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

 

    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，與空氣換熱后轉化為氣態天然氣并升高溫度，出口溫度比環境溫度低ｌ〇°Ｃ左右。當空溫式氣化器出口溫度達不到５°Ｃ以上時，通過熱水循環水浴式加熱器給天然氣升溫，較后經調壓撬調壓、計量及加臭后進入天然氣輸配管網。

 

    ２   磁翻板液位計設備配置的基本原則

    ＬＮＧ為低溫深冷介質，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備設施的要求較高，其設備配置及選擇應遵循如下原則：

 

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

 

    ２）儲存設備保冷性能要好。若ＬＮＧ儲

    存設備保冷性能不好，將引起設備內溫度升高，壓力上升，危險性增大：

 

    ３）氣化設備氣化能力要滿足設計要求，氣化效率要盡ｆｔ高：

 

    ４）相關設備附屬工藝管道、閥門等的耐低溫性應與主體設備保持一致；

 

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

 

    ３磁翻板液位計配置的主要設備

    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）子罐并聯組成內罐，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，由內罐和外罐組成。內罐用以儲存ＬＮＧ，外罐用以支撐固定內罐與絕熱材料，內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率＾０．２％，夾層真空度是衡量低溫儲罐制造質量的重要指標。國內目前使用的單罐儲罐內罐工作壓力主要有０．６ＭＰａ和０．８ＭＰａ兩種。

 

    根據運行的需要，單罐儲罐設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，以實現對儲罐內ＬＮＧ液位、溫度、壓力的現場指示及遠傳控制。在外罐頂部設安全防爆裝置，以防止內罐介質滲入外罐時引發事故，外罐下部設真空度測試口，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，由于內罐既要承受介質的工作壓力，又要承受ＬＮＧ低溫，內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ＬＮＧ不能發生化學反應，故應采用奧氏體不銹鋼０Ｃｒｌ８Ｎｉ９（相當于ＡＳＭＥ標準的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，應綜合考慮儲存規模、設備投資、占地面積、建設周期等因素。根據國內近年來的建設經驗，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急調峰，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可靠性高，氣化速率快，維護簡單。目前，國內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ＬＮＧ和空氣的自然換熱，將ＬＮＧ加熱成為氣態的天然氣。根據所起的作用不同，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。空溫式氣化器優點是運行成本低，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。空溫式氣化器主體材料為鋁翅片管，材質主要為３Ａ２１和６０６３兩種。３Ａ２１是國內應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均明顯優于３Ａ２１鋁合金，且隨著鋁合金生產技術的提高，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外，翅片管的結構型式是影響氣化器換熱效率的重要因數。隨著鋁合金加工技術的逐步提高，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，損壞后續工藝管道，通常在空溫式氣化器后串聯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熱水的熱交換，實現對天然氣的加熱。由于需配套建設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調壓計量撬

    調壓計量撬主要是對氣化器后出站氣體進行調壓和計量，從而保證管網所需穩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，調壓撬應采用雙調壓路，以一用一備形式運行，調壓器選用帶超壓保護裝置的自力式調壓器，計量設備則主要根據供氣流量來選擇，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動隔膜式柱塞計量泵驅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單片機，依據調壓計量撬中流量計提供的４￣２０ｍＡ流量信號控制加臭量，實現加臭量根據燃氣流量變化的自動控制。為節約建設用地，加臭裝置可與調壓計量撬整體成撬。

 

    ４結束語

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