浸没燃烧式气化器（SCV）的安装和质量控制_李春奇.pdf

化学工程与装备 2023 年 第 2 期 202 Chemical Engineering&Equipment 2023 年 2 月 浸没燃烧式气化器（SCV）的安装和质量控制 浸没燃烧式气化器（SCV）的安装和质量控制 李春奇1，王国瑞2，马慧超2，高 辉3（1中国石油化工股份有限公司天然气分公司，北京 100029；2中石化天津液化天然气有限责任公司，天津 300047；3江苏中圣高科技产业有限公司，江苏 南京 210009）摘 要：摘 要：浸没燃烧式气化器（SCV，Submerged Combustion Vaporizer）是液化天然气（LNG）接收站的关键设备之一。近年来，由于安装问题导致 SCV 设备运行故障时有发生，给 LNG 接收站带了运行风险和安全隐患。本文基于国内某 LNG 接收站 SCV 设备，对 SCV 的安装工序进行较为详细的说明，并对 SCV 的关键设备、仪表、控制系统的安装质量进行检测，控制 SCV 的安装质量，为同类设备的安装和检测提供了借鉴和参考。关键词：关键词：浸没燃烧器气化器；安装；质量控制 液化天然气（Liquified Natural Gas，简称LNG），主要成分是甲烷，公认的清洁能源。无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的 1/600，液化天然气的密度仅为水的 45%左右。LNG在接收站LNG加压后送气化器气化，利用天然气管道输送到用户1。当冬季海水温度较低时用浸没燃烧式气化器（SCV）作为 LNG 接收站基本负荷气化器，以天然气为燃料通过加热水浴来气化 LNG，平时主要用作备用和调峰2。SCV 不受海水大气温度的影响，具有启动及调节负荷迅速、运行可靠、不受气温等因素影响的优点，可快速点火启动，并且能在较宽的负荷范围内快速调节，适合于应急调峰和冬季保供使用，是 LNG 接收站冬季应急调峰的关键设备3-4。SCV的安装质量问题会影响SCV正常运行，给LNG接收站造成较大经济损失和安全隐患。本文以国内某LNG接收站的国产SCV为例，总结SCV安装程序和方案，并对安装的质量控制，确保SCV能够按时按质的安装并调试投用，同样适用于进口SCV的安装和质量控制。1 SCV 的原理和结构 1 SCV 的原理和结构 1.1 SCV 的工作原理 图 1 SCV 工作原理图 图 1 SCV 工作原理图 SCV 气化器包括换热组件，水浴池，燃烧系统，助燃系统、控制系统、冷却水系统、注水系统、CEMS 及 PLC 控制系统组成，工作原理如图 1 所示。液化天然气管束置于水浴池液位以下，一个或几个燃烧器将燃料天然气送入炉膛内燃烧，燃烧后生产的烟气经过分布器直接排入水浴池中。高温烟气与水浴池中的水产生传热，水被加热至一定的温度。加热后的水通过管束与管内的液化天然气换热，管内的液化天然气被加热气化并过热到要求的外输温度，通常在 1以上。1.2 主要结构 1.2.1 换热组件 换热组件由换热管束和堰流箱组成。天然气管束主要采用超低碳奥氏体不锈钢换热管（S30408）弯制。LNG 管束位于堰流箱内，堰流箱主要是用来控制天然气管束周边的水在被烟气加热或鼓动时产生上升流动时，堰流箱内被加热后的水能在密度差（升力）的作用下与堰流箱外的水形成自然对流循环回路，促使加热后的水能与天然气管束均匀换热。堰流箱主要由不锈钢板材与型材构成。1.2.2 燃烧系统 燃烧系统主要由燃烧室、燃烧器、燃气阀撬、烟气分布器组成。燃烧室（炉膛）整个部件以钢板卷制。燃烧室上部除了装有燃烧器外，还有给风蜗壳。燃烧室中上部筒体带有绝热层，能有效防止筒体过热。燃烧室下部焊有烟气总管，烟气总管平均焊有若干带有喷嘴的烟气分布器。燃烧器是 SCV 气化器中用于提供热量的关键设备。燃烧器燃料天然气与助燃空气采用自动比例调节控制，燃料在燃烧过程中更加充分。1.2.3 助燃系统 助燃系统主要由风机（含风机隔音罩）及其管路组成。1.2.4 冷却水系统 冷却水系统主要由冷却水泵及其管路组成。DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.02.071 李春奇：浸没燃烧式气化器（SCV）的安装和质量控制 203 1.2.5 烟气在线监测系统（CEMS）CEMS 主要由烟气分析仪、采样分析系统和分析小屋组成。烟气分析仪位于分析小屋内，分析小屋内的安装一般由供货商在车间内组装完毕。1.2.6 控制系统 SCV 一键启停，燃烧控制系统集成到 PLC 内。主要包括现场控制盘和机柜。2 SCV 的安装内容 2 SCV 的安装内容 2.1 SCV 的安装工序 SCV安装的工序一般如下：2.2 SCV 的安装方案（1）水池检查 确保水池内部及二次灌浆坑内已彻底清洁。检查水池内表面是否已涂上涂层，并检查其是否有损坏以及是否均匀等。（2）燃烧室 使用燃烧室盖板上的提吊点，将燃烧室吊装至水池内的相应位置处。将所有地脚螺栓固定在燃烧室支柱脚上。将地脚螺栓安装在灌浆坑中。使燃烧室支柱脚与水池标记处对齐。（3）换热组件 一般情况下，气化器的换热管束、堰流箱与烟气分布组件在制造厂组装完成。将堰流箱、换热管束与烟气分布器组件吊装至水池内。将所有地脚螺栓固定在支脚上。将地脚螺栓安装在二次灌浆坑中。将烟气分布器接口与燃烧室出口对齐，并用螺栓固定在一起。使用激光谱线检查所有基准面、对齐情况，并在必要时加以调节。拆除所有临时吊装器具以及将支柱架装在一起的过渡梁或加强梁。（4）盖板 将盖板各部分吊装至相应位置，并在主要吊装工作结束时使用螺栓进行最后固定。用盖板提供的提吊点，将所有盖板吊装至相应位置。用密封垫对所有盖板之间间隙进行密封，然后检查密封垫是否安装到位，盖板与盖板之间用螺栓进行固定。安装换热管束出口管周围的小盖板（带密封条）及横梁。（5）烟囱与平台安装 考虑运输因素，烟囱上段、中段、下段，一般采用分段吊装法进行安装。整体吊装前，应将各段烟囱在空旷、平实的场地上组装完成，然后将组件一次性吊装至烟囱基础上。首先采用起重机挂钩钩在烟囱下段顶部的吊耳上，将尾绳拴系在该段的底部，垂直吊装在烟囱基础调整垫块相应的位置上，将垫圈与螺母装在地脚螺栓上，然后向下拧紧。接着从下到上，用起重机挂钩钩在烟囱中段、上段顶部的吊耳上，将尾绳拴系在该段底部。垂直吊装，将其放置在下方烟囱分段的顶部。将吊椅钩在第二辆起重机挂钩上，然后安装法兰紧固件。将烟囱变径段（由圆至方形管道）连接至烟囱底部入口，确保垫圈安装正确。连接烟囱波纹软管。在架设完烟囱后，检查烟囱是否垂直，必要时可调节调整垫块。最后，拧紧地脚螺栓或锁紧螺母。将所有吊装用器具或临时性脚手架等从烟囱上拆除，灌浆。（6）燃烧器 在燃烧器的安装前，应详细阅读燃烧器装配图，并能正确了解燃烧器安装过程及注意事项。将燃烧器吊装至炉膛连接法兰处，安装紧固件和燃气、空气接管。（7）燃料阀撬 204 李春奇：浸没燃烧式气化器（SCV）的安装和质量控制 使用起重机和临时支架支撑起燃料阀撬，并使用化学螺栓固定。将主气体管道末端连接管连接到燃料阀撬进口管上。将燃料阀撬出口管安装到燃烧器上燃料进口管。检查并确保所有阀门均已安装到位，且密封严密。（8）循环水泵及其管路 参阅冷却水泵安装资料，将水泵安装到水泵调整垫块，使水泵出口与盖板中的水管路的投影线对齐。调整水泵调整垫块，使水泵入口高度与水池壁内出水口对齐。二次灌浆料固化后，按水管路图连接所有的管道连接件。对水池外侧的所有水管道与水泵进行绝热和伴热处理。（9）碱液罐 将碱液罐与盖板连接装置之间，按碱液管线图安装管道及管道附件等。使用化学螺栓将碱液罐与支架固定。对碱液罐和所有与其连接管道进行绝热和伴热处理。（10）PLC控制系统 任何不当安装都有可能导致控制柜不能正常工作。在控制柜的安装前，应能正确了解控制柜安装过程及注意事项。控制柜就位后，接线工作必须由经验丰富的接线工操作。（11）助燃风机系统 使用起重机将助燃气体风机放置在土建基础上。装配风机出口消音器。使用起重机将其与风机出口对接，并将其垫高到适当的高度。将主控制阀、与管段安装到空气管路上。将支架用化学螺栓安装到基础上。安装隔音罩。3 SCV 的安装质量控制 3 SCV 的安装质量控制 在确认安装工作结束后进行施工安装质量检测，以对安装质量进行有效控制，主要内容包括：3.1 水浴池注水（1）清理水浴池墙壁和地面杂物，清理水浴池内 SCV换热组件表面的安装杂物，清理后用水清洗至水浴池内和设备表面洁净；（2）往水浴池内加注软化水到预定深度，将盖板密封。3.2 管道处理（1）用氮气对 SCV 燃气阀撬和管道检漏并吹扫至合格；（2）打开冷却水泵进口管路手动阀门，检漏；（3）检查燃气管路、助燃空气管路、水管路和加减管路的垫片和紧固件是否缺失。3.3 电机单试（1）将风机联轴器拆下，单试风机电机，检测电机的转向、转速和振动等，将相关数据记录在风机电机试车记录表中；（2）将冷却水泵联轴器拆下，单试水泵电机，检测电机的转向、转速和振动等，将相关数据记录在水泵电机试车记录表中。3.4 仪表和阀门联校（1）现场仪表设备安装和接线完成后，从 PLC 机柜给现场仪表通电；（2）用通讯器对现场仪表联校，记录到联校记录表；（3）用通讯器对现场控制阀门联校，各开关五个行程，分别为 0、25%、50%、75%和 100%，现场控制调节阀门包括：燃气调节阀、空气调节阀；（4）测试开关阀，分别开关各两个行程，开关阀主要包括：助燃气开关阀（两个）、点火燃气切断阀（两个）、加碱管路切断阀。（5）测试火检仪的接线，并设置火检仪，确定火检仪无误；（6）测试点火枪的接线情况，通电并打火，通过视镜观察点火枪的电火花是否正常。3.5 自动控制系统的调试（1）PLC 通电后，检测自动控制系统，检查仪表量程和报警值、CMS 控制系统等是否有误；（2）联校 PLC 和 DCS、PLC 和 SIS 之间的联锁；（3）联校 PLC 和电气控制，主要电气设备为风机、冷却水泵和电加热器。3.6 安装验收 SCV 安装结束后，需要在安装、监理、供应商、设计院、业主等多方的见证下进行土建质量检测、设备单体测试、电仪测试等程序，签字确认后，才能进行后续的设备调试和考核等工作。4 结 论 4 结 论 设备安装技术与质量的控制是相辅相成的，只有在严谨的安装程序和操作下才有可能得到高质量的成果。同时在严格的质量控制下才有凸显安装技术和水平。SCV 的安装是复杂和精准的，安装过程中的技术准备和质量控制是设备能够顺利调试和投用的首要条件。本文对 SCV 的安装工序和方案进行了较为详细的说明，对国内 LNG 接收站项目关键设备的安装具有较好的借鉴作用。参考文献 参考文献 1 顾安忠,鲁雪生,汪荣顺,等.液化天然气技术手册M.北京:机械工业出版社,2010.2 陈伟,陈锦岭,李萌.LNG 接收站中各类型气化器的比较J.中国造船,2007,11(47):281-288.3 高辉.LNG 接收站浸没燃烧式气化器的运行与维护J.化学工程与装备,2020(11):159-161.4 尹星懿.浸没燃烧式气化原理分析及方案优化J.城市燃气,2014(2):9-12.