天然气基础知识及燃气锅炉LNG点供站Word文档格式.docx
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⑸相对蒸气密度（空气=1）：
0.98
⑹临界温度（℃）：
-82.3℃
（7）临界压力（MPa）：
4.49
（8）液化点-162℃
（9）闪点（℃）：
＜-190℃
（10）引燃温度（℃）：
650℃
（11）爆炸上限（%）：
15
（12）爆炸下限（%）：
5
（13）溶解性：
易溶于水。
（14）毒性：
无毒，但在高浓度环境中易使人严重缺氧窒息死亡。
2.2化学性质
2.2.1甲烷燃烧化学式
完全燃烧：
CH4+2O2===CO2+2H2O（反应条件为点燃）
不完全燃烧：
2CH4+3O2=2CO+4H2O
2.2.2爆炸极限
可燃气体或可燃液体的蒸汽或固体粉尘和空气（或氧气）的混合物发生着火以致引起爆炸的浓度范围称为爆炸极限。
其最低浓度称为下限，最高浓度称为上限。
2.2.3城镇燃气几种物质的爆炸极限
液化石油气1.5～9.5%
天然气5～15%
人工煤气4.5～35.8%
形成爆炸的条件：
与空气（或氧气）混合达爆炸浓度（体积比浓度）；
密闭空间；
明火或静电。
着火四面体：
可燃物，助燃物（氧化剂），引火源，链式反应自由基
。
3.使用（用途）
3.1.1锅炉的分类：
1、炉体结构（立式和卧式）两种
2、燃料（燃煤锅炉；
燃油/气锅炉；
电锅炉）三种
3、压力（常压锅炉；
蒸汽锅炉）两种
4、用途（生活热水锅炉；
工业热水锅炉）两种
3.1.2锅炉的运行
燃烧系统：
水循环系统：
电子程序自动化控制系统：
3.1.3天然气能源效率高、用途广泛，可应用于发电、城市燃气、工业燃气、化工原料、汽车燃料（天然气汽车）等。
3.1.4天然气锅炉介绍
常压燃油（气）热水锅炉以柴油或天然气为燃料，通过燃烧器对水加热，实现供暖和提供生活、洗浴用热水，锅炉智能化程度高、加热快、低噪音、无灰尘，是一种非常适合我国国情的经济型锅炉品种。
该锅炉既可以单独满足供暖又可以单独满足供应热水，如果管道系统中增加上换热器，那么锅炉就可以同时满足供暖和洗浴两种要求。
3.1.5控制系统
配置热水锅炉专用微电脑控制器，大屏幕全中文液晶屏，带有超亮背光灯，无论白天黑夜，锅炉运行状态清晰可见。
显示齐全:
循环泵工作情况、燃烧器工作情况、炉水温度、水位高低、当前时间、报警记录等，锅炉运行状态一应俱全;
设置方便:
锅炉开机后，操作人员可通过6个按键随意进入待命状态（设置）、进入运行状态（开机）、退出运行状态（停机），随意在处于待命状态时进行运行参数的设定;
功能齐全:
可任意设定当前时间、报警温度、水温上限温度、水温下限温度、循环泵开启温度、循环泵关闭温度、锅炉开关机时间（可分4个时间段）等运行参数。
通常操作人员只要按"
启动"
键开机，按"
停止"
键停机即可，十分简单。
3.1.6燃烧系统
采用原装进口燃烧器，全自动程序化控制，风机自动吹扫，电子自动点火，油气自动燃烧，风油（气）自动比例调节，雾化效果好，燃烧充分，节能环保，拥有熄火保护装置确保燃烧安全。
在正常情况下，燃烧器出力随锅炉温度而自动调整燃烧火苗长度，锅炉出口温度达到设定值时，燃烧器自动停止燃烧，当温度低于设定值时，燃烧器自动开始工作。
当发生燃料、进风异常等现象时，故障灯亮，程控装置会立刻停止输出燃料，燃烧机自动停机。
3.1.7炉体设计
锅炉结构按常压设计，顶部设有通大气孔，锅炉在常压下工作，远离爆炸危险;
锅炉炉体采用电脑优化模拟设计，完全优化了锅炉的尺寸，使形态协调美观。
CLHS立式锅炉采用燃烧器下置式燃烧方式，燃料在炉胆内微正压燃烧，高温烟气在炉胆内进行辐射换热，再进入烟火管对流换热，最后经上烟箱排出。
烟管内插有阻流片，减缓烟气排出速度，加强换热，保证燃料燃烧产生的热量最大程度地加热炉水，大大的提高了锅炉的热效率;
CWNS卧式锅炉采用全湿背式三回程结构，烟气流程长，降低排烟温度，全波纹炉胆设置，使火焰产生强烈扰动，强力提高传热系数，并有效防止了因金属热胀冷缩而导致设备寿命的降低;
大口径烟管和大孔桥间隙，使锅炉在相等的时间内水垢覆层薄且便于清理。
3.1.8多重保护
锅炉具有多重安全保护:
漏电保护即漏电自动切断电源;
过热保护即锅炉水温超高达到报警温度时，自动停止燃烧器并发出报警;
二次过热保护即锅炉外壳温度超过105℃时，自动切断二次回路，锅炉停止工作;
防干烧保护即精良水位电极棒实时监控水位情况，因其它原因锅炉水位达到、低于极低水位时，锅炉停止工作，防止干烧发生危险。
3.1.9全自动燃气锅炉运行操作时的注意事项：
（1）为防止燃气爆炸事故，燃气锅炉不仅在启动前需对锅炉炉膛及烟气通道进行吹扫，而且还需对燃气供气管道进行吹扫。
对燃气供气管道吹扫介质一般采用惰性气体（如氮气、二氧化碳等），而对锅炉炉膛及烟道的吹扫则用一定流量、流速的空气作为吹扫介质。
（2）对于燃气锅炉来说，一次未点着火，则就必须对炉膛烟道再进行吹扫后，方可进行第二次点火。
（3）在燃气锅炉燃烧调整过程中，为确保燃烧质量，必须对排烟成分进行检测，以确定过剩空气系数和不完全燃烧情况。
一般来说，燃气锅炉在运行过程中，一氧化碳含量应低于100ppm，且在高负荷运行时，过剩空气系数不应超过1.1～1.2；
在低负荷条件下，过剩空气系数不应超过1.3。
（4）在锅炉尾部没有采取防腐或凝结水收集等措施的情况下，燃气锅炉应尽量避免在低负荷或低参数情况下长期运行。
（5）对于燃用液态气的燃气锅炉，应特别注意锅炉房的通风条件。
因为液态气的重度比空气大，万一发生泄漏极易引起液态气在地面上凝结和扩散，造成恶性爆炸事故。
（6）司炉人员应时刻注意气体阀门的开关情况。
气体管路不可漏气，若有异常情况，如锅炉房内有异常气味，不可开启燃烧器，应及时检查通风情况，排除气味，检查阀门，正常后才可投入运行。
（7）气体压力不可过高和过低，应在设定的范围内运行，具体参数由锅炉生产厂家提供。
当锅炉运行一段时间，发现气体压力低于设定值时，应及时与燃气公司联系，供气压力是否有变化。
燃烧器运行一段时间，应及时检查管路中过滤器是否清洁，如气压下降很多，有可能是气体杂质过多，过滤器被堵塞，应拆下清洗，必要时更换滤芯。
（8）在停运一段时间或检查管路后，在重新投入运行时，应打开放空阀，放气一段时间，放气时间应根据管路长短及气体种类来确定。
若锅炉停用时间较长，则应切断燃气供应总阀，关闭放空阀。
（9）应遵守国家有关燃气的规定。
锅炉房内不可随意用火，严禁在气体管路旁进行电焊、气焊等作业。
（10）事故停炉：
①当发现锅炉本体产生异常现象，安全控制装置失灵应按动紧急断开钮，停止锅炉运行；
②锅炉给水泵损坏，调解装置失灵，应按动紧急断开钮，停止锅炉运行；
③当电力燃料方面出现问题时应采取按动急断开钮；
④当有危害锅炉或人身安全现象时均应采取紧急停炉；
3.2锅炉耗气量的计算：
L=Q吸热÷
锅炉热效率÷
天然气热值
例：
1吨锅炉（热效率85%）需消耗天然气多少方。
（水温20℃升温至80℃）
Q吸=CM∆t【C表示比热容，水的比热容为4.2×
103焦/千克.℃；
M为质量∆t为温度变化量;
水温20℃升温至80℃则∆t=80-20=60℃】
L=4.2×
103焦/千克.℃×
1000kg×
60℃÷
0.85÷
8500×
4.2=83M3
日用气量=83M3×
12小时=996M3（外界保温性及天气寒热性相关）
4.燃气的输送
前面已介绍了天然气输送的4中方式，管道输送，槽车CNG及LNG运输，ANG输送等，今天重点介绍LNG输送和使用注意事项。
4.1LNG的性质
（一）密度
LNG的密度取决于其组分和温度，通常在430kg／m3～470kg／m3之间，但是在某些情况下可高达520kg／m3。
密度随温度的变化梯度约为1．35kg／（m3·
℃）。
LNG的体积约为同量气态天然气体积的1/600。
（二）沸点
沸腾是在一定温度和压力下液体内部和表面同时发生汽化的现象。
液体沸腾时候的温度被称为沸点。
LNG的沸点取决于其组分和压力，在常压下通常在－166℃到～－157℃之间。
（三）LNG的蒸发
LNG是在沸腾状态下储存于绝热储罐中的。
任何传导至储罐中的热量都会导致部分LNG蒸发为气体，这种气体称为蒸发气，其组分与LNG的组分有关。
当LNG蒸发时，由于氮和甲烷的沸点较低，因此氮和甲烷首先从液体中气化。
一般情况下，蒸发气中包括约20％的氮、80％的甲烷和微量的乙烷，蒸发气含氮量是LNG中含氮量的20倍。
【氮的沸点是77°
K常压（-196℃）临界温度（℃）:
-147】
（四）闪蒸
在一密闭容器中把液体加热，由于液相的蒸发，气相的压力不断升高，当液体和气体达到平衡状态时，若突然把容器的气相与一低压的外界连通，气相压力立刻降低，液体迅速沸腾，大量液体蒸发到气相中去的现象称为闪蒸。
当容器或管道中的LNG压力突然降至其饱和蒸汽压以下时，也会发生闪蒸现象。
由于LNG为多组分的混合物，闪蒸气体的组分与剩余液体的组分不一样。
作为指导性数据，在压力为100kPa～200kPa时，压力每下降lkPa，1m3的液体产生大约0.4kg的气体。
（五）LNG的溢出、膨胀和扩散
当LNG倾倒至地面上时（例如事故溢出），最初会猛烈沸腾，然后蒸发速率将迅速衰减至一个固定值，该值取决于地面的热性质和周围空气供热情况。
当溢出发生在水上时，水中的对流非常强烈，足以使所涉及范围内的蒸发速率保持不变，LNG的溢出范围将不断扩展，直到气体的蒸发总量等于泄漏的LNG总量。
最初，蒸发气体的温度几乎与LNG的温度一样，其密度比周围空气的密度大。
这种气体首先沿地面上的一个层面流动，直到气体从大气中吸热升温后为止。
当LNG的温度在－107℃时，其密度接近空气的密度，当温度继续升高时，其密度将比周围空气的密度小。
随着溢出，由于大气中的水蒸气的冷凝作用将产生“雾”云。
当这种“雾”云可见时（在白天且没有自然界的雾），此种可见“雾”云可用来显示蒸发气体的运动，并且给出气体与空气混合物可燃性范围的保守指示。
在压力容器或管道发生溢出时，LNG将以喷射流的方式进入大气中，且同时发生膨胀和蒸发。
这一过程与空气强烈混合同时发生。
大部分LNG最初作为空气溶胶（由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系）的形式被包容在气云之中。
这种溶胶最终将与空气进一步混合而蒸发。
（六）LNG池火
直径大于10m的着火LNG池，火焰的表面辐射功率非常高（即温度非常高）。
表面辐射功率取决于火池的尺寸、烟的发散情况以及测量方法。
表面辐射功率随着烟尘炭黑的增加而降低。
（七）翻滚
翻滚是指大量气体在短时间内从LNG容器中释放的过程，除非采取预防措施或对容器进行特殊设计，否则翻滚将使容器超压或破坏。
由于热量输入到容器中而产生单元间的传热、传质及液体表面的蒸发，单元之间的密度将达到均衡并且最终混为一体,这种自发的混合称之为翻滚。
（八）相变
当温度不同的两种液体在一定条件下接触时，有时会发生相变，可产生爆炸力。
当LNG与水接触时，这种称为快速相变的现象就会发生。
尽管不发生燃烧，但是这种现象具有爆炸的所有其他特征。
（九）沸腾液体膨胀蒸气爆炸
任何液体处于或接近其沸腾温度，并且承受高于某一确定值的压力时，如果由于压力系统失效而突然获得释放，将以极高的速率蒸发，这种现象叫做沸腾液体膨胀蒸气爆炸。
4.2LNG气化站工艺流程
LNG气化站是下游LNG应用时采用的主要模式，主要作用是储存、气化LNG。
它包括卸车台、低温储罐、增压系统、气化系统及调压、计量和加臭系统。
本段重点介绍LNG气化站的卸车工艺、储罐自增压工艺和气化加热工艺以及附属的BOG和EAG工艺。
（一）
LNG卸车工艺
LNG通过公路槽车或罐式集装箱车从LNG液化工厂、海运接收终端运抵用气城市LNG气化站，经过汽车衡称重计量。
用金属软管将槽车与卸车台相应管线连接，利用站内卸车增压气化器给槽车进行增压，使槽车与LNG储罐之间形成一定的压差，利用此压差将槽车中的LNG卸入气化站储罐内。
卸车结束时，通过卸车台气相（BOG）管道回收槽车中的气相天然气.
卸车时，为防止LNG储罐内压力升高而影响卸车速度，采用不同的卸车方式。
当槽车中的LNG温度低于储罐中LNG的温度时，采用上进液方式。
槽车中的低温LNG通过储罐上进液管喷嘴以喷淋状态进入储罐，将部分气体冷却为液体而降低罐内压力，使卸车得以顺利进行。
若槽车中的LNG温度高于储罐中LNG的温度时，采用下进液方式，高温LNG由下进液口进入储罐，与罐内低温LNG混合而降温，避免高温LNG由上进液口进入罐内蒸发而升高罐内压力导致卸车困难。
备注：
实际操作中，由于目前LNG气源地距用气城市较远，长途运输到达用气城市时，槽车内的LNG温度通常高于气化站储罐中LNG的温度，因此采用下进液方式。
（二）储罐自动增压工艺
随着储罐内LNG不断流出到气化器，罐内压力不断降低，LNG出罐速度逐渐变慢直至停止。
因此，正常供气操作中必须不断向储罐补充气体，将罐内压力维持在一定范围内，才能使LNG气化过程持续下去。
储罐的增压是利用自动增压调节阀和自增压空温式气化器实现的。
当储罐内压力低于自动增压阀的设定开启值时，自动增压阀打开，储罐内LNG靠液位差流入自增压空温式气化器，在自增压空温式气化器中LNG经过与空气换热气化成气态天然气，然后气态天然气流入储罐内，将储罐内压力升至所需的工作压力。
在自增压过程中随着气态天然气的不断流入，储罐的压力不断升高，当压力升高到自动增压调节阀的关闭压力时,自动增压阀关闭，增压过程结束。
随着气化过程的持续进行，当储罐内压力又低于增压阀设定的开启压力时，自动增压阀打开，开始新一轮增压。
（三）LNG的气化和加热工艺
LNG从储罐流向空温式气化器气化为气态时，受环境温度的影响很大。
在夏季空温式气化器天然气出口温度可达15℃以上，可直接进管网使用。
在冬季或雨季，气化器气化效率大大降低，尤其是在寒冷的北方，冬季时气化器出口天然气的温度（比环境温度低约10℃）远低于0℃而成为低温天然气,气化后的天然气还需再经水浴式加热器将其温度升到10℃以上，然后再送入城市输配管网。
通常设置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时，人工（或自动或定时）切换到另一组使用，本组进行自然化霜备用。
（四）自然蒸发工艺
BOG是英文B0ilOffGas的缩写，即自然蒸发天然气。
LNG在储罐中储存和在管道流动的过程中，由于热量的传入，总有一部分LNG要气化成气态的天然气，这将使储罐和管道的压力上升，为了保证运行的安全和对天然气的充分利用，将槽车、储罐和管道产生的BOG经降压调节阀和安全阀汇入BOG总管，然后通过BOG加热器加热后送至输配管网。
（五）紧急放散工艺
EAG是英文EscapeAirGas的缩写，即紧急放散天然气。
低温系统安全阀放空的全部是低温气体，在大约-113℃以下时，天然气的重度大于常温下的空气，排放不易扩散，会向下积聚。
因此需设置一台空温式放散气体加热器，放散气体先通过该加热器，经过与空气换热后的天然气比重会小于空气，高点放散后将容易扩散，从而不易在靠近地面处形成爆炸性混合物。
4.3LNG气化站的运行
LNG气化站运行的基本要求
1.
防止LNG和气态天然气泄漏与空气形成爆炸性混合物。
2.
消除引发燃烧、爆炸的基本条件，按制度要求对LNG工艺系统与设备进行管理。
3.
防止LNG设备超压和超压排放。
4.
防止LNG的低温特性和巨大的温差对工艺系统的危害及对操作人员的冷灼伤。
5.
保证连续平稳供气。
（二）
LNG气化站计量
LNG气化站接收上游气源采用质量计量的方法进行结算。
而燃气公司与用户之间采用体积计量的方法。
因此，需将质量换算为标准立方。
质量换算为标方的公式为：
V=m/ρ
其中：
V—标方体积（Nm3）
m—质量（㎏）
ρ—标准条件下的密度（㎏/Nm3）；
我国天然气计量的标准条件：
压力101325Pa,
温度293.15K（20℃）
但由于不同厂家的LNG组分不同，在标准条件下的密度也不同，所以在换算时要根据具体厂家的LNG密度进行计算。
为方便管理目前公司统一以1380
Nm3/t进行换算。
（三）
LNG气化站日常巡回检查的内容和要求
场站的巡回检查应严格按《巡回检查制度》执行。
检查空温式气化器结霜情况、储罐外壁不应有结霜、结露情况。
检查工艺管线上的低温阀门（特别是填料压盖处）、各连接部位（焊口、法兰、接头）应无泄漏现象。
观察、分析和记录储罐压力和液位，管道各监测点压力、差压、温度、流量及水浴式气化器水量、水温等各种运行参数，均应在正常范围内。
检查气化器各组切换（自动）应正常。
6.
检查储罐、气化器、低温管线应无异常声响及异常振动。
（四）
LNG气化站的操作及安全注意事项
槽车进站前司机必须将手机、火种等易燃易爆物品交由门房保管，要严格按《进站管理制度》执行。
槽车进站后进行称重计量并做好记录，并由专人到大门接车。
槽车进站后车速每小时不得超过5公里。
雷雨天气、附近有明火或发生火灾的情况下不得进行卸车作业。
站内发生泄漏、LNG储罐及槽车压力异常的情况下不得进行卸车作业。
作业前必须在安全区域释放人体静电。
7.
槽车到达卸车台后，按指定位置停好、熄火，拉起手闸，垫好车墩，并设立警示线。
8.
卸车前要将槽车通过接地夹接地，且接地必须可靠。
9.
卸车前应对槽车上的管道等相关设备、仪表、安全装置和联锁报警进行检查，确认无误后方可进行卸车作业。
10.
槽车的停放应稳固，装卸过程中严禁移动车辆。
11.
卸车前应观察槽车压力和液位，并做好记录。
12.
操作人员必须穿戴好低温防护用品，以防冻伤。
13.
人体未受保护部分不得接触未经隔离装有液化天然气的管道和容器。
14.
连接软管法兰上的螺母必须使用铜或不锈钢材质的，严禁用普通螺母代替。
15.
卸车工具必须采用防爆工具。
16.
软管连接后应对连接部位进行检漏，并用干惰性气体或天然气气体对卸车软管进行吹扫。
17.
当操作前管线和设备处于常温状态时，必须对其进行预冷或严格控制液体流量，待设备和管线过渡到低温后，再进行相应的操作。
18.
给槽车增压时要控制好槽车压力不能超过规定值（如0.65MPa）。
19.
对不同气源的LNG宜分开储存，避免因密度差引起LNG分层，并应密切监测气化速率。
20.
为防止先后注入储罐中的LNG产生密度差，应采取以下充注方法：
（1）
槽车中的LNG密度小于或接近储罐中的LNG密度时应从储罐的下进液口充注。
（2）
槽车中的LNG密度大于储罐中的LNG密度时应从储罐的上进液口充注。
21.
卸车作业时，操作人员和押运人员不得离开现场。
22.储罐充装量应符合其充装系数的要求。
储存液位不宜超过90％。
23.
在卸车与气化作业同时进行时，不宜使用同一个储罐。
24.
所有阀门操作应缓慢启、闭，严禁快速开、关操作，防止LNG的流速突然改变而产生液击损坏管道。
25.
拆卸软管前要通过放散阀泄放软管中的气体，严禁带压拆卸。
26.
卸车结束之后，应使拆卸下的低温软管处于自然伸缩状态；
严禁强力弯曲，恢复常温后，应对其接口进行封堵。
27.
槽车降压完成后要做好卸车记录。
28.
严格按操作规程操作，严禁液化天然气液体滞留在封闭管段内。
29.
储罐增压操作时，应密切观察储罐压力变化，确保其在规定值范围内。
30.
储罐出液和倒罐操作时，应有人值守，并应观察液位和压力的变化情况。
31.
储罐出液时，储罐剩余液位不宜低于20%。
32.
气化器在切换操作时，应先对将要投入运行的气化器管线进行预冷。
33.
对长期储存的LNG，必须采取定期倒罐的方式防止其因静置而分层（密度差）。
4.4
LNG场站的维护
设备及管道维修完恢复使用前应首先进行预冷，预冷时储罐及管道不应含水分及杂质。
储罐检修前后应采用惰性气体进行置换，严禁采用充水置换方法。
及时检查和排放集液池中积水，并应关闭集液池排放阀。
定期检查储罐外壁漆膜，应无脱落，外壁无凹陷，安全附件应完好。
对立式储罐应定期检查其垂直度。
（五）
每年应检测储罐基础沉降情况，储罐基础应稳固，不得有异常沉降或由于沉降造成管线受损的现象。
（六）
每半年检查紧急切断联锁装置（ESD系统）应正常有效。
（七）
定期检查和调整低温管道保冷层及管托，应保持完好。
（八）
应每2年对储罐真空夹层检测1次真空度，装有低温介质的情况下，真空粉末绝热夹层真空度应低于10Pa。
（九）
应每年对真空绝热储罐蒸发率进行检查。
（十）
法兰连接处应采用金属缠绕垫片。
（十一）
每月检查和试运储罐喷淋设施和泡沫发生器。
（十二）
每半年对卸车接地夹接地电阻检测一次。
（十三）
装卸车软管应定期进行检查和维护保养，并应定期进行更换。
4.5LNG气化站抢修的安全注意事项
液化天然气储罐进、出液管道（焊缝、法兰间）发生少量泄漏时，应分别关闭上下游的相关阀门，将管道内液化天然气放散掉，待管道恢复至常温后，按相关规定进行维修，完毕后可利用干氮气进行试漏，合格后投入运行。
当大量液化天然气泄漏时，对泄漏出的液化天然气可使用泡沫发生设备，对其
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