LNG接收站利用電廠溫排水實(shí)際案例分析

薛小春，張力鋒

(廣匯能源綜合物流發(fā)展有限責(zé)任公司，江蘇 啟東 600256)

隨著國(guó)內(nèi)節(jié)能減排的不斷深化落實(shí)和能源結(jié)構(gòu)的持續(xù)優(yōu)化調(diào)整，液化天然氣將是今后一定時(shí)期內(nèi)我國(guó)能源輸入的重要來(lái)源[1]。LNG接收站均布置在沿海地區(qū)，液態(tài)天然氣需要加熱為氣態(tài)后向內(nèi)陸輸送，充沛的海水是經(jīng)濟(jì)合理的氣化熱源，但經(jīng)過(guò)液態(tài)的天然氣換熱后的海水溫度降低，排入受納水域后形成冷污染；而沿海地區(qū)電廠廠址大都依海而建，直流冷卻是經(jīng)常采用的冷卻方式，經(jīng)過(guò)電廠循環(huán)系統(tǒng)排放的冷卻水?dāng)y帶大量的熱能，使受納水域水體溫度升高形成熱污染。因此，若有LNG接收站和電廠相鄰布置時(shí)，可綜合考慮兩者取排水布置方案，這樣既能確保電廠和LNG接收站功能目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，又可以實(shí)現(xiàn)熱能綜合利用，產(chǎn)生良好的環(huán)境效益。

1 案例概況

1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

江蘇省呂四海洋經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)位于啟東市呂四港鎮(zhèn)，地處長(zhǎng)江入?？诒眰?cè)，緊依黃海。在呂四開(kāi)發(fā)區(qū)，呂四港某LNG接收站與某電廠毗鄰建設(shè)，間距約2km。某電廠建設(shè)了4×600MW國(guó)產(chǎn)超臨界燃煤機(jī)組，已于2009年投產(chǎn)，采用海水直流供水系統(tǒng)，單臺(tái)機(jī)組溫排水流量約45 260m3/h(冬季)～75 600m3/h(夏季)。

呂四港某LNG接收站已于2017年6月4日投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，截至2021年1月，該接收站配套建設(shè)有2座5萬(wàn)m3雙金屬單包容和2座16萬(wàn)m3雙金屬全包容LNG儲(chǔ)罐、300×104t/a LNG氣化裝置及配套取排水設(shè)施、最大接卸能力為150 900m3的LNG碼頭泊位等，本文分析依據(jù)為該站已投運(yùn)的300×104t/a LNG氣化裝置配套設(shè)施取排水工程。

1.2 氣化器選型及取排水流量

經(jīng)反復(fù)比較論證，呂四港某LNG接收站氣化裝置選用中間介質(zhì)氣化器(Intermediate Fluid Vaporizer，IFV)，目前已建設(shè)投產(chǎn)2臺(tái)200t/h的IFV，遠(yuǎn)期規(guī)劃共建設(shè)6臺(tái)200t/h的IFV，均取用間距約2km處電廠循環(huán)水池溫排水作為L(zhǎng)NG氣化熱源，IFV原理示意見(jiàn)圖1。

根據(jù)IFV設(shè)備資料及工藝運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)LNG工作壓力為10MPa(g)、LNG流量為200t/h時(shí)，單臺(tái)IFV在不同取水溫度時(shí)所需的海水流量參數(shù)見(jiàn)表1。

1.3 工藝流程及總體布置

根據(jù)某電廠已建循環(huán)水取排水設(shè)施的工藝流程、現(xiàn)場(chǎng)布置條件、擴(kuò)建規(guī)劃以及呂四港某LNG接收站取排水需求，選擇電廠循環(huán)水排水工作井作為取水點(diǎn)，并在其附近布置必要的虹吸抽真空引水設(shè)施，將電廠循環(huán)水排水工作井中溫排水引至海水泵房升壓后，輸送至LNG接收站作為L(zhǎng)NG氣化熱源；接收站LNG氣化換熱后的冷排水排回電廠循環(huán)水取水工作井，可以降低凝汽器進(jìn)水溫度。案例取排水工藝流程見(jiàn)圖2，其總布置圖見(jiàn)圖3。

圖2 案例取排水工藝流程

圖3 案列總布置

1.4 虹吸引水方案

在電廠排水工作井下游側(cè)井壁開(kāi)2個(gè)φ2 040mm的孔洞，以安裝2根DN1 800的虹吸引水支管。排水工作井外側(cè)增設(shè)工作井，以方便開(kāi)孔、防止外漏，并安裝閥門。自電廠排水工作井引水至LNG接收站海水泵房，設(shè)置DN1 800玻璃鋼管道作為虹吸引水管，該引水管道全長(zhǎng)約800m，分為沿大堤堤腳直埋敷設(shè)、頂小套管穿越大堤和頂管穿越排洪渠3部分。安裝4臺(tái)水環(huán)式真空泵(2大2小)，根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)首次投運(yùn)時(shí)，4臺(tái)真空泵同時(shí)啟動(dòng)，在20min內(nèi)即可在引水管道中形成虹吸[2]，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，真空泵與真空罐中水位采取投用聯(lián)鎖自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行。

1.5 回水方案

接收站LNG氣化換熱后的冷排水排回電廠循環(huán)水取水工作井，可以降低凝汽器進(jìn)水溫度?；厮艿琅c虹吸引水管、壓力輸水管道布置路徑相同。在電廠循環(huán)水取水工作井井壁開(kāi)2個(gè)φ1 640mm的孔洞，安裝2根DN1 400的回水支管。井壁外側(cè)增設(shè)工作井，以方便開(kāi)孔、防止外漏，并安裝閥門。

1.6 主要設(shè)備

主要設(shè)備見(jiàn)表2。

表2 主要設(shè)備

2 運(yùn)行分析

2.1 循環(huán)水溫度變化關(guān)系

當(dāng)接收站遠(yuǎn)期6臺(tái)IFV運(yùn)行時(shí)，LNG氣化換熱后的冷排水排回電廠循環(huán)水取水工作井，電廠循環(huán)水溫度變化見(jiàn)表3(按電廠4臺(tái)機(jī)組運(yùn)行計(jì))。

2.2 實(shí)現(xiàn)冷熱能循環(huán)利用

由表3可知，電廠循環(huán)水排水全年平均溫度為26.52℃，較普通海水溫度高出約10℃，采用電廠排水進(jìn)行氣化，較取海水溫度高，LNG氣化效果好。換熱后循環(huán)水重新返回電廠循環(huán)水，可降低凝汽器溫度和機(jī)組背壓，微增加機(jī)組功率，實(shí)現(xiàn)熱能冷能循環(huán)利用。

表3 電廠循環(huán)水溫度變化

3 選用電廠溫排水優(yōu)勢(shì)

以下為直接取電廠循環(huán)水溫排水和在LNG接收站附近海域取普通海水作為L(zhǎng)NG氣化熱源兩種方式的對(duì)比分析，對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 選用不同方式LNG氣化熱源對(duì)比分析

4 結(jié)語(yǔ)

LNG氣態(tài)外輸都需要加熱氣化，即從-162℃存儲(chǔ)溫度氣化變?yōu)槌氐腘G，釋放出大量的冷能，當(dāng)LNG在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下從-162℃氣化到5℃時(shí)，約釋放出230(kW·h)/t的冷量[3]，直接利用海水作為氣化熱源，其氣化后的排水直接對(duì)水體環(huán)境產(chǎn)生冷污染影響，與之相反，電廠運(yùn)行時(shí)自身溫排水直接對(duì)水體環(huán)境形成熱污染。但直接選用電廠循環(huán)水溫排水作為L(zhǎng)NG氣化熱源取代用普通海水，不僅能夠減少海水取水設(shè)施的投資費(fèi)用，而且在LNG接收站取水時(shí)，還可以避免加氯等環(huán)節(jié)，相應(yīng)減緩海洋的余氯污染。