摘要：  本文通過(guò)對天然氣摻混空氣工藝進(jìn)行簡(jiǎn)要描述，在此基礎上分析影響熱值控制的因素，提出采取的措施與方法，從而確保燃氣熱值穩定。

關(guān)鍵字：  天然氣、熱值、控制、壓縮空氣

一、引言

天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)、環(huán)保、安全、經(jīng)濟的能源，主要成分是甲烷(CH₄)，燃燒后為二氧化碳(C0₂)和水(H₂O)，無(wú)硫化物、顆粒物排放，這將明顯改善城市空氣質(zhì)量，具有良好的環(huán)境效益和社會(huì )效益。因此越來(lái)越多的城市已使用天然氣作為城市供氣氣源，這其中有部分管道天然氣生產(chǎn)企業(yè)采用的是天然氣摻混空氣工藝。采用這種工藝可以確保不同氣種轉換后用戶(hù)燃氣具的適應性和燃燒工況穩定性，也可以滿(mǎn)足對于熱值穩定要求高的用戶(hù)用氣要求(比如：食品加工、焊割、高精度溫度控制設備等)。而在摻混過(guò)程中燃氣熱值調節是一個(gè)難點(diǎn)，有很多因素會(huì )影響熱值控制。

二、天然氣摻混空氣工藝流程

工藝流程：液化天然氣用槽車(chē)運來(lái)，在卸液臺通過(guò)站內卸車(chē)增壓器(或槽車(chē)自帶增壓器)給槽車(chē)增壓，將LNG送入低溫儲罐儲存。儲罐內的LNG，利用壓差被壓入空溫式氣化器(當儲罐內壓力過(guò)低時(shí)，利用儲罐增壓器進(jìn)行增壓)，并在其中與氣化器外的空氣換熱后變成氣體，同時(shí)升高溫度(當出口溫度達不到5度時(shí)，再經(jīng)水浴式加熱器加熱)，經(jīng)過(guò)主調壓器調壓為0.150.30 Mpa后，與經(jīng)過(guò)空氣調壓撬調壓和流量控制的同等壓力的壓縮空氣按設定的熱值要求調制后，經(jīng)靜態(tài)混合器混合、計量檢測、加臭后送入站外輸配管道；為保證安全，儲罐設有自力式壓力調節閥(設定起跳壓力為0.65Mpa)，可根據壓力設定值自動(dòng)排出BOG氣體，另因卸車(chē)后回收的BOG氣體分別通過(guò)BOG加熱器升溫，再調壓后加入主管道靜態(tài)混合器前；安全閥起跳和設備檢修時(shí)放散的天然氣集中通過(guò)EAG加熱器后再從高空放散塔放散；

空氣調壓撬摻混所需的壓縮空氣由空氣壓縮機壓縮到約0.5-0.7 Mpa，并經(jīng)緩沖罐和調壓器調壓后供摻混使用。LNG水浴式加熱器所需的熱水由燃氣熱水爐和熱水循環(huán)泵組成的熱水系統提供。

三、摻混過(guò)程中影響熱值控制的幾個(gè)因素

1、液化天然氣熱值

(1)由于天然氣氣源產(chǎn)地不同，其熱值不同。對不同氣源的天然氣，在調質(zhì)時(shí)熱值控制中空氣的摻混比例也不同，原液的熱值越高，空氣的摻混比例越大，熱值控制相對比較容易；原液的熱值越低，空氣的摻混比例越小，熱值控制相對比較困難。我公司空氣摻混系統是采用略高于天然氣壓力的壓縮空氣和天然氣在靜態(tài)混合器中進(jìn)行調質(zhì)。一般實(shí)際操作中空氣壓力略高于天然氣壓力0.01—0.02MP，從實(shí)際的調質(zhì)情況來(lái)看，壓縮空氣的比例只占10％-20％之間。

(2)因天然氣氣源產(chǎn)地的不同，其氣化率也不同，原液的氣化率越高，調質(zhì)就相對比較容易；原液的氣化率越低，調質(zhì)就相對比較困難；通過(guò)對進(jìn)液過(guò)程中槽車(chē)增壓器對槽車(chē)進(jìn)行增壓或儲罐進(jìn)行自增壓進(jìn)行比較，在同等儲罐或槽車(chē)的氣體BOG體積的容器中，氣化率高的天然氣在調質(zhì)過(guò)程中熱值控制比較容易。

2、調壓器出口壓力

(1)壓縮空氣與天然氣在靜態(tài)混合器中進(jìn)行混合，分別經(jīng)過(guò)各自的調壓器，將壓縮空氣與天然氣的壓力調到接近等壓，但是在實(shí)際中由于壓力調節是動(dòng)態(tài)的，隨著(zhù)出廠(chǎng)流量的變化，調壓器出口壓力會(huì )在一定范圍內波動(dòng)，因此很難將其兩種氣體的壓力調到等壓。壓縮空氣與天然氣的壓力越接近，熱值控制就越容易；壓縮空氣與天然氣的壓力相差越大，熱值控制就越困難。其中影響調壓器后壓力變化的原因主要有：

●調壓器的控制精確度

不同結構的調壓器，其進(jìn)行調壓后的壓力精確度是不一樣的，調壓器的控制精確度越高，其進(jìn)行調壓后的壓力波動(dòng)就越??；調壓器的控制精確度越低，其進(jìn)行調壓后的壓力波動(dòng)就越大。

●調壓前的壓力波動(dòng)

調壓器前壓波動(dòng)越大，其調壓后的壓力也會(huì )波動(dòng)越大；調壓器前壓波動(dòng)越小，其進(jìn)行調壓后的壓力也會(huì )波動(dòng)越小。

●流量

調壓后的壓力波動(dòng)與經(jīng)過(guò)調壓器的流量也有關(guān)。不同的流量，流量不穩定，經(jīng)過(guò)調壓器后的壓力會(huì )產(chǎn)生波動(dòng)。而流量與生產(chǎn)量有直接的關(guān)系，如果用戶(hù)的使用量相對比較穩定，沒(méi)有用氣高峰與低谷，那流量就相對穩定，調壓器后的壓力控制精度就高；如果用戶(hù)的使用量不穩定，用氣高峰與低谷明顯，并變化的次數多，那流量就相對不穩定，調壓器后的壓力控制精度就低。

3、熱值儀的測量

熱值儀自動(dòng)控制熱值的原理：對靜態(tài)混合器后的調質(zhì)天然氣進(jìn)行取樣，將樣氣在熱值儀中進(jìn)行燃燒，測量出調質(zhì)后天然氣的熱值，并將測量出的熱值與設定的熱值進(jìn)行比較。通過(guò)比較后的信號反饋給空氣調壓撬，通過(guò)調節空氣調壓撬的比例調節閥開(kāi)啟度，控制空氣調壓撬中空氣的輸出流量，從而改變天然氣與壓縮空氣的比例，來(lái)到達控制調質(zhì)天然氣的熱值。所以熱值儀的反應速度將直接影響到熱值的控制，反應速度越快，越及時(shí)對熱值控制就越容易，調質(zhì)出的天然氣的熱值精確度就越高；反映速度越慢，越延遲對熱值控制就越困難，調質(zhì)出的天然氣的熱值精確度就越低。影響熱值儀的反映速度的因素有：

●取樣管的取樣位置，取樣點(diǎn)離熱值儀本身越近，熱值儀燃燒的反映速度就越快，得到的熱值越及時(shí)，從而控制出的熱值越精確；取樣點(diǎn)離熱值儀本身越遠，熱值儀燃燒的反映速度就越慢，得到的熱值越延遲，從而控制出的熱值越偏差就大。

●取樣后的取樣管路壓力，熱值儀進(jìn)口燃氣壓力是250mmH2o，取樣后調質(zhì)天然氣必須要經(jīng)過(guò)調壓后，壓力達到規定值后才能供熱值儀使用，這樣就產(chǎn)生了調壓器安裝的位置離熱值儀越遠，離取樣口越近，這樣熱值儀反映的速度就越快；調壓器安裝的位置離熱值儀越近，離取樣口越遠，這樣熱值儀反映的速度就越慢。

●熱值儀本身的運算速度與運算的精度。通過(guò)在燃燒器中燃燒的膨脹系數與標定的樣氣熱值進(jìn)行比較，計算出調質(zhì)的天然氣熱值，并將這個(gè)熱值信號反饋給中央處理器，經(jīng)過(guò)中央處理器計算處理后去控制空氣調壓撬的控制閥，改變壓縮空氣的出口流量，來(lái)達到熱值的精確控制。

●熱值儀對周?chē)h(huán)境的要求。熱值儀在工作時(shí)，對本身的環(huán)境溫度有一定的影響，環(huán)境的溫度越穩定，熱值儀工作時(shí)偏差就越小，給熱值儀提供一個(gè)相對恒定的環(huán)境溫度就能減少熱值的偏差。

4、瞬時(shí)流量變化的影響

(1)根據用戶(hù)用氣量的變化，城市燃氣供應站區要及時(shí)調整出廠(chǎng)的瞬時(shí)流量，以此來(lái)確保用戶(hù)用氣的需要。

(2)在相同氣源，在天然氣與壓縮空氣的比例不變的情況下，瞬時(shí)流量的變化，天然氣與壓縮空氣也要進(jìn)行按同比例的增加或減少，這樣需要重新調節空氣調壓撬控制閥的開(kāi)啟度，來(lái)確保天然氣與壓縮空氣按同比例的增加或減少。而瞬時(shí)流量的變化次數越少，需要調節空氣調壓撬的次數的越少，這樣熱值就能穩定。

四、提高熱值控制精度的措施與方法。

在我公司現有的生產(chǎn)設備情況下，根據生產(chǎn)的實(shí)際情況，要提高熱值控制精度，可以采取的措施與方法有：

1、選擇優(yōu)質(zhì)天然氣氣源，盡量選用熱值高、氣化率高的液化天然氣作為城市燃氣的氣源。

2、提高天然氣與壓縮空氣調壓后壓力的精度和穩定性，可以采用多級調壓以保證調壓前的壓力相對穩定性，我公司目前各采用二級調壓，來(lái)確保天然氣與壓縮空氣在經(jīng)過(guò)二級調壓在供氣過(guò)程中保持穩定。

3、對天然氣氣化站的設備安裝采取更加合理的工藝，特別是熱值儀與氧分儀的安裝位置與取樣位置。熱值儀取樣管的調壓盡可能靠近出廠(chǎng)管網(wǎng)端，并其取樣管路盡可能小一些。

4、充分了解與掌握用戶(hù)的用氣結構與用氣的時(shí)間，減少瞬時(shí)流量變化的次數與瞬時(shí)流量變化時(shí)的穩定程度，從而減少調節空氣調壓撬控制閥開(kāi)啟度的次數，來(lái)達到熱值的精度控制。

5、經(jīng)常對熱值儀與氧分儀進(jìn)行校正，減少偏差。

參考文獻：

GB/T13611-2006  城鎮燃氣分類(lèi)與基本特性

GB50494-2009  城鎮燃氣技術(shù)規范

GB17905-2008  家用燃氣燃燒器具安全管理規則  《舟山藍焰燃氣LNG站安全技術(shù)操作規范》

本文作者：滕利平