燃气体流量计 调压橇的工艺详解
1、燃气调压计量橇的工艺概述：
燃气调压计量橇是将天然气经过滤、计量、加热、调压及加臭后供中下游用户使用。其主要由入口切断装置、过滤装置、计量装置、加热装置、调压装置、加臭装置、仪器仪表、控制系统及管道橇架组成。
其入口切断装置主要由球阀 (或电动球阀) 、压力/温度表、压力/温度传感器及安全放散阀组成, 在自动化程度要求比较高的情况下, 入口一般采用电动球阀, 入口压力传感器与电动球阀自控连锁, 当压力超出该橇装设备的设计压力时, 电动球阀进行自动切断或由安全放散阀将高压天然气直接放散, 从而保护该装置的安全。
过滤装置是将天然气中所含的固体颗粒及相关液体杂质过滤掉, 防止杂质对计量装置及调压装置等精密仪器的破坏, 过滤装置主要包含过滤器、压力表、差压表 (或差压变送器) 及安全放散阀。过滤器为压力容器, 为防止天然气超压, 故需设置安全放散装置, 保护过滤器的安全。差压表主要检测过滤前后的压力差变化, 如压差过大则需要清洗滤芯或更换滤芯。
计量装置主要是检测天然气流量, 目前国内使用流量计形式多样, 主要包含孔板流量计、涡轮流量计、旋进漩涡流量计及超声波流量计。为使计量准确, 天然气必须流速平稳, 故流量计前后必须设置直管段, 直管段的长度必须根据流量计的形式及生产厂家的要求进行安装, 基本长度均以流量计所在管路的尺寸为单位进行设置。
由于天然气调压后压力下降, 根据焦耳汤姆逊效应, 其温度降低, 而加热装置是防止天然气调压后温度降低从而低于水露点温度, 进而造成天然气管道结露或结冰, 故设置加热装置。加热装置一般包含电加热器、换热器 (燃气锅炉水与天然气换热) 及水套式加热炉, 其上设置压力、温度变送器、压力表及温度表, 加热器后天然气的温度变送器与控制系统连锁, 在控制室的监视页面上显示。
调压单元是燃气调压橇的核心, 根据调压前后的压力进行核算选型, 一般为一级调压和两级调压, 其配置可分为安全切断阀+工作调压器、安全切断阀+监控调压器+工作调压器、安全切断阀+安全切断阀+工作调压器, 一般天然气输送的中上游需双重保护, 故采用安全切断阀+监控调压器+工作调压器较多, 正常情况下, 安全切断阀和监控调压器处于全开位置, 由工作调压器对下游压力进行控制。当工作调压器出现故障, 无法控制下游压力时, 监控调压器开始工作, 以维持下游压力的安全范围。若监控调压器也出现故障, 不能控制下游压力时, 安全切断阀则自动切断气源, 以保证下游管道和设备的安全。
由于天然气无色无味, 为防止天然气泄漏时人无所察觉, 故加入加臭剂, 加臭剂目前国内采用四氢噻吩, 四氢噻吩对于人无毒无害, 已在天然气化工中被广泛使用。加臭装置一般设置在燃气调压橇的末端, 因为四氢噻吩容易对燃气调压橇中的计量装置及调压装置的设备造成不同程度的损害。
2、燃气调压橇的工艺扩展：
由于燃气调压橇主要适用于天然气长输管线铺设的范围内, 然而我国地势较为复杂, 长输管线无法铺设到较多地区, 故为解决很多地区无法用气的情况, 在地区内设置固定气源, 再由气源处进行调压加臭后, 仅在该地区范围内进行中压管网的铺设, 到达居民用户。其中气源分为液化天然气 (以下简称LNG) 与压缩天然气 (以下简称CNG) 。
气源为LNG时, 即化工中常见的LNG气化站。由于天然气此时的状态为液体, 储存温度为-162℃, 故需采用低温压力容器进行存储, 同时需采用气化器将LNG进行气化后, 再过滤、调压、加臭。由于LNG的存储温度低, 与常温下的空气温度差较大, 故秉持着当今化工行业节约能源的原则, 气化器采用空温式气化器, LNG与空气进行换热。其中包含LNG存储的压力容器———LNG低温储罐或杜瓦瓶 (当储存量较少时, 将杜瓦瓶集成为瓶组) 、空温式气化器 (一用一备) 、电加热器 (当空温式气化器出口的天然气温度低于5℃时, 采用其进行加热, 一般为冬天使用) 、调压计量装置 (包含过滤、调压、计量、加臭单元, 与常规的调压计量橇基本类似) , 由于LNG的储存设计压力不高, 均为1.6MPa, 工作压力最高为1.2MPa, 故调压计量装置中的调压单元一般均为一级调压, 调压后为中压管网的压力———0.2～0.4MPa。该设备整体成橇, 节约用地, 安装方便, 现已广泛应用于天然气化工行业中。
气源为CNG时, 即常规的CNG储配站, 采用储气瓶组储气, 存储压力一般为20～25MPa, 设计压力为27.5MPa, 故其调压单元设计为两级调压, 一般一级调压设计由25MPa降压至5.0MPa, 二级调压再由5.0MPa降至0.2～0.4MPa。该设备简称为CNG减压计量橇, 其中包含过滤器、加热器、调压器、流量计及加臭机。由于天然气急剧降压造成温度下降, 电加热器功率大, 运行成本高, 故加热器采用换热器, 与燃气锅炉配套使用;流量计多选用涡轮流量计或旋进漩涡流量计。该减压计量橇一般处理量较小, 主要应用于城镇居民的用气。