压缩天然气调压装置的供热.pdf

第 4 0卷第 9期 2 0 1 1 年 9月 化工技术与开发 T e c h n o l o g y De v e l o p me n t o f C h e mi c a l I n d u s t r y Vo 1 ． 4 0 No ． 9 S e p ． 2 0 1 1 蝴臼留 压缩天然气调压装置的供热 潘能智 广西工联工业工程咨询设计有限公司， 广西 南宁 5 3 0 0 0 3 摘要 压缩天然气 的应用越来越广泛 ， 而在大多数压缩天然气 的应用 中， 都涉及调压 的问题 ， 本文介绍 压缩天然气调压装置的结构及其需要的热量补偿。 关键词 调压装置 ； 天然气 中图分类号 T E 6 4 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 1 ． 9 9 0 5 2 0 1 1 0 9 ． 0 0 6 8 ． 0 2 1 压缩天然 气调压装置应用 的场合 压缩 天然 气 以下正 文统 称 C N G 是 指 压缩 到 2 0 ～ 2 5 MP a的天然气 ，其辛烷值 在 1 2 2 ～ 1 3 0之 间 。C NG 2 5 MP a 约为标准 状态下 同质量 天然气 体积的 1 ／ 3 0 0 。 尽管 C N G能储密度比液化石油气 和液化 天然气低 ， 然而作 为汽 车替 代燃料 或 向难 觅优质 民用燃料 的城镇供应燃 气而言 ， 由于 C NG 生产工艺 、 技术 、 设备较简单 ， 运输装卸方便 ， 又 在环境保护方面有明显优势 ， 因此它不失为值得 选择 的城镇燃气气源形式之一 C N G调压装置应 用在 C NG需要从 高压调到低压 的场合 。 比如城镇 C N G供应站 。 2 压缩天然气调压装置 中调压部分 的 工 艺流 程 C N G调压装置可集成为一体化设备 ， 进 口压 力 一般不大 于 2 0 MP a 。C N G调压装置 由调压 器 、 高压切断 阀 、 放散 阀 、 换热 器及截 止 阀等组成 ． 可 分为二 级调 压 和三级 调压 ，设备 和仪 表大 同小 异 ， 仅在压力调节 参数上有所 不 同。C NG调压 装 置 的调压 参数 为 一级调 压从 2 0 MP a减至 3 ． 0 ～ 7 ． 5 MP a ， 二 级调 压 减 至 1 ． 6 ～ 2 ． 5 MP a ， 三级 调 压 减 至 0 ． 1 0 ．4 MP a 。 C N G调压装置的三级调压工艺流 程如图 1 所示 。 C N G调压装置一般 还包括计 量和加臭部分 。 C NG调 压装置 出 口温度控 制在 1 0 ～ 2 0 ℃之 间 。 以 热水作为热源供 C N G在一 、 二级调压换热所需的 热量补偿 ， 通 常进水 温度取 6 5 ～ 8 5 ℃， 回水 温度取 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 6 0 7 1 ． 切断 阀 2 ． 换热器 3 ．调压器 4 ． 过滤器 图 1 C N G 调压装置 三级 流程图 6 0 ℃。 3 压缩天然气调压装置供热量的计算 在 C N G调压装置里 ． 选用 了许多阀 门和调压 器等节流设备 ， 这些节流设备前后有较大的压力 降 ， C N G流过时会发生焦耳一 汤姆逊效应 ， 即绝热 节流膨胀过程 。 焦 耳 一 汤姆 逊 对 理 想 气 体 绝 热 节 流试 验 表 明 ， 气 流在试验 区段 内不作外 功 ， 节 流过程是初 、 终态焓 值相等 的降压过程 ， 温度 不发生变 化 。但 是在 实际气体 的节 流过程 中 ． 在 压力降低 的情况 下会 出现温度变化 ， 其 大小 和方向 同当时气体 的 压力 与温度有关 。研 究 表明 ， 大多数在 常温下 的 高压气体进行节流降压 ， 其温度总是降低的。因 此 ， C N G节流膨胀时温度会下降 ， 必须给 C N G提 供热量，以抵消 C N G发生焦耳一 汤姆逊效应引起 的温降 。 C N G调压 装置 里换 热器 的热 交换 功 率 可以 按式 1 计算 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 9 期 潘能智 压缩天然气调压装置的供热 Q q △ 黜 仲 △ t 式中 Q 热功率， k J h ； 1 A， C 甲烷 压缩 因子 Z的 G o p a l 表达式 中 q ， 标准体 积流量 ， m3 h ～ C l，气体定压比热 ， l 【J m 3 ℃ ； △ t 通 过调压设备 的温差 ， o C； △ 降压前后的降力差 ． M P a ／ d p 焦耳． 汤姆逊效应 ， ℃ MP a ～ ， 对于 天然气 ， 工程上一般取 4 o C M P a 。 天然 气 甲烷 绝热 节流温 降可按 式 2 计算 由于 Z的 G o p al表达式 中的系数是分段 给 出的， 所以绝热节流温降也需分段计算 L T ／I t RT , [ A E - P ／ P c C l n P , ／ P , ] ／ c ， } 2 式 中 ， 绝热节流后 甲烷压 力 ， MP a ， 温 度 ， K； ，卜 绝热节流前 甲烷压力 ， MP a ， 温度 ， K； 甲烷 临界压力 ， MP a ； _一 甲烷 临界温度 ， K； R 甲烷的气体常数 ， l 【 J k g K ； c 广甲烷的定压 比热， k J k g K ； 的系数。可查相关表格 。 4 注 意的问题 上述 调 压 装 置可 以根 据 工程 的需 要 引 出 3 个不同的压力等级以满足不同的压力需要。工程 中应用上述 原理 ， 也可 自行设计 调压 装置来满 足 特定的工程需要。 另外 ． 由于焦耳一 汤姆逊 系数并 不是 常数 。 而 是天然气压力和温度的函数 ， 计算节流过程的温 降应该用积 分方法 ，如取 4 ℃／ MP a作为焦耳一 汤 姆 逊 系数 ， 由式 1 计 算得 出的结 果会 有 较大 偏 差， 但可满足一般的工程需要， 式 1 和式 2 相结 合分段进行积分 ． 可得到比较精确的数值 。 参考文献 [ 1 ] 严铭卿 ， 廉乐明， 等． 天然气输配工程[ M] ． 北京 中国 建 筑工业 出版社 。 2 0 0 5 ． [ 2 ] 严铭卿． 燃气工程设计手册[ M] ． 北京 中国建筑工业 出版社 。 2 0 0 9 ． He a t i n g o f Re g u l a t o r De v i c e f o r Co mp r e s s e d Na t u r a l Ga s P ANG Ne n g - z h i G u a n g x i G o n g l i a n I n d u s t ri a l E n g i n e e ri n g D e s i g n I n q u i r e C o ． ， L t d ． ， N a n n i n g 5 3 0 0 0 1 ， C h i n a “ ● ⋯ ● ⋯ ’ ●⋯ ●⋯ ●⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ●⋯ ●⋯ ● ⋯ ● ⋯ ●⋯’ ●⋯ ● ⋯ ● ⋯ ●⋯ ●⋯ ● ⋯ ● ⋯ ●⋯ ●⋯ ● ⋯ ● ⋯ ●⋯’ ●⋯ ● ⋯ ●⋯’ ●⋯ ● ⋯ ‘ ● ⋯ ●⋯- ●⋯’ ● ⋯ ● ⋯ ●⋯ ● ⋯ ● ⋯ ⋯ 0o ●⋯ ● ⋯ ●⋯ ● ⋯ ● “ 上接 第 7 8页 3 结语 本设 计采用 先进技 术及设 备 。 以网络监 控技 术进行 组 网 。 支持 图像 和数据 的实 时传输及 多路 随时 随地监控 ， 实 现实 时监控 。同 时又具有 可操 作 性 ， 人员 只需经 过短期 培训 即可操作 。系统 及 其相关设备的维护及维修以方便为原则。组网简 单 、 扩容方便、 标准开放、 功能全面， 适用于中小型 的多点 、 远程 、 实时 、 集 中监 控系统 ， 实 现集 散式监 控 、 报警、 录像 、 智能化检索 回放、 系统管理等诸多 功能， 保证最大限度地发挥用户的资金使用效益。 参考文献 [ 1 ] 侯国庆． A D A M5 0 0 0系列智能模块在给水泵站的应用 [ J ] ． 冶金设备管理与维修， 2 0 0 6 ， 3 2 1 ． 2 2 ． [ 2 ] 孙艳波．中小型企业污水处理 自动控制系统的研究 [ J ] ． 自动化技术与应用 ， 2 0 0 9 ， 3 3 4 ． 3 6 ． [ 3 ] 刘振方， 刘文贵， 郑荣杰． 基于组态技术的智能模块通 信测试系统[ J ] ． 时代经贸， 2 0 1 0 ， 2 4 2 7 7 ． 2 7 7 ． [ 4 ] 张鼎， 廖勇． 纸浆模塑生产 自动控制系统的设计[ J ] ． 自 动化技术 与应用 ， 2 0 0 8 ， 1 4 0 - 4 2 ． De s i g n o f Au t o ma t i c Co nt r o l S y s t e m i n Pr o d u c t i o n o f Ant i mo n y W h i t e Fu r n a c e l ， E L G u a n g x i E l e c t ri c P o w e r I n s t i t u t e o f V o c a t i o n a l T r a i n i n g ， N a n n i n g 5 3 0 0 0 7 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e d e s i g n o f t h e a u t o ma t i c c o n t r o l s y s t e m i n t h e p r o d u c t i o n o f a n t i mo n y wh i t e f u r n a c e wa s i n t r o ． d u c e d ．T h r o u g h t h e d e ma n d an a l y s i s o f t h e t e s t i n g a n d c o n t r o l p a r a me t e r s i n t h e p r o d u c t i o n，t h e i n t e l l i g e n t mo d u l e a n d mo n i t o r v i e w s y s t e m i n t h e p r o d u c t i o n fie l d Wa S d i s p o s e d ． I t c o u l d r e ali z e a l o t o f f u n c t i o n s s u c h a s d i s t r i b u t e d c o n t r o l ， ala r m，v i d e o， i n t e l l i g e n t s e arc h a n d r e p l a y， a n d ma n a g e s y s t e m． Ke y wo r d s a n t i mo n y wh i t e f u rna c e ；a u t o ma t i c c o n t r o l ；i n t e l l e c t mo d u l e ； v i d e o mo n i t o r i n g 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m