一种带燃气加热的lng气化器及其加热控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种LNG气化及供气装置，具体的说本发明采用空温式气化器与使用 燃气燃烧加热的气化器相结合，组装在一个撬上的一种带燃气燃烧加热的撬装式LNG气化 器及其加热控制方法。
【背景技术】
[0002] 目前LNG的气化大多采用空温式气化器，但空温式气化器的出口温度受环境温度 影响较大，在冬季比较寒冷的地区，气化器出口温度比较低，此时通常还需要采用辅助加热 的方法进行升温。对于辅助加热，目前大多气化站采用水浴式电加热方法。电加热一般加 热的负荷较小，不能满足气化功率较大时的需要，同时由于单位热耗的电费高于燃气费，其 运行费较燃气加热高。中小型区域供气LNG气化多采用空温气化器，当环境温度低于0°C 时，空温气化器不能满足一般管道的输气要求。因此在冬季比较寒冷的地区，通常还需要采 用补热的方法对天然气进一步加热。本发明采用使用燃气燃烧辅助加热，效率高、能够满足 不同的用气负荷。
【发明内容】
[0003] 为解决上述问题，达到更好的气化效果，满足不同地区、不同季节的用气，本发明 提供了一种带燃气加热的LNG气化器。具体技术方案如下：
[0004] -种带燃气加热的LNG气化器，包括η个LNG钢瓶、紧急切断阀、空温式气化器、三 通阀、燃气加热装置和调压系统，η彡1，其中，
[0005] 调压系统用于将气化后的中压天然气降压至用户需要的压力，其包括一级调压装 置、二级调压装置、计量装置和加臭装置；
[0006] 所述LNG钢瓶、紧急切断阀、空温式气化器）、三通阀、燃气加热装置、一级调压装 置、二级调压装置、计量装置和加臭装置依次连接；三通阀出气口一端连接燃气加热装置， 另一端连接一级调压装置。
[0007] 进一步，所述三通阀为电动三通阀。
[0008] -种带燃气加热的LNG气化器的加热控制方法，应用于上述一种带燃气加热的 LNG气化器，包括以下步骤：
[0009] 步骤1 :当下游管网压力到达下限值时，判断气化区天然气浓度和钢瓶出液压力；
[0010] 步骤2 :确认气化区天然气浓度和钢瓶出液压力运行正常后，电动紧急切断阀开 启；
[0011] 步骤3:当下游管网压力到达上限值时，电动紧急切断阀关闭，LNG气化器处于待 机状态；
[0012] 步骤4:若空温式气化器出口天然气温度高于设定的温度，电动三通阀切换至旁 通管道侧，天然气经一级调压装置、二级调压装置、计量装置和加臭装置进入下游管网；
[0013] 步骤5 :若空温式气化器出口天然气温度低于设定的温度，启动燃气加热装置；
[0014] 步骤6 :监测水浴温度，当水浴温度达到设定温度时，三通阀切换至燃气加热装置 一侧补热，天然气经一级调压装置、二级调压装置、计量装置和加臭装置进入下游管网。
[0015] 进一步，所述燃气加热装置采用连续负荷调节控制，随着气化量的变化连续改变 加热功率，通过水浴温度的波动来控制加热功率。
[0016] 进一步，所述燃气加热装置包括控制器，燃气加热装置运行调节阶段是根据控制 参数9NG与设定值θ'NG的偏差对燃烧机负荷进行调节，控制器采用单回路反馈控制系 统，水浴温度与加热功率的关联式如下：
[0017]
[0018]Τ「水浴时间常数，?\=f(Vg);
[0019] 0厂水浴温度（°(：)
[0020] K「水浴调节通道传递系数，K1=f(Vg);
[0021] Vg-燃气流量（m3/s)
[0022] Klf-水浴干扰通道传递系数，Klf=f(Vg);
[0023] θιη。-换热器表面温度（°C)。
[0024] 本发明的上述技术方案的有益效果如下：
[0025] 本发明安全、高效、节能的辅助加热结构，效率高，可满足不同的用气负荷，可以根 据用气负荷比例调节燃烧用燃气量，满足不同地区、不同季节的用气，达到更好的气化效 果。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明的结构示意图；
[0027] 图2为本发明的燃气加热装置的运行调节控制流程图。
【具体实施方式】
[0028] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述。本发明利用空气热源及燃气燃烧 热源共同气化LNG。空温式气化器的LNG通过吸收外界大气环境热量而实现气化过程，能 耗很低。为提高LNG与环境的换热效率，气化器主体部分一般采用耐低温的铝合金纵向翅 片管，它结构简单，体积小，重量轻，制造和使用方便，换热面积大，因而在各种低温系统中 广泛应用。影响气化器工作的因素主要有流量、工作周期、工作压力、大气温度、大气相对湿 度、风力、日照等条件。气化器应满足以下条件：
[0029] ①根据用气的实际状况进行设计，设计的最小气化量应满足在最恶劣工作环境下 的最大用气量要求。
[0030] ②气化器在设计布置时，每1台气化器的入口处和出口处应设有切断阀，并在出 口切断阀之前设置安全阀。
[0031] ③气化器应配备切断热源的装置来确保安全；还应安装温度检测设备，用来测量 LNG和热交换介质的进出口温度，确保传热效率。
[0032] 如图1所示，本发明为一种撬装式的带燃气燃烧加热的LNG气化器，其燃烧用燃气 是利用LNG钢瓶自身气化的天然气，包括2个LNG钢瓶1、紧急切断阀2、空温式气化器3、安 全散放口 4、三通阀5、燃气加热装置6和调压系统。调压系统用于将气化后的中压（0. 8MPa) 天然气降压至用户需要的压力，其包括一级调压装置7、二级调压装置8、计量装置9和加臭 装置10。
[0033]LNG钢瓶1、紧急切断阀2、空温式气化器3、三通阀5、燃气加热装置6、一级调压装 置7、二级调压装置8、计量装置9和加臭装置10依次连接。
[0034] 三通阀5出气口的一端连通燃气加热装置6,另一端通过旁通管道连通一级调压 装置7。
[0035] 燃气加热装置6具体采用燃气燃烧加热器，加热器可采用燃烧烟气直接加热水 浴，再通过水浴加热天然气管道，进而加热天然气的浸没燃烧方式。由于浸没燃烧不设置 传统的换热烟管，而是直接使烟气与水直接换热，且水浴温度为10-30°C，排烟温度不超过 10-35°C，因此传热效率高，可达到98%。
[0036] 燃气燃烧加热器，还可采用大气式燃烧。由于大气式燃烧采用引射器引射燃烧需 要的空气，可不设置传统燃烧器所需要的鼓风机，因此设备运行时无风机噪声，更适合小型 (功率小于30kW)的气化装置。其水浴温度为15-45°C，排烟温度为20-50°C。
[0037] 燃气燃烧加热器采用连续负荷调节控制。连续负荷调节控制可适应用气负荷变化 频繁的用户需求。
[0038] 空温式气化器3是依靠吸收外界大气环境热量来实现气化功能的，其核心部分就 是换热装置，可以在尽可能小的空间内从大气中获取强大的热能。由于同时设置了空温式 气化器3和燃气加热装置6,在夏季气温高时可以不启动燃气加热装置6,达到节能的目的。
[0039] 燃气燃烧加热器6是利用经过空温气化器3气化后的天然气燃烧的热量来加热天 然气。在冬季气温较低时启动燃气加热装置6,满足天然气加热要求。当空温气化器3出口 天然气温度满足要求（比如高于〇°C)时，三通阀5自动切换到旁通管道的位置，气化后的 天然气直接连通调压系统，即：不通过燃气加热装置6,而是直接通过一级调压装置7、二级 调压装置8、计量装置9、加臭装置10进入天然气管网。当空温气化器3出口天然气温度不 满足要求（比如低于〇°C)时，三通阀5自动切换至燃气加热装置6 -侧，进一步加热气化 后的天然气通过一级调压装置7、二级调压装置8、计量装置9、加臭装置10进入天然气管 网。
[0040] 燃气燃烧加热器6为浸没燃烧加热器，其工作过程如下：燃气与空气在燃烧器燃 烧后，高温烟气通过气泡出口进入水浴池，烟气将热传给水，被加热的天然气通过设在水浴 中的换热盘管吸取水中的热量而升温。燃烧用燃气利用LNG钢瓶自身气化的天然气；燃烧 用空气来自鼓风机。
[0041] 本发明的LNG气化器通过监测下游管网的压力来控制整个装置设备的运行与否， 即控制电动紧急切断阀2的开启。LNG气化器的加热控制方法如图2所示，当下游管网压 力到达下限值时，此时首先判断气化区天然气浓度和钢瓶1出液压力两个辅助参数，确认 运行正常后，电动紧急切断阀2开启；当下游管网压力