LNG接收站的節(jié)能降耗操作和技術(shù)探討

郭冰冰

摘 要：LNG接收站的主要的功能是將遠(yuǎn)洋LNG船舶上的LNG接卸進(jìn)站內(nèi)的LNG儲罐，并通過液態(tài)槽車或管道將LNG或天然氣外輸至城市燃?xì)饣螂姀S等終端用戶[1]，外輸噸LNG的耗電量是評價(jià)一個LNG接收站運(yùn)行質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。廣東珠海金灣液化天然氣（LNG）接收站正式商業(yè)運(yùn)營四年多來，在強(qiáng)調(diào)安全平穩(wěn)運(yùn)行的同時，還不斷摸索節(jié)能降耗的操作和技術(shù)，本文將以珠海LNG為例，對LNG接收站的節(jié)能降耗工作進(jìn)行探討研究，希望對其他LNG接收站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：LNG接收站;節(jié)能措施;生產(chǎn)運(yùn)行

0.前言

除了設(shè)備的折舊、維修費(fèi)用，LNG接收站的運(yùn)行成本主要是LNG加壓、再氣化和蒸發(fā)氣（BOG）處理設(shè)備的電能消耗費(fèi)用。珠海LNG接收站的耗電設(shè)施主要包括低壓泵、高壓泵、海水泵、BOG壓縮機(jī)和高壓BOG壓縮機(jī)，LNG接收站的噸LNG外輸耗電以度/噸為單位。自2014年以來，在保證安全、平穩(wěn)運(yùn)行的前提下，珠海LNG的生產(chǎn)操作和技術(shù)人員就不斷摸索有效的節(jié)能辦法，通過優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行方式和LNG管道保冷方式等措施，使噸LNG的外輸耗電大幅下降，運(yùn)行成本控制達(dá)到國際先進(jìn)水平。

1 LNG接收站的外輸方式及能耗情況

1.1 LNG接收站的外輸方式

LNG接收站的主工藝單元包括卸料單元、儲存單元、高壓氣化外輸單元、蒸發(fā)氣處理單元、槽車LNG充裝單元。LNG接收站外輸LNG的方式有三種，分別為槽車LNG外輸、BOG加壓外輸和高壓LNG氣化外輸。

1.2 珠海LNG接收站不同外輸方式的噸外輸耗電

珠海LNG接收站的主要耗電設(shè)備包括低壓泵、高壓泵、海水泵、BOG壓縮機(jī)和高壓BOG壓縮機(jī)，其功率分別為：220、1800、1100、780、1350kW。

珠海LNG接收站由三種外輸方式的，分別為槽車LNG外輸、高壓LNG氣化外輸和BOG加壓外輸。進(jìn)行槽車LNG外輸時，啟動一臺低壓泵，投用若干個槽車撬，噸外輸耗電約1.6-1.9度;進(jìn)行高壓LNG氣化外輸時，需啟動一臺低壓泵、一臺高壓泵和一臺海水泵，噸外輸耗電約15-25度;在進(jìn)行BOG加壓外輸時，若同步進(jìn)行高壓LNG氣化外輸，噸外輸耗電約85度，若未啟動高壓LNG氣化外輸，需啟動高壓BOG壓縮機(jī)，噸外輸耗電約230度。

2 珠海LNG接收站節(jié)能措施及效果分析

2.1 節(jié)能措施

2.1.1 盡量使低壓泵、高壓泵以額定流量運(yùn)行

LNG接收站的外輸設(shè)備低壓泵、高壓泵的設(shè)計(jì)額定流量分別為460Nm3/h、420Nm3/h。在進(jìn)行槽車充裝和高壓LNG氣化外輸時，盡量使低壓泵和高壓泵以額定流量運(yùn)行，或者以更接近額定流量的流量運(yùn)行，就能夠提高電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率，降低噸LNG的外輸耗電。

2.1.2 適當(dāng)降低設(shè)備和管道保冷循環(huán)的LNG流量

LNG接收站的保冷循環(huán)主要有：碼頭保冷循環(huán)、低壓泵和高壓泵備用時的保冷循環(huán)、零輸出保冷循環(huán)和槽車裝車撬及主管道的保冷循環(huán)。

實(shí)際上，只要設(shè)備及管線溫度維持在-135～-140℃，

即使遇到緊急情況，也可以立即投入運(yùn)行。實(shí)際運(yùn)行中，只要確保管線的溫度在-140℃以下，就可以將管線和設(shè)備的保冷循環(huán)LNG流量盡量調(diào)至最低。

減少設(shè)備和管道的保冷LNG循環(huán)流量意味著產(chǎn)生更少的BOG，BOG壓縮機(jī)的運(yùn)行時間可以縮短，而BOG加壓外輸是一種耗電較高的外輸方式。

2.1.3 通過靜態(tài)LNG對管道和設(shè)備進(jìn)行保冷

由于珠海LNG的高壓LNG氣化外輸和槽車LNG外輸處于不連續(xù)狀態(tài)，在同時沒有高壓LNG外輸和槽車LNG外輸?shù)那闆r下，按照設(shè)計(jì)，應(yīng)該保持一臺低壓泵運(yùn)行，進(jìn)行設(shè)備和管道的LNG循環(huán)保冷。實(shí)際上，高壓LNG氣化外輸和槽車LNG外輸同時中斷時間較短，再次期間，可通過靜態(tài)LNG對設(shè)備和管線進(jìn)行保冷。具體做法如下：在停止LNG外輸之前，將低壓LNG管線隔離并保壓0.8MPaG，并對需要保冷的設(shè)備和管線均通過靜態(tài)LNG保冷，這些設(shè)備和管道均通過排液管線、BOG管線或vent管線與儲罐相通，確保不會憋壓，通過排液管線與儲罐相連是最好的，因?yàn)榕乓汗芫€里的靜態(tài)LNG可以用來保冷。

通過該種辦法對設(shè)備和管線進(jìn)行保冷，可停止低壓泵的運(yùn)行，減少電能消耗。但是采用此種保冷方法進(jìn)行保冷不能持續(xù)太久，一般只能保冷5-7h，且再次啟動低壓泵時，需提前通過低壓LNG總管里的LNG對出口管線進(jìn)行再次預(yù)冷。

2.1.4 將海水泵的電機(jī)改造為變頻電機(jī)

海水泵在LNG接收站的作用主要是將海水輸送至開架式氣化器（ORV）的換熱管表面，開架式氣化器管程內(nèi)的LNG通過與海水換熱氣化成天然氣外輸?shù)酵饨缣烊粴夤艿馈?/p>

將海水泵的驅(qū)動電機(jī)改造成可變頻電機(jī)，海水泵的運(yùn)行功率可由之前的1100kW降至800kW。海水泵的驅(qū)動電機(jī)經(jīng)變頻改造后，其出口壓力降低，但流量不減少，故開架式氣化器的換熱和高壓LNG氣化外輸也不受影響。

2.1.5 充分利用冷能空分項(xiàng)目降低能耗

對于LNG接收站來說，配套冷能空分項(xiàng)目是國內(nèi)LNG接收站較為普遍的冷能利用方式。對于冷能空分項(xiàng)目來講，利用LNG接收站高壓氣化外輸?shù)腖NG的冷能能夠降低冷能空分項(xiàng)目的生產(chǎn)成本。

珠海LNG接收站也有配套的冷能空分項(xiàng)目，故其高壓泵出口的LNG可部分通過冷能空分項(xiàng)目氣化成BOG，該部分LNG氣化后的BOG流量約9萬方/h，而珠海LNG單條生產(chǎn)線的外輸量為30萬方/h，故當(dāng)以30-39萬方/h的流量進(jìn)行高壓LNG氣化外輸時，可以少啟動一臺海水泵，減少耗電。

2.1.6 LNG外輸方式對噸LNG外輸能耗的影響分析

LNG接收站的能耗通?？梢苑譃槿髩K，即LNG外輸設(shè)備耗電、輔助生產(chǎn)設(shè)備耗電和廠前區(qū)辦公區(qū)耗電。LNG外輸設(shè)備主要包括低壓泵、高壓泵、BOG壓縮機(jī)和海水泵等，該部分是LNG接收站的耗電大頭;輔助生產(chǎn)設(shè)備包括廠區(qū)的消防泵、空壓機(jī)、制氮系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、中央空調(diào)和照明用電等;廠前區(qū)辦公區(qū)耗電一般較少。

在LNG接收站進(jìn)行的三種外輸方式中，槽車LNG外輸?shù)哪芎氖亲畹偷?，LNG加壓氣化外輸?shù)哪芎拇沃珺OG加壓外輸?shù)哪芎淖罡?。其中，BOG加壓外輸?shù)耐廨斄咳Q于LNG接收站的日LNG蒸發(fā)量，槽車LNG和LNG加壓氣化外輸量均是按照市場部營銷需求而進(jìn)行的。槽車LNG外輸?shù)恼急壬哂欣诮档蛧峀NG的外輸能耗;LNG加壓氣化外輸量較大時，有利于降低噸LNG的外輸能耗;連續(xù)不間斷的LNG加壓氣化外輸有利于投用再冷凝器，并通過冷凝的方式處理BOG壓縮機(jī)出口的BOG。

2.2 節(jié)能效果分析

2016-2019年珠海噸外輸耗電變化分析：2016到2019年度的噸LNG外輸能耗分別為20.86、17.94、15.79、16.06度/t，由于采取了優(yōu)化LNG外輸設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和LNG設(shè)備、管道的保冷方式，同時對還水泵D/E進(jìn)行了變頻改造，使得珠海LNG的噸LNG外輸耗電有了較大幅度的降低，2019年的噸LNG外輸耗電高于2018年是由于2019年珠海LNG的槽車LNG外輸占比降低所導(dǎo)致的。

在優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的同時，需要準(zhǔn)確把握設(shè)備的啟停時間，盡量減少外輸天然氣管網(wǎng)壓力的大幅波動，以滿足天然氣管網(wǎng)調(diào)度的需要。準(zhǔn)確把握設(shè)備的啟停時間需要經(jīng)驗(yàn)的積累，同時需要對小時用氣預(yù)提量、壓力趨勢、壓力變化速率和用戶日預(yù)提剩余量進(jìn)行分析和判斷。

生產(chǎn)線設(shè)備高負(fù)荷運(yùn)行，還需要密切觀察設(shè)備運(yùn)行狀況，監(jiān)視ORV進(jìn)出口海水溫差，以滿足環(huán)保要求。

3 其他降低運(yùn)行成本的方法

①ORV進(jìn)、出口溫度差是否可以擴(kuò)大范圍。韓國和日本的0RV進(jìn)出口溫度差是7℃，假若我們的環(huán)保指標(biāo)從現(xiàn)在的5℃改為7℃，LNG接收站的節(jié)能將具有很大的空間;②將火炬改造成自動點(diǎn)火，即平時保持火炬處于熄滅狀態(tài)，當(dāng)有可燃?xì)怏w排入火炬，火炬自動點(diǎn)燃;③廣東省實(shí)行階梯電價(jià)，峰值時間段（9-12點(diǎn)、19-22點(diǎn)）電價(jià)0.9元/度、平值時間段（8-9點(diǎn)、12-19點(diǎn)、22-24點(diǎn)）電價(jià)0.6元/度、谷值時間段（0-8點(diǎn)）電費(fèi)0.3元/度。因此，天然氣管網(wǎng)增加儲氣罐可降低總電費(fèi)，在谷值時間段增加外輸設(shè)備的運(yùn)行時間，將管道和儲氣罐的壓力升壓至較高的水平，峰值階段減少外輸設(shè)備的運(yùn)行時間;④充分利用高壓LNG氣化外輸?shù)腖NG冷能，用于空分、發(fā)電、造冰等，但在建造時應(yīng)充分考慮投資與收益，目前，利用LNG的冷能進(jìn)行空分是一種較為普遍的方式。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐博.世界LNG發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].石油管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，11（2）：2-5.

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