摘要：結(jié)合近年來國內(nèi)磁翻板液位計的建設(shè)實踐，介紹了磁翻板液位計的工藝流程及主要設(shè)備的配置原則，通過對磁翻板液位計的工藝和主要設(shè)備的分析論述，對今后磁翻板液位計的建設(shè)具有一定的指導(dǎo)借鑒意義。

 

    １  磁翻板液位計工藝流程簡述

    磁翻板液位計工藝流程如圖１所示。

 

 

 

    ＬＮＧ槽車將液化天然氣運至磁翻板液位計，在卸車臺通過卸車增壓氣化器對槽車儲罐增壓，利用壓差將ＬＮＧ送至氣化站的低溫ＬＮＧ儲罐。非工作條件下，儲罐內(nèi)ＬＮＧ的儲存溫度為－１６２Ｃ，壓力略高于常壓；工作條件下，儲罐增壓氣化器將儲罐內(nèi)的ＬＮＧ增壓到０．５ＭＰａ（氣相空間表壓），增壓后的低溫ＬＮＧ流入空溫式氣化器，與空氣換熱后轉(zhuǎn)化為氣態(tài)天然氣并升高溫度，出口溫度比環(huán)境溫度低ｌ〇°Ｃ左右。當(dāng)空溫式氣化器出口溫度達不到５°Ｃ以上時，通過熱水循環(huán)水浴式加熱器給天然氣升溫，較后經(jīng)調(diào)壓撬調(diào)壓、計量及加臭后進入天然氣輸配管網(wǎng)。

 

    ２   磁翻板液位計設(shè)備配置的基本原則

    ＬＮＧ為低溫深冷介質(zhì)，主要組分為甲烷，還有少量的乙烷、丙烷及氮氣等，密度在４３０￣４７０ｋｇ／ｍ３，大氣壓力下，溫度在－１６６Ｘ：到－１５７－Ｃ。由于ＬＮＧ的低溫特性，對磁翻板液位計工藝設(shè)備設(shè)施的要求較高，其設(shè)備配置及選擇應(yīng)遵循如下原則：

 

    １）相關(guān)設(shè)備具備可靠的耐低溫深冷性能．特別是儲存設(shè)備應(yīng)至少滿足耐低溫－１６２Ｃ以下，達到－１９６‘Ｃ；

 

    ２）儲存設(shè)備保冷性能要好。若ＬＮＧ儲

    存設(shè)備保冷性能不好，將引起設(shè)備內(nèi)溫度升高，壓力上升，危險性增大：

 

    ３）氣化設(shè)備氣化能力要滿足設(shè)計要求，氣化效率要盡ｆｔ高：

 

    ４）相關(guān)設(shè)備附屬工藝管道、閥門等的耐低溫性應(yīng)與主體設(shè)備保持一致；

 

    ５）除滿足工藝要求外，所有安全閥件（裝置）應(yīng)耐低溫且完好、靈敏可靠。

 

    ３磁翻板液位計配置的主要設(shè)備

    ３．１ＬＮＧ儲罐目前城市磁翻板液位計常用的ＬＮＧ儲罐有帶壓子母罐和帶壓單罐儲罐。子母罐由多個（通常為３？７個）子罐并聯(lián)組成內(nèi)罐，組裝在一個大型外罐（母罐）中。子罐為壓力容器，壓力通常為０．２－１．０ＭＰａ，單個子罐容積為１００－２５０ｍ３，外罐為常壓容器。由于外罐尺寸過大及不耐外壓而無法抽真空等原因，外罐（母罐）與子罐間采用粉末（珠光砂）堆積隔熱。

 

    帶壓單罐儲罐多采用立式真空粉末絕熱低溫儲罐，由內(nèi)罐和外罐組成。內(nèi)罐用以儲存ＬＮＧ，外罐用以支撐固定內(nèi)罐與絕熱材料，內(nèi)罐與外罐之間采用高真空粉末（珠光砂）進行絕熱，夾層真空度不低于４Ｐａ，以保證低溫儲罐的日蒸發(fā)率＾０．２％，夾層真空度是衡量低溫儲罐制造質(zhì)量的重要指標(biāo)。國內(nèi)目前使用的單罐儲罐內(nèi)罐工作壓力主要有０．６ＭＰａ和０．８ＭＰａ兩種。

 

    根據(jù)運行的需要，單罐儲罐設(shè)ＩＴＴ液位計、差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器、壓力表各一套，以實現(xiàn)對儲罐內(nèi)ＬＮＧ液位、溫度、壓力的現(xiàn)場指示及遠傳控制。在外罐頂部設(shè)安全防爆裝置，以防止內(nèi)罐介質(zhì)滲入外罐時引發(fā)事故，外罐下部設(shè)真空度測試口，夾層抽真空接口和抽真空隔離閥，以便于定期測量真空度和抽真空。

 

    無論是帶壓子母罐還是帶壓單罐儲罐，由于內(nèi)罐既要承受介質(zhì)的工作壓力，又要承受ＬＮＧ低溫，內(nèi)罐制造材料必須具有良好的低溫綜合機械性能，同時與低溫介質(zhì)ＬＮＧ不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故應(yīng)采用奧氏體不銹鋼０Ｃｒｌ８Ｎｉ９（相當(dāng)于ＡＳＭＥ標(biāo)準(zhǔn)的３０４不銹鋼），外罐制造材料可采用容器鋼１６ＭｎＲ。

 

    具體選用何種形式的儲罐，應(yīng)綜合考慮儲存規(guī)模、設(shè)備投資、占地面積、建設(shè)周期等因素。根據(jù)國內(nèi)近年來的建設(shè)經(jīng)驗，儲量在１２００￣２５００ｍ３的磁翻板液位計可采用帶壓子母罐：儲量在１２００ｍ３以下的磁翻板液位計可采用帶壓單罐儲罐。

 

    ３．２氣化器

    城市磁翻板液位計主要作用是應(yīng)急調(diào)峰，緩解用氣高峰時供氣童不足的矛盾，其工作特點是使用率低，運行時間隨機，啟動速度快。因此選用的氣化器應(yīng)可靠性高，氣化速率快，維護簡單。目前，國內(nèi)城市磁翻板液位計主要采用空溫式氣化器和水浴式氣化器。

 

    空溫式氣化器是通過氣化器上的翅片管，實現(xiàn)ＬＮＧ和空氣的自然換熱，將ＬＮＧ加熱成為氣態(tài)的天然氣。根據(jù)所起的作用不同，包括ＬＮＧ主氣化器、儲罐增壓器、卸車增壓器、ＢＯＧ加熱器及ＥＡＧ加熱器等�？諟厥綒饣�器優(yōu)點是運行成本低，缺點是氣化器體積較大，在冬季運行時氣化器出口溫度較低�？諟厥綒饣�器主體材料為鋁翅片管，材質(zhì)主要為３Ａ２１和６０６３兩種。３Ａ２１是國內(nèi)應(yīng)用較早的一種鋁合金，為ＡＬ－Ｍｎ系合金，其焊接性較好，耐蝕性好，生產(chǎn)成本較低，但強度及抗疲勞能力均較差；６０６３為ＡＬ－Ｍｎ－Ｓｉ系合金，不僅焊接性及耐蝕性較好，其抗拉強度及屈服強度均大幅髙于３Ａ２１。根據(jù)３Ａ２１和６０６３兩種鋁合金的機械物理性能測試，３Ａ２１的抗拉強度為１２０￣１６０ＭＰａ，６０６３為１８５￣２２０ＭＰａ，３Ａ２１的屈服強度為８５ＭＰａ，６０６３為１４５ＭＰａ

 

    由于６０６３鋁合金的各項性能指標(biāo)均明顯優(yōu)于３Ａ２１鋁合金，且隨著鋁合金生產(chǎn)技術(shù)的提高，６０６３和３Ａ２１的成本差距己逐漸縮小，因此在髙壓及大流量空溫式氣化器選型時，應(yīng)盡可能地采用６０６３鋁合金作為翅片管的制造材料。

 

    在進行空溫式氣化器選型時，除考慮鋁翅片管的材質(zhì)外，翅片管的結(jié)構(gòu)型式是影響氣化器換熱效率的重要因數(shù)。隨著鋁合金加工技術(shù)的逐步提高，目前越來越多的空溫式氣化器制造廠家采用８￣１２片的星形翅片管，增加了換熱面積，提高了換熱效率。

 

    為防止冬季和雨天空溫式氣化器出口天然氣溫度低，損壞后續(xù)工藝管道，通常在空溫式氣化器后串聯(lián)一臺水浴式氣化器對天然氣進行輔助加熱。水浴式氣化器為壓力容器，通過管程和殼程間天然氣與循環(huán)熱水的熱交換，實現(xiàn)對天然氣的加熱。由于需配套建設(shè)熱水鍋爐為水浴式氣化器提供熱源，水浴式氣化器后期運行費用相對較高。

 

    ３．３調(diào)壓計量撬

    調(diào)壓計量撬主要是對氣化器后出站氣體進行調(diào)壓和計量，從而保證管網(wǎng)所需穩(wěn)定的供氣壓力并完成對供氣流量的精確計量。為保證運行的可靠性，調(diào)壓撬應(yīng)采用雙調(diào)壓路，以一用一備形式運行，調(diào)壓器選用帶超壓保護裝置的自力式調(diào)壓器，計量設(shè)備則主要根據(jù)供氣流量來選擇，多選用帶溫壓補償裝置的渦輪流量計。

 

    ３．４加臭裝置

    為保證下游用戶的使用安全，需在磁翻板液位計安裝一套加臭裝置，向天然氣中注入加臭劑。加臭裝置選用電磁驅(qū)動隔膜式柱塞計量泵驅(qū)動加臭劑四氫塞吩的滴入，滴入量控制在１５￣２０ｍｇ／ｍ３，由加臭控制器控制。加臭控制器采用工業(yè)單片機，依據(jù)調(diào)壓計量撬中流量計提供的４￣２０ｍＡ流量信號控制加臭量，實現(xiàn)加臭量根據(jù)燃氣流量變化的自動控制。為節(jié)約建設(shè)用地，加臭裝置可與調(diào)壓計量撬整體成撬。

 

    ４結(jié)束語

    對城市磁翻板液位計工藝流程及配置的主要設(shè)備進行了分析介紹。作為城市天然氣一種有效的應(yīng)急調(diào)峰手段，磁翻板液位計已得到越來越廣泛的應(yīng)用，對促進我國城市燃氣事業(yè)的發(fā)展具有積極的促進作用，同時積極探究燃氣領(lǐng)域的新技術(shù)新成果，并將其應(yīng)用到工程實踐中。