液化天然氣接收站保冷工藝的分析

陳斌

[摘 要]本文從運(yùn)行能耗、應(yīng)急操作、最小外輸量幾個(gè)方面入手對液化天然氣接收站保冷工藝進(jìn)行對比分析，得出兩種工藝各有優(yōu)劣的結(jié)論，故應(yīng)針對具體情況選擇適合的保冷工藝，才能有效實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行、節(jié)能降耗等目標(biāo)。

[關(guān)鍵詞]保冷工藝 接收站 液化天然氣

中圖分類號：TE974 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）20-0033-01

引言

液化天然氣接收站作為遠(yuǎn)洋貿(mào)易的終端設(shè)施，接收從基本負(fù)荷型天然氣液化工廠船運(yùn)來的液化天然氣，并儲存、再氣化后供給用戶。由于液化天然氣常壓時(shí)溫度為-162～-158℃ ，所以整體工藝狀態(tài)為低溫運(yùn)行，間歇使用的液化天然氣管線（如卸料管線、排凈管線等）也需要維持冷態(tài)，以保證必要時(shí)可以及時(shí)投入使用。其中，卸料管線由于其工況重要、管徑大、長度長等因素所需求的保冷量最大，其保冷工藝的選擇對整個(gè)系統(tǒng)的影響較大 ，所以本文主要就兩種主要的不同卸料管線保冷工藝的特點(diǎn)進(jìn)行分析。

1 保冷工藝概況

液化天然氣接收站工藝1（圖1）：液化天然氣經(jīng)儲罐內(nèi)潛液泵送出后分為兩條線，一條線直接去往下游（再冷凝器），另一條線去往卸料總管進(jìn)行保冷循環(huán)，循環(huán)后的大部分液化天然氣與第一條線匯合，一同去往下游 。

液化天然氣接收站工藝2（圖2）：液化天然氣經(jīng)儲罐內(nèi)潛液泵送出后分為兩條線，一條線直接去往下游（再冷凝器），另一條線去往卸料總管進(jìn)行保冷循環(huán)，之后全部返回儲罐。

2 保冷工藝分析

2.1 接收站運(yùn)行能耗

通過圖l和圖2可以看出，液化天然氣接收站工藝1中用于保冷循環(huán)的液化天然氣供應(yīng)了一部分下游需求；

液化天然氣接收站工藝2中的保冷液化天然氣則完全返回儲罐，當(dāng)外輸需求相等時(shí)，在泵的負(fù)荷方面，工藝2要高于工藝1。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，正常外輸工況下，工藝2總是需要比工藝1多啟用一臺泵。以某液化天然氣潛液泵為例，泵正常輸送時(shí)的流量為173 t/h，單臺功率約為225 kW，則外輸量相等時(shí)，工藝1可比工藝2節(jié)省耗電量：

225 kW×24 h/d=5400 kW？h/d

此外，工藝2中由于有大量液化天然氣返回儲罐，閃蒸量較大，同時(shí)對罐內(nèi)液化天然氣進(jìn)行攪動，使蒸發(fā)率提高。所以在蒸發(fā)氣產(chǎn)生量方面，工藝2要明顯多于工藝1，也就意味著工藝2中蒸發(fā)氣壓縮機(jī)需要在更高的負(fù)荷下運(yùn)行，來維持系統(tǒng)穩(wěn)定。通過實(shí)踐分析，在接收站規(guī)模及設(shè)備性能接近的前提下，若以工藝1的流程運(yùn)行時(shí)，蒸發(fā)氣壓縮機(jī)需要100%負(fù)荷運(yùn)行，那么如換做工藝2的流程，則至少需要150%負(fù)荷運(yùn)行（比如：兩臺運(yùn)行，每臺75%負(fù)荷）。以某天然氣壓縮機(jī)為例，泵正常輸送時(shí)的流量為180 t/h，功率約為700 kW，不同負(fù)荷下功率變化較小，則工藝1可比工藝2節(jié)省耗電量：

700 kW×24 h/d=16800 kW？h/d

綜上所述，在運(yùn)行能耗方面，工藝1更為節(jié)能，但節(jié)能程度還要取決于卸料管線長度等因素。對于工藝2來說，卸料管線越長，保冷循環(huán)量加大，保冷量需求越大，返回儲罐時(shí)閃蒸量越大，BOG壓縮機(jī)的負(fù)荷也就越大；而對于工藝1來說，該因素對液化天然氣產(chǎn)生量的影響不會很明顯。

2.2 應(yīng)急操作

當(dāng)有運(yùn)行設(shè)備跳車或發(fā)生某些事故時(shí)，進(jìn)行工藝調(diào)整的速度和實(shí)效性最為重要，迅速且有效的操作可將損失降到最低。下面就兩種保冷工藝，分析液化天然氣接收站內(nèi)部分常見設(shè)備跳車時(shí)應(yīng)急預(yù)案的差異。

2.2.1 低壓泵跳車

在工藝1情況下，當(dāng)發(fā)生低壓泵跳車時(shí)，需要針對具體的運(yùn)行工況來確定相關(guān)操作，操作量相對大一些，恢復(fù)速度也慢一些，若操作不當(dāng)易導(dǎo)致外輸量降低或低壓泵過載。

在工藝2情況下，由于卸料管線保冷循環(huán)不參與供應(yīng)下游，當(dāng)發(fā)生低壓泵跳車時(shí)，迅速關(guān)閉保冷循環(huán)可將原用于保冷的液化天然氣補(bǔ)充給下游，大大減弱低壓系統(tǒng)的波動，并且短時(shí)間暫停保冷循環(huán)對整個(gè)系統(tǒng)影響不大，操作量少，有效減少了恢復(fù)所需的時(shí)間。

2.2.2 蒸發(fā)氣壓縮機(jī)跳車

同樣是為了給低壓系統(tǒng)增壓，工藝1由單個(gè)控制點(diǎn)調(diào)節(jié)雖然操作量少，但收效較慢；相比之下工藝2由兩個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，只要調(diào)節(jié)得當(dāng)，收效必然快于工藝1。

2.2.3 高壓泵跳車

在兩種工藝條件下，高壓泵發(fā)生跳車的應(yīng)急操作難度都比較大，因?yàn)榈蛪合到y(tǒng)壓力的飄升極易使再冷凝器系統(tǒng)失控，發(fā)生超壓或超高液位的SIS聯(lián)鎖，其余運(yùn)行的高壓泵存在過載的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)低壓泵也面臨著由于流量迅速下降導(dǎo)致跳車的可能性。

兩者操作的區(qū)別在于對卸料管線保冷循環(huán)的處理，工藝1是關(guān)小，工藝2是開大，開大保冷循環(huán)意味著釋放低壓系統(tǒng)的壓力，可以緩解由于壓力過高而使泵的流量過快地下降，一定程度上降低了低壓泵由于流量過低跳車的可能性。

綜上所述，在應(yīng)急操作方面，工藝2的優(yōu)勢更大一些，雖然與工藝1在操作難度上基本持平，但對維持系統(tǒng)穩(wěn)定，盡快恢復(fù)原工況有更好的效果。

2.3 最小外輸量

當(dāng)前，國內(nèi)的能源結(jié)構(gòu)及需求特點(diǎn)決定了進(jìn)口液化天然氣在除冬季以外的時(shí)間需求量很小，在此期間液化天然氣接收站的主要功能為液化天然氣儲存，盡可能地降低液化天然氣的消耗。最小外輸量是維持液化天然氣接收站正常運(yùn)行的最低日氣化量，是體現(xiàn)液化天然氣接收站節(jié)能水平的重要依據(jù)。

最小外輸量的確定取決于多項(xiàng)指標(biāo)，最主要的一項(xiàng)是確保過量的液化天然氣可以被完全冷凝回收，保證系統(tǒng)壓力正常。站內(nèi)產(chǎn)生的液化天然氣量越多，液化天然氣壓縮機(jī)的負(fù)荷越大，再冷凝過程需要的LNG量也越多，對應(yīng)的最小外輸量就越大。

綜上，在其他條件相同的前提下，使用工藝1對卸料管線進(jìn)行保冷比使用工藝2所產(chǎn)生的BOG量少，其對應(yīng)的最小外輸量也較低，一般可以比工藝2少。那么，在節(jié)能降耗方面，毫無疑問工藝1要優(yōu)于工藝2。

3 結(jié)論

綜上所述，可以將兩種工藝的優(yōu)劣歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：

（1）在運(yùn)行能耗方面，工藝1占有一定優(yōu)勢，但優(yōu)勢的大小還要考慮卸料管線長度等因素；

（2）在操控性能方面，工藝2占有一定優(yōu)勢，運(yùn)行更穩(wěn)定，；

（3）在應(yīng)急操作方面，工藝2稍占優(yōu)勢，具體情況還要考慮設(shè)備性能和運(yùn)行工況等因素；

（4）最小外輸量方面，工藝1優(yōu)于工藝2工藝，節(jié)能降耗效果明顯。

由此可見，在液化天然氣接收站的保冷工藝中，很難說哪種工藝有絕對優(yōu)勢，針對不同的站址、不同的設(shè)備和不同的工況選擇最適合的工藝流程，才能有效地減少資源浪費(fèi)，降低運(yùn)營成本，最好地實(shí)現(xiàn)企業(yè)目標(biāo)。