LNG锅炉车的研制及应用

2017-08-10

中国设备工程 2017年15期

（大庆石油管理局松原机械总厂，吉林松原 138000）

LNG锅炉车的研制及应用

张鹏

（大庆石油管理局松原机械总厂，吉林松原 138000）

以LNG为燃料的锅炉车与传统燃油和CNG锅炉车相比有诸多优点，其具有良好的安全性和经济性。采用LNG为燃料，简化了柴油箱的设备结构，关键部件有车载特种燃气锅炉、多级递降式LNG减压处理系统及燃烧智能控制系统等，采用了新技术，并优化了结构。现场试验表明，该锅炉车结构设计合理、操作方便、性能优越，具有很好的经济效益和社会效益。

LNG；锅炉车；燃气供给系统；控制系统

随着国家环境保护法的实施和绿色低碳要求的不断提高，石油企业必须高度重视节能减排和新能源的开发及应用。采用LNG作为汽车发动机的原料，发动机仅需做适当的变动，运行不仅安全可靠，而且噪声低、污染小，特别是在排放标准法规严格的今天，以LNG作为燃料的汽车，排放明显改善。

LNG锅炉车使用的锅炉燃料是液化天然气LNG，在认真调研和总结经验的基础上，通过对燃气减压处理装置、天然气燃烧机、车载特种天然气锅炉及燃烧控制系统的优化分析,我厂在2014年研制了JY5180TGL6型液态天然气锅炉车，在大庆油田得到广泛使用。

1 技术分析

1.1 结构简述

图1 JY5180TGL6型锅炉车结构示意图

JY5180TGL6型锅炉车即清腊车，采用LNG底盘车，如图1所示。附架通过连接座安装到底盘车上，车厢通过螺栓固定在附架上。附架前部装有燃气发电机组，燃气发电机组为燃烧机和操控装置供电，底盘车上的液态天然气为其提供能源；中部装有管汇、陶瓷柱塞泵、天然气燃烧机和锅炉，其中天然气燃烧机的燃料也来自底盘车上LNG储液罐中的液态天然气；后部装有水箱。

1.2 工作原理

水箱中的水经陶瓷柱塞泵加压后，进入锅炉中，燃气装置启动点火，将锅炉盘管中的水加热成高压蒸汽水。工作原理见图2。

图2 LNG锅炉车工作原理图

1.3 主要技术参数

额定压力：6MPa

额定温度：200℃

额定排量：3000L/h

正常尺寸：9.45×2.5×3.7m

整车质量：18吨

1.4 结构特点

（1）底盘车选用重汽公司生产的豪泺，ZZ1257M4647D1L / 6×4 LNG底盘，发动机型号/功率：T10.27-40 / 196kW

（2）蒸汽锅炉采用卧式直流锅炉，其最大热功率为1000kW，蒸汽最高温度和压力分别为280℃和6MPa。介质最大排量为1250L/h。炉体端部设计有中心爆破式防爆系统，爆破极限为0.02±0.005MPa，可有效避免因误操作而导致锅炉爆膛的危险事故发生。

（3）燃气发电机组为燃烧机、柱塞泵电机和操控装置提供电能。

燃烧机加热锅炉盘管中的介质，采用TBG65P（意大利进口百德燃气燃烧系统）。

因此，本设备的车上部分不需要柴油箱。减轻了设备质量。

（4）操控装置采用我厂最新研发的人机交互系统。控制系统具有手动和自动两种运行方式，根据温度值可进行燃烧机大、小火自动转化控制，并能自动开启、停止燃烧器。控制系统还具有超压、超温报警功能，并可及时停止供气。压力值和温度值也可通过控制柜自行设定后自动控制，确保设备安全运行。

（5）泵注系统采用电磁调速电机直接驱动陶瓷柱塞泵输送工作介质。与传统的机械传动相比，它传动路线简单、功率损耗少，维修方便，主车发生故障时，不影响现场作业的需要。驱动电机配置电磁调速器，实现了水泵供水量0～1260L/h的随意调节。

由于发电机组和燃气燃烧机的燃料来自底盘车的液态天然气，所以车上部分不需设置燃料箱。

2 关键技术

2.1 燃气锅炉

开发的新型锅炉具有独特的盘管结构、炉膛空间结构及防爆结构。该锅炉主要由炉体、盘管和防爆吹灰装置组成。

炉体主要由前盖、炉壳、后盖、保温层等组成，前后盖均是端面有辐板，炉壳为金属壳的筒形金属结构件，筒形内侧填垫有50mm的硅酸铝板，用以隔热；外侧填砌耐火水泥。前盖开有燃烧器安装孔，使燃烧器喷嘴头伸入炉膛内。后盖开有炉盖堵块孔；中间装有锥形堵块，以利于维修。炉筒为钢板圆筒，周围用螺栓与前后盖相联，形成炉腔。其外圆周填充有100mm厚的岩棉，形成保温层，具有良好的保温隔热效果。盘管分为外盘管、平盘管和内盘管，水汽流向是由外盘管进，经过平盘管，从内盘管出。平盘管为多层平面螺旋盘，内、外盘管为圆柱螺旋筒，其螺旋起点分别与平盘管两端焊连。另一起点从后盖与筒体相贴平面中间的护板孔伸出，端头有进出口接头。

2.2 燃气减压处理系统

液态天然气需转变为能安全燃烧的气态天然气，才能供燃气发电机组和燃气燃烧机使用。

1.59MPa的液态天然气从底盘车中的气瓶出来，经过换热器升温转化成气态天然气，然后过滤，进入减压阀，控制天然气的压力，形成5～10kPa的可安全燃烧的气态天然气，流程见图3。

图3 LNG减压处理系统

2.3 操控装置

操控装置采用电路集成模块，包括紧急漏电保护器、压力变送器、温度传感器、水箱液位变送器、电磁电机调速器、PLC程序控制器、液晶触摸屏、发电机组启动系统及仪器仪表开关按钮等。系统设有自动及手动两大操作模式，能自动实现锅炉的吹扫、点火、火焰监测、燃料供给与切断、大小火焰转换以及水量、蒸汽压力与温度的监控等操作。操控装置流程如图4所示。