LNG和CNG联合供气在首钢京唐的应用

石照江

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司能环部，河北唐山063200）

燃气

LNG和CNG联合供气在首钢京唐的应用

石照江

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司能环部，河北唐山063200）

介绍了首钢京唐LNG和CNG的系统工艺流程，并对LNG、CNG系统各自具备的特点及操作中注意事项进行了阐述，同时就运行中出现的问题提出了解决办法。

LNG和CNG；工艺流程；系统特点；注意事项；解决办法

1 前言

在首钢京唐公司建设初期，为了满足焦炉烘炉及启动锅炉燃料需要，综合考虑燃料经济性、运输便利及后序燃料的可替换性，建设天然气启动燃料站一座。该工程于2008年3月建成投产运行。

2 LNG和CNG的系统工艺

2.1 系统简介

启动燃料站分LNG系统和CNG系统：LNG贮存规模为8×150 m3、最大供气能力5000 m3/h，CNG最大供气能力2000 m3/h。

站区分为生产区和生产辅助区：生产区由LNG储罐区、气化加热区、调压区、LNG卸车区和CNG卸车区组成；生产辅助区由控制室、配电室、锅炉房、水泵房和消防水池组成；站区共设两个对外出入口，两个出入口与站外公司内道路相连；站区四周设实体围墙，储罐区四周设防液堤。

2.2 LNG系统工艺流程

LNG由低温槽车运站区，在卸车点利用槽车增压器对槽车储罐加压，利用压差将LNG送入LNG储罐储存；气化时通过储罐增压器将LNG增压后，LNG经空温式气化器气化、水浴加热器后的天然气后再进入下道工序调压、计量加臭；另外，储罐与槽车内BOG会通过前置式压力调节阀自动排放经过BOG加热器、水浴加热器进入BOG罐储存，然后BOG的天然气也进入下道工序调压、计量加臭。

2.3 CNG系统工艺流程

CNG由槽车运输至调压撬经一级减压、二级减压、三级减压后与LNG系统调压后的天然气汇总通过计量、加臭后送入总管网。

2.4 系统工艺流程图（见图1）

图1 系统工艺流程图

3 LNG与CNG的系统特点及操作注意事项

3.1 LNG的系统

首钢京唐共建有8个150 m3的LNG液体储罐，为减少占地面积，储罐设备为立式双圆筒结构；内外筒之间采用国外技术的钢性支承，能最大限度地降低由于连接问题导致的热传导;储罐夹层内填装优质专用珠光砂保冷材料用于保冷，同时夹层内还设置抽真空管道；储罐外部预设消防过渡垫板，供安装喷淋装置。储罐设置ITT液位计一套及差压变送器、压力变送器、压力表各一套，以实现对储罐内LNG液位、压力的现场指示及远传监制；外罐设置防爆装置及抽真空系统，还设置了真空检测接口，可方便地检测夹层真空状态。

3.1 .1LNG系统特点

（1）LNG气化时，采用两组空温式气化器组，相互切换使用，当一组使用时间过长，气化器结霜严重，导致气化器气化效率降低，出口温度达不到要求，人工切换到另一组使用，本组进行自然化霜。在夏季，经空温式气化器气化后天然气温度可达15℃左右，可以直接进调压装置；在冬季或雨季，由于环境温度或湿度的影响，气化器气化效率大大降低，气化后天然气温度达不到要求时，经LNG气化器后还需通过水浴式加热器升温后再送往下道工序。

（2）LNG槽车的BOG与储罐的BOG汇合后进入BOG加热器、水浴式加热器，这就增加对BOG利用，尤其是槽车中的BOG。

（3）如液化天然气在储罐内储存时间过长，罐内压力升得过高，那罐内上部已气化的气体就会通过前置式压力调节阀自动排放经过BOG加热器到BOG罐储存。由于BOG系统中增加有缓冲罐，提高了对天然气的利用率，增大其调节能力。

（4）BOG与LNG气化后天然气两者有独立的调压系统，对调压器设置不同的压力等级，可加大对BOG的利用。

3.1 .2操作注意事项

（1）LNG储存压力很低(一般压力控制在0.5 MPa以下)，储罐的设计压力只有0.68 MPa。虽然液体储罐采用真空加保温双圆筒结构形式，但仍不能避免外界的热量不断由外向内传递，这就导致储罐LNG蒸发量（BOG增多）。因此，需要时时监测储罐压力情况，以免发生安全阀起跳或者储罐破裂液体泄漏事故。

（2）为保证储罐的安全与低温，要求其储罐液位控制在1～20 m之间。

（3）严禁给正在出液气化的储罐充液，原因是正在出液的LNG槽车的压力远大于出液储罐的工作压力，易造成超压；同时不同车次的LNG其成份有所不同，同时对储罐进出液易造成液体的翻腾。

（4）LNG储存应特别注意预防翻滚现象，预防翻滚最重要的步骤就是加强对储罐液位波动的监督，当波动量较大时及时打开BOG减压阀，排出BOG，做到提前发现，预防压力过高引发安全事故。

（5）为防止储罐内液体翻滚，在充液时，可先从上、下同时进液，达到一定高度后，仅上部进液。

（6）作为厂区当时唯一气体燃料，保证用户的稳定供应，LNG气化后调压和BOG调压装置均采用两套，一用一备。

3.2 CNG系统

CNG供气过程属于减压过程,槽车20 MPa的CNG进入第一级调压器将压力由20.0 MPa降至2.5 MPa，再进入第二级调压器降压至0.4 MPa，最后经过第三级调压器调压至42 kPa后与LNG气化调压后的天然气混合进入计量加臭撬。

3.2 .1CNG系统特点

（1）将20 MPa的天然气的压力降为2.5 MPa和由2.5 MPa降到0.4 MPa这两级减压过程，压缩的天然气气体需要吸收大量的热量，此时调压管道极易瞬间结冰，容易造成管内冰堵和管道防锈保护层破坏。为此，在这两级减压前对高压天然气进行加热后再进行减压，加热采用的热水循环换热器。

（2）对整个CNG加热（包括LNG系统的水浴加热器）提供热水的是常压天然气热水锅炉，热水循环使用；锅炉使用的燃气是加臭后成品燃气，这种就地取材、无需外购燃料，解决当时厂区建设初期无其他热源与燃料的问题尤显重要。

（3）随着槽车内CNG的卸出，其槽车内天然气压力逐渐降到一级调压后、二级调压后压力，为减少调压器使用损耗及能量损失，在CNG一级调压前后以及二级调压前后均设旁通，中间有气动阀门控制。当槽车压力达到一级调压后压力，直接开启一级调压前后旁通；同理，二级调压旁通也是如此控制。

（4）CNG系统一级调压器入口、一级调压器前后旁通、二级调压旁通中阀门均采用的气动阀门，可实现远程控制、减少人为靠近高压设备、设施；但是在建设初期无管道压缩空气和氮气为气动阀门提供气源，为解决此问题，采用瓶装氮气组经减压后供气动阀门使用。

（5）CNG与LNG相比，没有LNG清洁、干净，同时压力还很高，为保证调压器的安全稳定运行，在一级入口及一级出入口旁通前增加过滤器以除去CNG内杂质。

3.2 .2操作注意事项

（1）CNG系统在运行中输入天然气压力很高，危险性也较大，其作为主供气要点。因此，安全系统如安全阀的灵活性，紧急切断可靠性尤为重要。经常检查设备，多维护可以给设备运行提供可靠保障，同时调压器的备用部件要准备充分，以备不时之需。

（2）高压减压运行极易对设备造成损坏，为避免因设备损坏而影响供气。CNG系统使用两套三级调压系统，一用一备循环使用保证持续性供气。

（3）站区使用的热水由两台全自动控温常压锅炉不间断的循环加热供应，锅炉一用一备；为保证换热器及水浴加热器的热量供应，严格控制热水温度在60～85℃之间。

4 运行过程出现的问题及解决办法

（1）CNG卸车过程中曾出现在CNG卸车软管未解裂的情况下，槽车司机直接开车准备，幸亏及时发现，但也将该CNG卸车柱拉坏，同时系统入口总管拉弯。

为了避免此类情况再次出现，要求无论是CNG还是LNG槽车司机在停完槽车后，将槽车钥匙交与岗位人员，待槽车内CNG（或LNG)卸完后，由岗位人员及司机共同确认卸车软管（LNG卸车连接管也是软管，只不过是金属软管）已解裂，方可将车钥匙交付司机。

（2）LNG低温阀门与管道连接全部采用焊接方式，但在设备长时间运行及焊接点本身施工质量两者因素影响下，其中一个LNG储罐的出液阀里侧焊口出现微裂现象。

由于整个设备正在生产、没有停产机会，同时停气置换及恢复运行需占大量时间加上操作量大、安全防护工作繁重，故采用对泄漏点打卡子与涂抹高强度堵漏胶相结合方式处理。处理结果良好，无泄漏。

（3）由于CNG含有杂质，同时卸车减压过程吸收大量热量加上流量较大，在运行过程中经常发现CNG过滤堵塞、冻结现象，滤芯损耗也较多。对于这类问题，没有更好的处理方法，除了及时清理、更换损坏的滤芯外，再就是及时浇注热水化冰，以防止冻实。

要想彻底解决此问题，一是选取较为干净的气源；二是有机会在过滤器上加装热水换热器或电加热器。

另外，由于CNG槽车卸车采用软管快速接头形式与管道连接，为了防止软管挣脱击伤操作人员，尤其是在拆装过程中，特在软管连接点加装防脱钩安全装置。

5 结语

LNG供气系统工艺较为复杂，供气成本较高，但气化比例大、存储方便，其调峰性好；CNG供气系统工艺流程简单，便于操作且成本较低。首钢京唐采用两者相结合的方式给下流用户供气，既吸收两个系统的优点，又避免单一气源的使用，保证了对用户天然气的稳定供应。

Application of LNG and CNG Combined Supply in Shougang Jingtang Steel

SHI Zhaojiang
(Shougang Jingtang Iron&Steel United Co.,Ltd,Tangshang,Hebei 063200,China)

The process flow of the LNG/CNG supply system in Shougang Jingtang Steel is introduced;the characteristics of the respective LNG and CNG systems and attention points in operation are discussed;at the same time solutions to the problems in operation are also put forward.

LNG and CNG;process flow;system characteristics;attention points;solution

TE8

B

1006-6764(2014)06-0016-02

2014－02－19

石照江（1979－），男，大学本科学历，燃气工程师，现从事燃气生产运行管理工作。