气化燃气（共4篇）
气化燃气 篇1
近年来，我国城镇化水平逐年提高，特别是大城市常住居民明显增多。随着燃气用户的不断增多，供气区域由市中心向城市边缘地带逐步扩展，管网设施增多(1)，同时原有燃气管网逐年腐蚀老化，抢修频次增高，对太原煤气化集团公司的燃气应急救援提出了更高要求。
但是目前集团公司应急管理基础薄弱，应急救援装备不足，没有完整的应急救援信息平台，与政府应急平台、公安110、消防119、医疗120的应急联动也没有形成完整机制，达不到应急救援反应灵敏、协调有序、运转高效的要求。
本文拟结合燃气特性和行业特点，参照同行业先进经验和办法，针对下属各燃气公司现状，进行太原煤气化公司燃气应急救援体系规划研究。研究成果对公司积极应对可能发生的各类燃气事故，最大限度地减少人员伤亡和财产损失，保障燃气的安全正常供应具有重要意义。
一、燃气应急救援体系现状
目前，集团公司下属各燃气分公司分布在太原市、晋中市、临汾市，分别为太原天然气公司、晋中燃气公司、临汾燃气公司。公司之间地域跨度大，应急救援管理相对较为困难，应急救援工作由各燃气公司各自承担，无法在集团公司层面做到资源优化、统一协调、信息共享，没有形成完整的应急救援体系。
1. 应急救援队伍。
各燃气分公司依托各自的管线所、管理站、职能部门建立应急抢险小组，承担各自属地内的应急救援任务，应急救援人员兼职日常维检修工作。其中管线所抢险小组负责户外管网的应急救援工作，管理站（营业所）抢险小组负责户内燃气设施的应急救援工作。
(1）应急救援力量。随着燃气用户的增多和管网的腐蚀老化，现有应急救援力量相对薄弱，已无法满足要求。具体表现在：一是太原天然气公司管线所位于城北胜利街，无法满足城南的应急救援要求；二是晋中燃气公司现有应急救援队伍可以满足晋中市区户外管线的应急救援工作，但只有1个营业所，无法满足市区所有居民用户的户内应急救援工作要求；三是临汾燃气公司仅有1支管线所应急救援队伍，无法同时应对2起以上突发事故。
(2）应急救援人员。
一是数量不足。太原、晋中、临汾3个燃气公司的应急救援人数分别为32、13和18，均存在应急救援人员不足问题。
二是年龄结构老化。太原煤气公司应急救援人员平均年龄41岁，晋中燃气平均年龄46岁，临汾燃气平均年龄较小，31岁（详见图1）。
三是学历水平较低，专业知识不足，业务水平不高。由图2可知，三家燃气公司的应急救援人员大部分均为高中、中专学历。其中：太原煤气公司大专以上学历13人，占41%；晋中燃气公司大专学历仅1人；临汾燃气公司大专学历3人，占17%。
2. 应急救援信息平台。
太原天然气公司有GIS系统（地理信息系统）和管网GPS巡检系统，应用于生产、巡检、应急救援中，但信息系统不完整，存在系统未及时更新升级、管网资料短缺等问题。
晋中燃气公司有管网GPS巡检系统，应用于日常巡检、维检修中，但是系统资料中缺少大学城区域的管网资料。
临汾燃气公司目前尚无应急救援信息系统。
集团公司没有形成统一、有效的应急救援信息平台，未与各燃气公司的应急救援信息系统实现信息共享，无法及时准确地获知各燃气公司的管网及设施运行状态。
3. 应急救援装备和物资储备。
各燃气公司的应急救援装备均存在抢险车辆、大型机械设备短缺的问题及装备老化、物资储备种类不全等问题。
二、构建燃气应急救援体系的基本原则
由于燃气事故种类繁多，情况复杂(2)，突发性强，覆盖面广，应急救援活动又涉及到从高层管理到基层人员各个层次，从公安、医疗、消防到环保、交通等不同领域，从宣传、教育到培训和应急演练等各种行动，这都给构建应急救援体系带来了诸多困难。因此建设完整统一的事故应急救援系统应遵循如下基本原则(3):
1. 预防性。
预防是任何事故应急救援工作的前提。预防不仅在于要避免或减少事故的发生，还应落实好救援工作的各项准备措施，一旦发生事故，就能迅速、准确、有效地实施应急救援活动。
2. 统筹性。
事故应急救援工作涉及各级人员、各个部门及相关领域，要根据实际情况和他们各自的职责进行统筹规划，实现自身资源与社会资源的有机结合。
3. 节约性。
根据危险源分布、事故类型以及相关的交通、消防、医疗等条件，以现有的各种应急资源为基础，本着节约的原则，对应急救援体系进行补充完善，避免资源浪费。
4. 先进性。
根据各应急救援工作的现实和发展需要，及时引进国内外成熟、先进的应急救援技术和装备，保证应急救援体系与时俱进。
5. 实效性。
任何应急救援体系都应以能够实现及时、快速、高效地开展应急救援为出发点和落脚点。
基于本公司燃气应急救援体系现状和该体系的构建原则，参考国内其他燃气公司的经验(4)，分别对本公司燃气应急救援体系建设进行近期和远景规划。
三、燃气应急救援体系近期规划
1. 应急救援队伍建设。
分别从集团公司、各燃气公司两个层面，从应急救援机构、队伍两个方面着手，进行燃气应急救援队伍建设。
(1）应急救援机构建设。集团公司成立应急救援管理机构，负责燃气应急救援全面指挥和协调工作，制定与完善应急预案(5)(6)，审核重大安全技术措施和各燃气公司的应急预案，保障应急救援装备、物资到位，组织事故调查。设专人专管各燃气公司应急救援，统一指挥，统一协调，改变目前各燃气分公司各自为政的现状，保证事故发生后能快速有效地开展应急救援行动。
各燃气公司成立各自的应急救援管理机构，负责本公司应急救援全面指挥，与当地政府相关部门联动，执行应急救援指令，制定技术措施和抢险方案，组织事故调查等。
(2）应急救援队伍建设。在各燃气公司现有应急救援力量的基础上，结合实际，分阶段增加应急救援人员和装备配置，达到接警后8min出警，30min内到达现场的应急救援要求。
应急救援机构与队伍设置见图3。
一是户外中低压管线应急救援队伍。太原天然气公司在城南储配站或罗城高中压调压站设立1个城南管线所，下设1个燃气应急救援抢险队（包括2个应急抢险组），负责太原市长风大街、长风西大街以南地区燃气抢险工作。
临汾燃气公司管线所增设2个应急救援抢险班，实行应急救援轮班制。
二是户内燃气设施应急救援队伍。太原天然气公司组建1个工营事团站应急救援抢险队（包括2个应急救援小组）。
晋中燃气公司在晋中市北部增设1个营业所，设立应急服务点。
三是高压、次高压管线应急救援队伍。各燃气分公司均没有抢修高压燃气管道的技术、装备与人员，一旦发生燃气泄漏，不能对其有效快速抢修。因此，建议集团公司与有高压燃气管道应急救援资质的企业签订应急抢修协议，最大限度地减少事故造成的损失。
2. 应急救援装备和物资储备体系建设。
建设应急救援装备和物资储备体系，确保应急救援装备及物资储备充足，建立科学的应急装备物资储备调运机制，确保应急装备与物资储备能够快速、及时供应到位。
结合公司应急救援现状，建设相应的燃气应急救援装备和物资储备体系，各燃气分公司应急救援小组在现有基础上配置装备，达到标准要求。
3. 应急救援平台体系建设。
应急救援信息平台是整个应急救援体系的核心。燃气应急救援信息平台的建设，需在集团公司和各燃气分公司均构建应急救援信息平台，并实现各燃气分公司与集团公司之间的系统信息共享，实现集团公司对全公司所有燃气管网设施的实时监测、监控、预警等功能，保障燃气事故的预防预警、抢险工作高效有序开展。应急救援信息平台系统(7)包括GIS系统、管网GPS巡检系统、气量管理系统、SCADA系统（数据采集与监视监控系统）和管道完整性管理系统等。
(1）应急救援平台功能简介。
GIS系统。利用GIS独特的地理空间分析能力、空间定位搜索、查询功能、空间模拟等功能，能够直观有效地对管网及设施进行定位、搜索、查询。
管网GPS巡检系统。可在GIS系统基础上，实时获取燃气管网设施周围环境变量参数，对巡检工作实行自动化、智能化的管理，包括对巡检员、应急抢险车等进行定位、导航、行驶路线监控、呼叫指挥，实时监控巡检员的巡检轨迹，对巡检员反馈的各种数据进行自动处理，指挥巡检员处理巡检过程中出现的各种问题及自动统计巡检员的工作情况等。
气量管理系统。是对气量合同、气量采购、气量销售、气量库存、气量结算等方面的业务进行管理的系统，可实时监测、计算管网进气量、管道压力、燃气销售量等参数，实现气量科学合理的调配。
SCADA系统。是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，可在GIS系统基础上，借助遥感等技术，对现场设备进行监控，实现数据采集、设备控制、测量、参数调节、各类信号报警等功能。
管道完整性管理系统。是对管网设施基于风险的预防性管理系统，可根据监测、检测等数据，对影响城市管道完整性的各种因素进行综合管理，对燃气管网进行风险评价与适应性评估，达到事前预控的目的。
(2）建设内容。各燃气公司在现有系统基础上进行相应升级与完善。具体建设工作如下：
太原天然气公司。对现有GIS系统、管网GPS巡检系统进行升级，完善管网设施资料。并对管网设施进行普查，将传感器、阀门等设施更换为电动遥测遥控型号，对SCADA系统进行逐步完善与应用。
晋中燃气公司。对现有管网GPS巡检系统进行完善，将大学城管网设施资料录入系统。同时，对管网设施进行普查和更换，建设GIS系统和SCADA系统。
临汾燃气公司。搭建前述应急救援平台各系统。
集团公司。各燃气公司应急救援机构在各自相应权限范围内，实现与集团公司的应急救援信息平台的系统共享，形成集团公司统一的应急救援信息平台。
另外，各燃气公司应急救援机构与当地政府应急平台、公安110、消防119、医疗120实行联动机制，互联互通。
(3）建设安排。对应急救援信息平台分为三期进行建设，在2017年底前全部建设完成，具体安排见表1。
四、燃气应急救援体系远景规划
1. 应急救援队伍建设。
建设一支专业化、高水平、年轻化的燃气应急救援队伍，从集团公司应急救援大队、中队到现场应急救援小队，统一指挥，统一协调，形成一系列完整的应急救援机构、信息传递机制，加强应急救援人员的配置，制定应急救援工作制度和协调指挥程序，强化应急管理。
集团公司建立燃气应急救援大队，下设5个燃气应急救援中队（分别为直属应急救援中队、太原应急救援中队、太原城南应急救援中队、晋中应急救援中队和临汾应急救援中队），每个中队由4个应急救援小队组成。
(1）燃气应急救援大队。在拆迁的工厂区划出30亩建立燃气应急救援大队（参照太原天然气公司管线所用地面积），设有办公楼、车库、材料库、食堂、澡堂、值班室、训练场地等。
应急救援大队与集团公司调度中心共享应急救援信息平台，主要负责燃气应急救援全面指挥和协调工作，与当地政府相关部门联动，下达应急救援指令，审核重大安全技术措施和应急预案，保障应急救援装备、物资到位，组织事故调查。
(2）燃气应急救援中队。在工厂区、程家村管线所、近期规划中的城南管线所、晋中市、临汾市设立5个燃气应急救援中队，负责各属地范围内应急救援的全面指挥，执行应急救援指令，制定技术措施和抢险方案，组织事故调查。
太原城南应急救援中队与设置在程家村管线所的太原应急救援中队以迎泽大街为界，分别承担太原市城南（包括西山地区）、城北的燃气应急救援任务，直属应急救援中队负责集团公司高压管网、设施的应急救援工作以及对其它中队的支援任务等。晋中燃气公司应急救援中队和临汾燃气应急救援中队分别承担晋中市与临汾市燃气管网及设施的应急救援任务。
(3）应急救援小队。每个应急救援中队设置4个应急救援小队，负责应急救援工作的现场实际操作。
2. 应急救援装备体系建设。
根据燃气应急救援队伍的规划，建设相应的燃气应急救援装备和物资储备体系。
3. 应急救援平台体系建设。
在集团公司应急救援大队调度室建设GIS系统、管网GPS巡检系统、SCADA系统的基础上，在集团公司调度室或燃气管理部建设气量管理系统和管道完整性管理系统，并与应急救援大队调度室信息共享。在应急救援中队调度室，可对相应属地范围内的系统进行操作，服从应急救援大队调度室的命令。
五、结语
目前，太原煤气化公司存在燃气应急救援力量薄弱、装备不足、信息平台不完善等问题。按照本文的近期与远景规划，通过优化应急救援队伍，构建信息平台，配置相应的装备与物资储备，最终即可形成分区划块、分类管理、分级负责、统一指挥、迅速、科学、有序的燃气应急救援体系，全面提升太原煤气化集团公司的燃气应急救援能力。
注释
1蒋宏,周以良.城市燃气安全事故应急救援与城市安全应急系统[J].城市燃气,2006(1):18-20
2王超.城市燃气管道事故应急救援系统研究[J].民营科技,2014(11):49
3牛伟伟.城市燃气管道事故应急救援系统研究[D].北京:首都经济贸易大学,2012
4王继武.重庆燃气集团应急救援保障体系构建与实施的探讨[J].价值工程,2013(25):156-158
5王厅.城市燃气事故应急救援预案中的技术问题[J].山西建筑,2012,38(2):267-269
6韩振华.城市燃气现场事故应急救援预案有关技术问题探讨[J].城市燃气,2006(7):19-24
7夏广溢.城市燃气公司安全运营管理的若干问题与对策分析[J].科协论坛,2012(4):61-62
气化燃气 篇2
1 生物质气化中焦油含量的影响
1.1 气化炉类型与结构影响
对于下流式固定床气化炉, 由于气化剂在炉中的流动是从下到下的, 热分解产生的焦油能够裂解出永久气体, 所以在炉中产生的燃气焦油含量会比较少;对于上流式固定床气化炉来说, 由于燃气是向上流动的, 它能够促进物料的分解和干燥形式, 在燃气口的温度也较低, 所以产生的燃气焦油含量就会比较多[1]。而且, 气化炉内不同的结构也会影响焦油的含量, 如将固定床由一段式还为两段式, 使它能够进行二次风, 不仅改善了炉内的温度分布情况, 焦油含量在一段式供气中才能有效保障。
1.2 原料特性影响
对于原料种类来说, 由于生物质是一种有利燃料, 是由多种化学元素组成的。所以, 不同的生物质在原料上的不同选择, 产生的焦油量以及焦油产率也不同。对于原料径粒来说, 对于颗粒比较大的原料, 在裂解要经过较长的扩散路径, 产生的物料颗粒直径也会变大, 降低焦油率。对于原料含水率来说, 由于水气的蒸发需要吸收热量, 气化温度降低不利于焦油的转化方式。所以原料含水率不能太高, 以保证焦油含量的不断变化。
1.3 气化过程影响
对于气化的温度变化, 焦油率随温度不断升高而升高。如果温度在一定程度后再次升高, 就会降低焦油产率[2]。对于当量比, 在一次风速变化中, 它会使气化温度升高, 在二次风速中, 能够促进焦油热裂解反应。所以说, 在第二次风加入期间, 能够使当量比更灵活。对于进料速率, 如果它不断变大, 气化炉底部的温度就会降低。对于气化压力来说, 压力越大, 焦油就会不断减少, 从而增强焦油的转化裂解。对于气相的停留时间, 它随着燃气焦油量的变化不断产生的气化炉反应。
2 生物质气化燃气焦油联合脱除工程优化设计
2.1 燃气焦油炉内脱除
气化炉确定相关燃料之后, 要对炉内燃气焦油进行脱除方式, 就要控制气化条件以及添加催化剂的含量来实现。对于气化条件来说, 气化温度是影响焦油含量的主要因素, 所以在气化过程中, 要减低燃气焦油含量, 就要提高气化温度。由于气化炉和原料的不同, 温度升高后, 燃气就会发生较大的氧化反应, 从而降低热值, 所以气化温度就要控制在合理范围内。对于催化剂含量的添加, 由于白云石以及石灰石是催化剂中价格比较低的, 在工业应用中比较广泛。所以将它添加到气化炉中能够实现焦油的脱除作用[3]。
2.2 燃气焦油炉外催化裂解脱除
由于生物质气化燃气中的焦油量比较高, 在脱除期间必须要在炉外进行。但利用催化裂化脱除不仅能降低燃气中的焦油含量, 还能提高焦油的气化效率。但在这种形式下裂解脱除, 还要根据一些条件进行控制, 这样才能保障催化剂在使用期间的活性。要控制催化裂解条件, 在燃气炉外进行催化裂解期间, 不仅要保证催化裂解的温度、气化停留的时间以及催化剂的不同类型, 焦油裂解器在通风后, 要促进催化裂解反应, 还要延长气化的停留时间。对于催化剂的活性来说, 催化剂的活性值越大, 产生的催化效果就会越强, 也会影响裂解温度、气相的停留时间等, 所以要保障催化剂的活性和延长寿命, 就要在催化剂中加入适量的水蒸气。
2.3 燃气焦油联合脱除方案设计
燃气焦油联合脱除在生物质气化过程中, 主要是焦油脱除以及焦油炉外催化裂解形式的结合。所以在这两种过程中, 就要控制好气化条件和催化裂解过程中的相关条件, 减低燃气焦油量, 保证燃气在工业和民用中的标准性。焦油联合脱除方案在设计形式上, 主要体现在两方面[4]。一方面, 主要对气化炉内的焦油脱除过程在运行下进行优化, 根据循环流化床在生物质和催化剂类型上的选择, 进行相关的气化实验, 在运行稳定期间, 检测出燃气成分以及焦油含量。根据数据在采集中出现的不同效果, 对燃气成分以及燃气焦油含量的不同建立焦油脱除过程模型, 在计算中保证优化的有效性, 从而实现设计期间的要求。另一方面, 在焦油炉外对催化裂解脱除过程中的运行效果进行优化, 首先, 确定好催化剂类型后, 在试验中改变催化剂的温度和气相的停留时间, 根据试验中出现的数据建立焦油催化裂解过程模型, 通过计算优化这种运行过程, 从而保证用气期间的标准要求。
3 结语
能源是发展经济提升的主要保障, 随着能源的分配形式和结构调整, 可再生能源建设成为人们在发展形式上主要关注的问题。在农业发展上, 利用标准煤的开发和研究不仅能够减少环境的污染现象, 还能保障经济社会的有利实施。
摘要：生物质气化技术是生物质能利用中主要的技术应用, 它不仅能得到高质量的燃气, 在燃气焦油过程中也保障了气化技术的实施和应用。无论在发电应用中还是供气应用中, 生物质气化燃气在燃气焦油含量中都存在较大问题。呼和浩特中燃城市燃气发展有限公司在本文中根据生物质气化焦油脱除的分析和研究实现重要意义。
关键词：生物质,气化燃气,焦油,联合脱除
参考文献
[1]郭放.生物质气化燃气焦油及污染物整体脱除方法应用研究[D].华北电力大学, 2014.
[2]常加富.文丘里洗涤器净化生物质燃气焦油特性的研究[D].山东大学, 2013.
[3]吴文广.生物质焦油均相转化及其在焦炭中异相脱除的实验研究[D].上海交通大学, 2012.
气化燃气 篇3
1 液化天然气的特性
液化天然气是天然气在大气压下冷却到一定温度形成液态的天然气。与普通天然气相比液化天然气的体积和重量都有所降低。从化学构成来看, 液化天然气仍以甲烷为主要成分, 此外还有氮气、丙烷、丁烷、乙烷等气体。液化天然气本身的性能要比普通天然气更加优良, 液化天然气便于储存运输, 调峰也非常容易。
2 液化天然气在城市燃气系统中的应用
我国液化天然气装置在城市燃气系统中的应用整体起步较晚, 以北京为例, 到目前为止依然以管道天然气为主, 原因是多方面的, 经济性是一个主要制约因素, 但随着管道天然气价格逐渐上涨及国家能源结构的调整, 液化天然气通过气化进入城市燃气系统也逐渐成为可能。在我国, 某些地区对液化天然气进入城市燃气管网应用较早, 技术较为成熟。本文就以此为例来详细探讨这一技术。针对液化天然气装置在城市燃气系统中的应用不妨从应用设备的角度来进行考察。
一般液化天然气的生产是按照特定步骤来进行操作的。工程人员先是把天然气冷却成液态, 而后再利用分离器把原料气体中的杂质等清理出来。之后要利用分子筛吸附塔等把把天然气中的分子筛选出来。再生气冷却器是用来分离冷凝水的。在液化天然气气化装置中有一个器件非常重要那就是撬装块, 撬装块本身是由结构钢构成的。液化天然气在城市燃气系统中的应用主要是通过气化装置来应用的。加强对于气化装置的研究, 深刻掌握液化天然气的生产工艺流程对于促进液化天然气的应用非常有帮助。因此在今后的工作中我们必须要围绕着液化天然气生产工艺流程来了解各种生产工艺装置的特点, 最终提高液化天然气的应用效率。
研究液化天然气在城市燃气系统中的应用就必须要了解吸附再生原理。掌握这一原理能够了解液化天然气应用的本质。在液化天然气气化装置中流体在与多孔固体粒子接触过程中由于范氏引力的作用, 流体中某些分子就会成为13X分子筛。分子筛本身能够有效地吸附微量水份以及二氧化碳。分子筛还有消除杂质的功能, 不过消除杂质的功能与温度有很大联系。温度越高, 分子筛消除杂质的效果就越低。常温下分子筛能够吸附大量杂质。可见分子筛在液化天然气的应用过程中起着非常重要的作用。分子筛本身是可再生的, 了解分子筛的可再生原理对于加强液化天然气的应用具有重要意义。
上文详细分析了液化天然气的生产流程以及吸附原理, 接下来我们就来详细分析它的生产步骤。液化天然气的生产步骤基本是是分为三步:第一步是要把常温下固定的天然气按照正常速度输入, 而后通过分离器和压缩器把天然气压缩冷却到一定温度 (这个地方参考文献上写的是35℃) 。而后在利用分离器、吸附塔把液化天然气中的二氧化碳、苯、汞等分离出来。第二步是要对经过吸附后的天然气进行分流, 一般意义上要把天然气分成稀化气流和膨胀气流。稀化气流一般是要通过冷箱却到-120℃之后, 再进行液态分离。膨胀气流则是要通过两级膨胀机, 来把温度降低到一定程度而后在回升到35℃, 最后送入到城市管网中。最后一步是对再生气流也就是液化气尾气进行处理。首先是要让再生尾气, 进入吸附塔冷却之后加热, 而后在进行再生。最后进入到膨胀气流中。
3 应用液化天然气的安全预防措施
我们在应用液化天然气的过程中必须要高度重视液化天然气的安全问题。与普通天然气一样, 液化天然气本身具有极强的易爆性, 易燃性。在使用过程中必须要对这些特点保持高度重视。液化天然气本身还具有蒸发气特征。所谓蒸发气特征主要指的是外界传入的热量会导致液化天然气最终产生爆炸。在应用过程中新进入的液化天然气与原来天然气的密度不相符的时候就有可能产生翻滚现象。最终会对储罐造成严重影响。此外液化天然气本身如果与水接触非常容易产生爆炸力。
为了保证液化天然气的安全应用, 我们有必要采取以下措施:一是针对翻滚现象, 一般要按照不同密度的液化天然气采用不同的储罐来进行储存。如果必须要注入时就需要定期倒灌。二是针对包容系统会被破坏的问题, 我们必须要对装过LNG的容器进行清理。必须要保证在清理完成后才能密封。三是针对液化天然气的爆炸现象, 我们需要对其表面进行覆盖, 要有效降低蒸发速率。在液化天然气起火之后必须要选择干粉灭火器来进行灭火。水只能起到降温作用, 而不应该用来灭火。四是要安装阻火器。安装阻火器的主要目的是要保证液化天然气的温度符合要求, 从而保证液化天然气的安全。
作为天然气的一种, 液化天然气开采技术在我国城市得到了广泛应用, 近些年来随着液化天然气技术的不断成熟, 液化天然气装置本身的应用范围也在不断扩大。液化天然气在城市燃气系统中的应用主要是通过气化装置来实现的, 本文通过对成熟地区LNG应用详细探讨了液化天然气在城市燃气系统中的应用, 液化天然气的应用是时代发发展的必然要求。在利用这项技术中做好安全防范技术非常重要, 这是液化天然气应用的关键。
摘要：液化天然气 (LNG) 是当前国内外天然气开发的一种主要形式, 当前液化天然气本身的生产技术在不断发展中。随着液化天然气开采技术的不断成熟, 液化天然气化装置在城市燃气系统中的应用也越来越广泛。在城市能源形势日益紧张的背景下加强液化天然气在城市燃气系统中的应用显得非常重要。本文将结合应用实例来探讨LNG装置的应用。
关键词：LNG,城市燃气系统,应用
参考文献
[1]李佩铭, 焦文玲, 宋汉成, 等.我国液化天然气应用与推广[J].煤气与热力, 2008 (1) .
气化燃气 篇4
关键词：煤化工,泄漏,事故分析
0引言
近几年来,随着煤化工行业的快速发展,近年来煤化工行业的安全事故及隐患也日趋增多[1,2]。目前,针对已暴露出各种热安全(火灾、爆炸及气体泄漏)问题,缺乏相关的消防技术标准及行业规范。因此,针对煤化工行业特定的热安全规律进行分析,规范防火设计,具有较强的现实意义。
基于建筑火灾中“性能化”防火设计思路,分析了煤气化框架敞开与封闭设计下火灾场景。通过对高层建筑的典型场景下可燃气与煤尘泄漏规律的仿真分析与对比,结果表明,相关改进措施能够显著降低灾爆炸危险性。
1项目背景
某煤化产品主要原料为原煤,制备工艺采用粉煤加压气化技术。项目设计方案选择了基于封闭设计的煤气化外框架,依托自然通风口为主,缺少机械通风系统。需要能通过后期综合措施对项目进行改造,排除火灾隐患,降低火灾影响。
2泄漏环境分析
2.1煤气混合气成分分析
该项目中气化装置的密封框架长度33m,宽度36m,总高度110m。正常生产工况下,煤化工工艺产生的H2和CO占混合气体积的70%,是含量最高的两种可燃气体。化工副产品包括CH4、H2S、H2O、CO2、N2等。混合气爆炸发火极限范围宽,危险性高。
2.2泄漏特性分析
基于“可信最不利”的设计分析原则[4],重点考察项目比较有代表性的高层罐体的法兰和进出口阀门。选择两处高危泄漏点进行重点分析:
泄漏点1:选择密闭结构体中HPHT进气口处为高危泄漏点,重点分析泄漏点周围浓度分布,以及受楼层内通风设施的影响因素,模拟法兰老化磨损的泄漏类型。
泄漏点2:选择气化炉冷却器为高危泄漏点,重点分析泄漏点上下楼层浓度分布及整体布局的影响,模拟高压密闭容器底部阀门密封件破损的泄漏类型。泄漏点的物理模型见图1。
2.3模型参数设定
(1)泄漏面积。
针对小当量泄漏,其泄漏面积根据实际阀门大小设为0.02m×0.02m。
(2)可燃气泄漏量。
根据气体流动速度计算公式1,气体流动分为为临界流和次临界流[5,6]。
undefined,临界流动 (1)
undefined,次临界流动 (2)
其中,p0为阀门体前的大气压力,P为阀门体内的介质气体压力,k为气体绝热常数,理想气体的绝热指数为1.4。
气体超音速流动时,其泄漏量计算为:
undefined (3)
气体呈亚音速流动时,其泄漏量为:
undefined
式(3)、(4)中的Cd为泄漏系数,本项目取0.6;M为可燃气平均分子量,测定后取23.0;R为普氏气体常数,T为阀门内侧绝对温度[8],本项目平均温度为620K,误差为+10%;p为阀门内测气体压力,本项目平均压力4MPa。
根据实验数据分析,流经高压阀门处的泄漏点气体运动规律符合超音速气体流动模型,计算依据为公式(3)。正常工况下,本项目高压阀门泄漏量计算结果为0.153kg/s,混合气泄漏初速度约为510m/s,为音速的1.7倍。
(3)煤尘泄漏量。
煤粉的粒径很小,在5-90μm之间。其泄漏过程可以近似看作液体泄漏,用下述公式计算:
undefined (5)
其中,Q是泄漏速率,单位kg/s;Cd是无量纲泄漏系数,本项目为0.6;ρ是液体密度,煤粉密度取500.0kg/m3;A是泄漏孔面积,为0.02×0.02m2;P是管内压力,为42×105Pa,Po为阀门外部大气压力,为1.01325×105Pa;g是引力常数,当地值为9.8m/s2;h是液压高度,取0m。
经计算得到煤粉的泄漏体积流率为9.7L/s,质量流率为4.86kg/s。
(4)环境温度。
根据当地气象条件,冬季极端条件下,环境温度为-18℃。
(5)环境风速。
根据查阅当地气象资料,其风向为自西向东,保守取值1m/s。
(6)泄漏时间。
本项目中总泄漏时间上限为300s。其中,包括可燃气体传感器的检测转换时间30s,可燃气体泄漏点与传感器安装点之间的气体流动时间为60s,监控工作人员的泄漏确认最长时间为150s。确认泄漏后通风设施启动执行到可燃气体浓度降低至极限以下的执行时间上限为60s。
3仿真分析
基于火灾燃烧模型仿真软件FDS进行了建模仿真与分析。经过大量仿真实验与实际数据对比和文献验证,证明FDS模拟结果具有较高的准确性[9,10]。
3.1混合气泄漏流动分析
围绕泄漏点1产生的周围立体空间为,以泄漏点1为中心点,长、宽、高分别为33m,36m,10m的立方体。图2为泄漏点1分别在封闭设计和敞开设计(下)环境下的可燃气体的流动形态图。从图表中可看出,相对于封闭设计,框架敞开设计在增强对流,降低可燃气泄漏有明显优势,显著降低空间内的火灾危险性。采用敞开设计方案,图2颗粒部分为示踪粒子,经过泄漏延时处理时间150s后,框架内泄漏的可燃气体气体浓度降至危险浓度以下。
图3为泄漏可燃气的浓度对比,两种条件下都只在泄漏口附近小区域内达到爆炸极限条件。从图3可以看出,经过大约100s的消散时间后,模型空间内的可燃气体浓度小于火灾爆发的极限浓度。
因泄漏点位于上风侧,采用敞开设计时,达到危险浓度几率较小;当采用框架封闭设计时,能够在20s后降至危险浓度以下,如图4和图5所示。
3.2煤尘泄漏模拟结果分析
计算区域大小为33.0m×36.0m×7.2m。通过图6、图7、图8和图9的对比可以发现,框架无封闭设计对于降低煤粉泄漏后离子浓度效果要明显优于现有的封闭式设计,前者粒子达到危险浓度的区域小于后者,区域也仅限于泄漏口附近。泄漏停止后,两种方案均可在约20s内使得空间内粒子浓度降低到危险浓度以下。
4结论
本文对可燃气和煤尘泄漏事故规律及机理进行了分析,并进行了仿真验证。分析两种环境条件下的可燃气体及煤粉泄漏事故的,并得到如下结论:
(1)基于可燃气泄漏后动力学分析,结合可燃气浓度分布情况发现,泄漏口附近小区域内可燃气体浓度容易超过危险值。泄漏扩散范围主要集中在以单层空间顶部为中心的立方体内,对泄漏层以外的楼层空间区域影响较小。基于以上结论,建议结合框架的物理形状,在示踪粒子分布较密集的楼层顶部增加通风口。通风口朝向应结合当地自然风向综合确定,增加框架内气体流动速度,进一步缩短危险气体浓度降低时间。同时,采用改进措施,能够有效避免框架内可燃气体浓度在泄漏期间的过快升高。虽然封闭框架相对于框架敞开有一定劣势,但通过合理设计通风口位置,能保证除泄漏口附近外其他区域满足安全要求,同时能够降低综合治理成本。
(2)采用封闭设计方案的前提是自然环境和通风设计较为良好,通常要求自然风度大于1m/s。满足以上两个条件情况下,泄漏物质低于爆炸极限,爆炸事故的可能性降低。此方案的缺点是一旦由于风向突变造成泄漏气体无法排出,密闭空间内气体流动处于不稳定状态,紊流出现的可能性提高,可燃混合气在无规则运动情况下浓度反而升高,导致密闭空间内气体爆炸风险增大。针对以上分析,建议综合治理措施中的增加通风装置,增加楼层内有效通风面积。根据相关分析,自然开启式平开窗能够在保证通风效果的同时保证低成本。此外,结合示踪粒子浓度最高的区域统计数据,有针对性地对密闭结构内混合气浓度较高的重点区域,在楼层顶部增加局部机械换气装置,短时间内迅速降低楼层顶部示踪粒子高浓度区域的极限浓度,保证最不利的极限情况下可燃气体浓度低于危险值,提高煤气化封闭框架内建筑防火安全性裕度。
参考文献
[1]马军,孙志萍.Shell煤气化技术及其在国内的应用[J].化学工业与工程技术,2008,29(3):54-57MA Jun,SUN Zhi-ping.Shell coal gasification technologyand its application in China[J].Journal of Chemical In-dustry&Engineering 2008,29(3):54-57
[2]周丹,马涛,吕彦力.典型煤气化技术的发展与应用[J].中国科技信息,2008,(22):32-32ZHOU Dan,MA Tao,LV Yan-li.The development and ap-plication of typical coal technology[J].China Scienceand Technology Information,2008,(22):32-32
[3]冯志华,聂百胜.危险气体泄漏扩散的实验方法研究[J].中国安全科学学报,2006,16(7):18-23FENG Zhi-hua,NIE Bai-sheng.Experimental methodolo-gy for study diffusion of leaked hazardous gas[J].ChinaSafety Science Journal(CSSJ),2006,16(7):18-23
[4]田玉敏.论“性能化”防火设计中的“设计火灾场景”[J].火灾科学,2003,12(1):29-35TIAN Yu-min.Designing fire scenarios in performance-based design[J].Fire Safety Science,2003,12(1):29-35
[5]时钧等.化学工程手册[M].北京:化学工业出版社,1996
[6]陈志明,乔宗亮.压缩机气体泄漏量计算方法的比较及实验验证[J].流体工程,1991,(7):12-14CHEN Zhi-ming,QIAO Zong-liang.Simulation and ex-perimental study of gas leak of compressors[J].FluidMachinery,1991,(7):12-14
[7]GB15322.2-2003可燃气体探测器[S]
[8]尹舸,胡小芳,华南理工大学.煤的比热容与挥发分关系的数据的BP网络处理[J].选煤技术,2007,(1):23-26YIN Ge,HU Xiao-fang,et al.BP network treatment ofthe data concerning relationship between coal specificheat-capacity and volatile matters in coal[J].Coal Prepa-ration Technology,2007,(1):23-26
[9]NUREG-1824,EPRI 1011999 Final Report.Verificationand Validation of Selected Fire Models for Nuclear PowerPlant Applications.Volume 7:Fire Dynamics Simulator(FDS),2007,(4)