沒燃燒方式。由于浸沒燃燒不設(shè)置 傳統(tǒng)的換熱煙管，而是直接使煙氣與水直接換熱，且水浴溫度為10-30°C，排煙溫度不超過 10-35°C，因此傳熱效率高，可達到98%。
[0036] 燃氣燃燒加熱器，還可采用大氣式燃燒。由于大氣式燃燒采用引射器引射燃燒需 要的空氣，可不設(shè)置傳統(tǒng)燃燒器所需要的鼓風(fēng)機，因此設(shè)備運行時無風(fēng)機噪聲，更適合小型 (功率小于30kW)的氣化裝置。其水浴溫度為15-45°C，排煙溫度為20-50°C。
[0037] 燃氣燃燒加熱器采用連續(xù)負荷調(diào)節(jié)控制。連續(xù)負荷調(diào)節(jié)控制可適應(yīng)用氣負荷變化 頻繁的用戶需求。
[0038] 空溫式氣化器3是依靠吸收外界大氣環(huán)境熱量來實現(xiàn)氣化功能的，其核心部分就 是換熱裝置，可以在盡可能小的空間內(nèi)從大氣中獲取強大的熱能。由于同時設(shè)置了空溫式 氣化器3和燃氣加熱裝置6,在夏季氣溫高時可以不啟動燃氣加熱裝置6,達到節(jié)能的目的。
[0039] 燃氣燃燒加熱器6是利用經(jīng)過空溫氣化器3氣化后的天然氣燃燒的熱量來加熱天 然氣。在冬季氣溫較低時啟動燃氣加熱裝置6,滿足天然氣加熱要求。當(dāng)空溫氣化器3出口 天然氣溫度滿足要求（比如高于〇°C)時，三通閥5自動切換到旁通管道的位置，氣化后的 天然氣直接連通調(diào)壓系統(tǒng)，即：不通過燃氣加熱裝置6,而是直接通過一級調(diào)壓裝置7、二級 調(diào)壓裝置8、計量裝置9、加臭裝置10進入天然氣管網(wǎng)。當(dāng)空溫氣化器3出口天然氣溫度不 滿足要求（比如低于〇°C)時，三通閥5自動切換至燃氣加熱裝置6 -側(cè)，進一步加熱氣化 后的天然氣通過一級調(diào)壓裝置7、二級調(diào)壓裝置8、計量裝置9、加臭裝置10進入天然氣管 網(wǎng)。
[0040] 燃氣燃燒加熱器6為浸沒燃燒加熱器，其工作過程如下：燃氣與空氣在燃燒器燃 燒后，高溫?zé)煔馔ㄟ^氣泡出口進入水浴池，煙氣將熱傳給水，被加熱的天然氣通過設(shè)在水浴 中的換熱盤管吸取水中的熱量而升溫。燃燒用燃氣利用LNG鋼瓶自身氣化的天然氣；燃燒 用空氣來自鼓風(fēng)機。
[0041] 本發(fā)明的LNG氣化器通過監(jiān)測下游管網(wǎng)的壓力來控制整個裝置設(shè)備的運行與否， 即控制電動緊急切斷閥2的開啟。LNG氣化器的加熱控制方法如圖2所示，當(dāng)下游管網(wǎng)壓 力到達下限值時，此時首先判斷氣化區(qū)天然氣濃度和鋼瓶1出液壓力兩個輔助參數(shù)，確認 運行正常后，電動緊急切斷閥2開啟；當(dāng)下游管網(wǎng)壓力