摘要：  本文通過對天然氣摻混空氣工藝進(jìn)行簡要描述，在此基礎(chǔ)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?xì)鉄嶂捣€(wěn)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(jì)的能源，主要成分是甲烷(CH₄)，燃燒后為二氧化碳(C0₂)和水(H₂O)，無硫化物、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)境效益和社會效益。因此越來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(zhuǎn)換后用戶燃?xì)饩叩倪m應(yīng)性和燃燒工況穩(wěn)定性，也可以滿足對于熱值穩(wěn)定要求高的用戶用氣要求(比如：食品加工、焊割、高精度溫度控制設(shè)備等)。而在摻混過程中燃?xì)鉄嶂嫡{(diào)節(jié)是一個(gè)難點(diǎn)，有很多因素會影響熱值控制。

二、天然氣摻混空氣工藝流程

工藝流程：液化天然氣用槽車運(yùn)來，在卸液臺通過站內(nèi)卸車增壓器(或槽車自帶增壓器)給槽車增壓，將LNG送入低溫儲罐儲存。儲罐內(nèi)的LNG，利用壓差被壓入空溫式氣化器(當(dāng)儲罐內(nèi)壓力過低時(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(dāng)出口溫度達(dá)不到5度時(shí)，再經(jīng)水浴式加熱器加熱)，經(jīng)過主調(diào)壓器調(diào)壓為0.150.30 Mpa后，與經(jīng)過空氣調(diào)壓撬調(diào)壓和流量控制的同等壓力的壓縮空氣按設(shè)定的熱值要求調(diào)制后，經(jīng)靜態(tài)混合器混合、計(jì)量檢測、加臭后送入站外輸配管道；為保證安全，儲罐設(shè)有自力式壓力調(diào)節(jié)閥(設(shè)定起跳壓力為0.65Mpa)，可根據(jù)壓力設(shè)定值自動排出BOG氣體，另因卸車后回收的BOG氣體分別通過BOG加熱器升溫，再調(diào)壓后加入主管道靜態(tài)混合器前；安全閥起跳和設(shè)備檢修時(shí)放散的天然氣集中通過EAG加熱器后再從高空放散塔放散；

空氣調(diào)壓撬摻混所需的壓縮空氣由空氣壓縮機(jī)壓縮到約0.5-0.7 Mpa，并經(jīng)緩沖罐和調(diào)壓器調(diào)壓后供摻混使用。LNG水浴式加熱器所需的熱水由燃?xì)鉄崴疇t和熱水循環(huán)泵組成的熱水系統(tǒng)提供。

三、摻混過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(diào)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(tǒng)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(diào)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(diào)質(zhì)情況來看，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(diào)質(zhì)就相對比較容易；原液的氣化率越低，調(diào)質(zhì)就相對比較困難；通過對進(jìn)液過程中槽車增壓器對槽車進(jìn)行增壓或儲罐進(jìn)行自增壓進(jìn)行比較，在同等儲罐或槽車的氣體BOG體積的容器中，氣化率高的天然氣在調(diào)質(zhì)過程中熱值控制比較容易。

2、調(diào)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)過各自的調(diào)壓器，將壓縮空氣與天然氣的壓力調(diào)到接近等壓，但是在實(shí)際中由于壓力調(diào)節(jié)是動態(tài)的，隨著出廠流量的變化，調(diào)壓器出口壓力會在一定范圍內(nèi)波動，因此很難將其兩種氣體的壓力調(diào)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(diào)壓器后壓力變化的原因主要有：

●調(diào)壓器的控制精確度

不同結(jié)構(gòu)的調(diào)壓器，其進(jìn)行調(diào)壓后的壓力精確度是不一樣的，調(diào)壓器的控制精確度越高，其進(jìn)行調(diào)壓后的壓力波動就越??；調(diào)壓器的控制精確度越低，其進(jìn)行調(diào)壓后的壓力波動就越大。

●調(diào)壓前的壓力波動

調(diào)壓器前壓波動越大，其調(diào)壓后的壓力也會波動越大；調(diào)壓器前壓波動越小，其進(jìn)行調(diào)壓后的壓力也會波動越小。

●流量

調(diào)壓后的壓力波動與經(jīng)過調(diào)壓器的流量也有關(guān)。不同的流量，流量不穩(wěn)定，經(jīng)過調(diào)壓器后的壓力會產(chǎn)生波動。而流量與生產(chǎn)量有直接的關(guān)系，如果用戶的使用量相對比較穩(wěn)定，沒有用氣高峰與低谷，那流量就相對穩(wěn)定，調(diào)壓器后的壓力控制精度就高；如果用戶的使用量不穩(wěn)定，用氣高峰與低谷明顯，并變化的次數(shù)多，那流量就相對不穩(wěn)定，調(diào)壓器后的壓力控制精度就低。

3、熱值儀的測量

熱值儀自動控制熱值的原理：對靜態(tài)混合器后的調(diào)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(diào)質(zhì)后天然氣的熱值，并將測量出的熱值與設(shè)定的熱值進(jìn)行比較。通過比較后的信號反饋給空氣調(diào)壓撬，通過調(diào)節(jié)空氣調(diào)壓撬的比例調(diào)節(jié)閥開啟度，控制空氣調(diào)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，來到達(dá)控制調(diào)質(zhì)天然氣的熱值。所以熱值儀的反應(yīng)速度將直接影響到熱值的控制，反應(yīng)速度越快，越及時(shí)對熱值控制就越容易，調(diào)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(diào)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(yuǎn)，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?xì)鈮毫κ?span lang="EN-US">250mmH2o，取樣后調(diào)質(zhì)天然氣必須要經(jīng)過調(diào)壓后，壓力達(dá)到規(guī)定值后才能供熱值儀使用，這樣就產(chǎn)生了調(diào)壓器安裝的位置離熱值儀越遠(yuǎn)，離取樣口越近，這樣熱值儀反映的速度就越快；調(diào)壓器安裝的位置離熱值儀越近，離取樣口越遠(yuǎn)，這樣熱值儀反映的速度就越慢。

●熱值儀本身的運(yùn)算速度與運(yùn)算的精度。通過在燃燒器中燃燒的膨脹系數(shù)與標(biāo)定的樣氣熱值進(jìn)行比較，計(jì)算出調(diào)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)過中央處理器計(jì)算處理后去控制空氣調(diào)壓撬的控制閥，改變壓縮空氣的出口流量，來達(dá)到熱值的精確控制。

●熱值儀對周圍環(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(wěn)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(jù)用戶用氣量的變化，城市燃?xì)夤?yīng)站區(qū)要及時(shí)調(diào)整出廠的瞬時(shí)流量，以此來確保用戶用氣的需要。

(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(diào)節(jié)空氣調(diào)壓撬控制閥的開啟度，來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(shù)越少，需要調(diào)節(jié)空氣調(diào)壓撬的次數(shù)的越少，這樣熱值就能穩(wěn)定。

四、提高熱值控制精度的措施與方法。

在我公司現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備情況下，根據(jù)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?xì)獾臍庠础?span lang="EN-US">

2、提高天然氣與壓縮空氣調(diào)壓后壓力的精度和穩(wěn)定性，可以采用多級調(diào)壓以保證調(diào)壓前的壓力相對穩(wěn)定性，我公司目前各采用二級調(diào)壓，來確保天然氣與壓縮空氣在經(jīng)過二級調(diào)壓在供氣過程中保持穩(wěn)定。

3、對天然氣氣化站的設(shè)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(diào)壓盡可能靠近出廠管網(wǎng)端，并其取樣管路盡可能小一些。

4、充分了解與掌握用戶的用氣結(jié)構(gòu)與用氣的時(shí)間，減少瞬時(shí)流量變化的次數(shù)與瞬時(shí)流量變化時(shí)的穩(wěn)定程度，從而減少調(diào)節(jié)空氣調(diào)壓撬控制閥開啟度的次數(shù)，來達(dá)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。

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本文作者：滕利平