混气技术在多种气源混合中的应用-气体分离设备商务网

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出处：广州市煤气公司广州油制气厂，广东广州510700)
发布时间：2006/2/28 16:39:59

　　1 前言

　　我厂采用重油催化裂解制气生产煤气，自投产至今已安全运行多年，6台制气炉设计生产能力为39万m³／d。但随着城市用气量不断增加，单一种气源已不能保证城市管网的正常用气。为此我厂除了不断改进重油制气工艺，提高油煤气产量外，从1996年开始接收广州石化厂的弛放气以及通过变压吸附工艺生产氮气掺混LPG与油制气一起混合出管网。通过此法，我厂日产从39万m³提高到68万m³。1998年，广州市“油改气”工程推出以及市政府减亏的压力不断加大，原来的生产模式以及生产规模已远远不能适应社会的需要，我厂根据大连、上海等城市的经验，与广石化紧密联系，决定在上马CCR制气装置的同时大量接收石化厂的炼厂气，并通过混气机将LPG+空气掺混以及在原有混气站的基础上将炼厂气、LPG掺混后供管网使用，形成了油制气、液化气、炼厂气、氮气、改质气、空气等多种气源日产量达103万m³的气源厂(各种气源组成性质如表1)。
　　面对性质各异比例变化的多种气源，经多年来的改进完善，形成一套自动化的混气调节系统，将结构简单的混气技术发展成一种安全、复杂、实用的混气工艺。其中有不少创新的技术值得多气源供应地区或气源厂借鉴。

2 混气技术简介及应用

2．1传统的混合方式
　　利用引射器混合；利用鼓风机混合；利用比例调节系统的混合。上述三种混合方式基本上是用于液化气和空气的混合。我厂的混气工艺揉合除了上述三种方式的混合原理又有自己的独有工艺。
2．2混气技术在我厂的应用
　　(1)利用引射器(文丘里管)来混合液化气和空气
表1 各气源组分和性质(体积百分数％)

	油制气	LPG改质气	炼厂气	空气	LPG	混合气
甲烷	16.35	0.47	25.01		0	9.7
已烷	0.73	0.07	10.18		0.69	3.22
已炔	0.36	0	0.02		0	0.04
已烯	7.47	0.17	4.74		0	2.19
丙烷	0.31	0.47	3.14		44.38	6.30
丙烯	0.45	0.19	1.51		0.05	0.53
异丁烷	0	0	0		16.62	1.94
正丁烷	1.13	2.00	1.96		37.85	5.37
丁烯-1	1.19	0.14	1.16		0.15	0.49
异戊烷	0	0	0		0.26	0.03
正戊烷	0.09	0.03	0.20			0.07
氧气	0.45	0.08	0.02	21.00		7.68
氮气	4.18	3.11	3.81	79.00		30.38
氢气	44.29	62.71	43.48			25.00
一气化碳	15.28	18.51	0.49			3.90
二气化碳	7.72	7.82	4.01			3.15
合计	100	100	100	100	100	100
高位热值(kca/Nm³)	5599	3810	8364		28377	6845
低位热值(kca/N m³)	5090	3397	7575		26176	6252
华白数(kca/N m³)	7365	5622	11077		20891	7371
燃烧势	86.13	113.99	83.66		44.17	60.16
气体密度（kg/Nm³	0.7472	0.5199	0.7372	1.2927	2.3856	1.1152
产量(m³)/日	10.00	12.00	30.00	36.30	11.70	100.00

表2 各种气源的爆炸极限(体积百分数％)

气源	爆炸上限	爆炸下限	容许含氧量上限	容许含氧量下限
油制气	38.24	4.84	20.11	13.62
液化气	9.18	1.58	20.67	19.07
炼厂气	24.35	3.87	20.25	16.20
混合气			20.19	15.23

(掺混工艺如图1)。
　　我厂有两套引射器，混气能力为5700m³／h，，液化气与空气的比例为1：2．5，混合后出口燃气压力为800mmH²O。
　　(2)利用气柜作为一种混气设备，将各种燃气充分混合(掺混工艺见图1)。
　　我厂有两个8万m³的干式气柜，以前只有油制气一种气源时作为一种储气柜使用，现在因为有多种气源共存，故气柜又增加了一种混气的功能。气柜最大混气能力为55600m³／h可以贮存16万m³混合气．各种气体(油制气、液化气、空气、改质气)在气柜内充分混合经压缩机升压后出管网。
　　(3)利用静态混合器将液化气、空气(或氮气)、炼

图1 掺混工艺图
厂气混合。(工艺图见图2)
　　我厂混气站内有两套静态混合器，最大混气能力为19000m³／h．各种高压气体(炼厂气、液化气、空气、氮气)进入后经过波形钢板充分混合然后出管网。

图2 掺混工艺图
2．3混合气技术要求
　　混合气由各种不同燃气互相掺混而成，由于各可燃组分的燃烧特性之间差异有时很大，它们占混合气体中的含量又各不同，所以其燃烧特性可能还会受到非可燃组分的影响而有所变化。影响燃具燃烧特性的主要参数是：(1)燃气的热值；(2)燃气的相对密度；(3)火焰传播速度。混合气只要保证热值和华白数与原来燃气相一致则两种燃气可以互换。本厂的混合气经理论计算是安全可互换的，且经高校研究单位测试得出的结论和理论计算一致。

3 混合气的质量要求和安全保障技术

　　混合气由组分、性质、流量各异的各气源组成，为保证混合气符合广州市管网燃气的燃烧特性，油制气厂从工艺设计上分多级对气体掺混进行监测控制，设置多套安全报警装置，保证外供管网的煤气符合标准。
3．1煤气质量保障
　　这里主要是指燃气热值和华白数的质量保障
　　(1)各气源进气柜前设有热值仪可进行热值监测及调节，根据外供气量及炼厂气热值使气柜中煤气热值保持在一个比较稳定的值，以便于总出口混合器的掺混操作。
　　(2)出厂煤气热值进行双回路调节，如图3所示。
　　出厂煤气调节分两路：一路从混合气加入为粗调称1#回路；一路从总出口管加人为细调称2#回路。l#回路管径大、调节能力强、精度低；2#回路管径小调节

图3总出口煤气热值控制流程
能力弱精度高。将两个回路结合采用粗细调结合办法控制出厂煤气热值。当出厂煤气热值与设定值相差大时用1#回路进行粗调；当热值与设定值相差较小时用2#回路进行调节。利用计算机的控制使出厂煤气的热值、华白数控制在较小范围内波动，保证出厂煤气质量。
　　另外，还通过热量计、色谱分析仪等仪器每天定时对外供煤气质量进行监控，做到万无一失。
3．2外供煤气的安全保障
　　为了降低炼厂气的热值而在煤气中掺混空气，按企业标准煤气中氧含量不超过8%(广州技术监督局已备案)。油制气厂对各气源氧含量和外供煤气氧含进行严格控制。
　　(1)通过严格配气使气柜煤气氧含量严格控制在4%以下。
　　(2)混气机安装氧分析仪并接入连锁控制系统保证进入气柜的煤气氧含量在设定值以下。
　　(3)在外供煤气的混气系统上安装多级的氧分析仪及连锁切断保护装置，保证外供煤气的安全(如图4)。

图4总出口煤气氧含量控制流程s
1#氧分析仪对气柜出口的煤气进行监控；2#氧分析仪对混合器出口煤气进行监控；3#、4#氧分析仪对总出口煤气进行监控。1#、2#氧分析仪均设定在6．5％以下运行，通过计算机系统进行调节，当煤气含氧量达到8％时发出声光报警；3#、4#氧分析仪在外供煤气含氧量达到8％时发出声光报警，并且计算机会发出指令关闭空气系统的紧急切断阀保证外供煤气的含氧量不超标。
　　另外，各空气调节阀及紧急切断阀既可由计算机系统控制，也可以在仪表盘上由人工操作关闭。这样通过多级保护，保证了外供煤气的安全标准。

4 结论

　　(1)广州油制气厂采用的多种气源混气技术是安全可靠的。它通过了质量监督部门的检验。
　　(2)混气技术的使用提高了广州油制气厂供气能力，并为广州油制气厂的日供气能力由39万m³／d提高到103万m³／d打下了技术基础。
　　(3)混气技术的使用还降低了煤气的生产成本。