LNG接收站裝船返輸工藝研究

張豪，楊偉紅，陳晨，余偉(.中海浙江寧波液化天然氣有限公司，浙江 寧波 3500； .國家管網(wǎng)集團閔投(福建)天然氣有限責任公司，福建 福州 350000)

0 引言

LNG國際貿(mào)易已成為全球能源市場的熱點，LNG在我國天然氣供應(yīng)和使用中的比重日益增長、作用日益突顯，LNG產(chǎn)業(yè)鏈也不斷發(fā)展和完善。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，沿海中小城市和內(nèi)河沿江城市對天然氣的需求日益增長，在這些地區(qū)建設(shè)小型LNG接收站成為可能[1]，可通過小型LNG船從大型LNG接收站運輸和分銷LNG，以滿足市場需求。

浙江LNG接收站為基本負荷型，功能為LNG接卸、存儲、加壓汽化和外輸。接收站通過天然氣管道向下游工業(yè)用戶、燃氣電廠和城市居民用戶輸送天然氣，并通過汽車槽車運輸向周邊地區(qū)供應(yīng)LNG，為浙江省和周邊地區(qū)提供優(yōu)質(zhì)、清潔能源[2]。為實現(xiàn)小型LNG船轉(zhuǎn)運分銷，浙江LNG接收站設(shè)計了裝船返輸工藝，成為國內(nèi)首個具備裝船返輸功能的大型LNG接收站。

1 接收站裝船返輸

1.1 接收站裝船返輸工藝

浙江LNG接收站在碼頭卸料工藝上設(shè)有4根跨接管道，使卸料管道與低壓外輸管道連通，實現(xiàn)裝船返輸功能。裝船返輸時，低壓泵輸出的LNG通過跨接管道流向卸料總管，隨后通過卸料管道和卸料臂流向LNG船，進行卸料，產(chǎn)生的BOG通過返氣臂返回到儲罐。

1.2 裝船返輸能力

接收站生產(chǎn)運行分為四種工況：

工況1：接收站零外輸，即無氣態(tài)高壓外輸、槽車裝車外輸和裝船返輸，接收站只運行一臺低壓泵對碼頭卸料管道、零輸出循環(huán)和槽車裝車循環(huán)管道保冷。接收站在調(diào)試初期即為這種模式。

工況2：接收站進行氣態(tài)高壓外輸和槽車裝車外輸，并對碼頭卸料管道進行保冷。

工況3：接收站進行氣態(tài)高壓外輸、槽車裝車外輸，同時進行LNG船的卸料。

工況4：接收站進行氣態(tài)高壓外輸、槽車裝車外輸和裝船返輸。正常運行期間，接收站處于工況3和工況4。

接收站按工況4運行期間，外輸量在高峰值時，裝船返輸能力最小為401 t/h；在不放空的情況下，氣態(tài)外輸最小時，裝船返輸能力最大為930.7 t/h。

因此，接收站正常運行期間，裝船返輸能力為401～930.7 t/h。

1.3 裝船返輸船期

裝船返輸時，若LNG船容積為80 000 m3，則LNG反裝船卸料平均時間為52.8 h，包括靠泊、系纜、離泊等的作業(yè)時間約9 h，裝船返輸作業(yè)約需60 h，共計3 d。故接收站每月最大可裝6船容積為80 000 m3的LNG船，但考慮LNG庫存和實際外輸量，實際裝船數(shù)較少。

2 裝船返輸操作

2.1 裝船返輸操作步驟

(1)卸料臂、返氣臂連接：裝船返輸時，外輸流量僅為697～930.7 t/h，遠小于單個卸料臂設(shè)計流量，操作時只連接一個卸料臂(如卸料臂A)和返氣臂。

(2)卸料管道氮氣置換：用氮氣置換卸料臂和返氣臂，降低管道氧氣含量并使管道干燥，要求氧氣含量≤2%，水露點≤-40 ℃。

(3)卸料臂預(yù)冷：打開16″蝶閥提供小流量LNG預(yù)冷卸料臂，至管道溫度降至-110 ℃，產(chǎn)生的BOG排放到LNG船貨艙并通過返氣臂返回岸上BOG總管。

(4)裝船前計量：關(guān)閉LNG船貨艙進出口閥，通過CTMS計量貨艙中的LNG。

(5)裝船返輸：設(shè)置好裝船流程，岸方啟動低壓泵，通過岸方16″蝶閥或船方卸料閥HV-002控制裝船LNG流量和壓力。外輸流量穩(wěn)定后運行在線色譜儀分析LNG組分，并出具分析報告。

(6)卸料臂氮氣吹掃：返裝船結(jié)束，關(guān)停低壓泵。吹掃卸料臂和返氣臂，直至合格。

(7)裝船后計量：停止裝船后，關(guān)閉LNG船貨艙進出口閥，通過CTMS計量貨艙的LNG并出具計量報告。

(8)卸料臂、返氣臂脫離：氮氣置換合格后，脫開并收回卸料臂和返氣臂。

2.2 裝船返輸操作HAZOP分析

通過HAZOP分析對裝船返輸操作進行風險分析，分析結(jié)果如表1所示。

表1 裝船返輸操作風險分析

3 裝船返輸工藝優(yōu)化

3.1 閥門改造

裝船返輸時，手動操作16″蝶閥V-001調(diào)節(jié)流量，控制LNG的流量和壓力，由于受到氣態(tài)高壓外輸和槽車裝車的影響，裝船返輸流量和壓力波動較大，降低了控制的穩(wěn)定性，且設(shè)計上蝶閥V-001不能用于調(diào)節(jié)。如閥門失效或操作不當，將影響再冷凝器操作的穩(wěn)定性?；谝陨显?，可將V-001改造為用于調(diào)節(jié)流量的氣動調(diào)節(jié)閥，并設(shè)置手輪以便應(yīng)急操作。

小型LNG船貨艙容積較小，裝船時壓力對系統(tǒng)影響較大，可在控制閥下游設(shè)置一臺遠程壓力表檢測、監(jiān)控裝船壓力，并設(shè)置壓力高報警和低報警。同時，對閥門設(shè)置壓力控制器。

3.2 增設(shè)旁路及小口徑閥門

卸料臂預(yù)冷時，V-001閥門尺寸較大，不利于控制流量和預(yù)冷效果，可增設(shè)2″旁路閥用于預(yù)冷。

裝船返輸工藝經(jīng)優(yōu)化后，可提高接收站操作的穩(wěn)定性和自動化水平，有力于接收站安全平穩(wěn)生產(chǎn)。優(yōu)化后裝船返輸工藝流程圖如1所示。

圖1 優(yōu)化后裝船返輸工藝流程圖

4 結(jié)語

(1)目前接收站裝船返輸量較小，僅為401～930.7 t/h。

(2)接收站裝船返輸應(yīng)考慮LNG船的接卸、氣態(tài)高壓外輸和槽車裝車外輸情況，并兼顧庫存的平衡，合理安排裝船的船期。

(3)通過優(yōu)化裝船返輸工藝，增設(shè)預(yù)冷旁路和控制閥組，有利于提高接收站生產(chǎn)工藝的自動化水平，提高生產(chǎn)操作的平穩(wěn)性。