LNG接收站源頭節(jié)能設(shè)計研究

李達

（中海石油氣電集團有限責(zé)任公司北京100028）

LNG接收站源頭節(jié)能設(shè)計研究

李達

（中海石油氣電集團有限責(zé)任公司北京100028）

做好源頭節(jié)能設(shè)計是節(jié)能管理工作的重中之重，也是提高企業(yè)競爭力的最有效手段，在分析LNG接收站用能特點充分綜合各接收站好的做法和經(jīng)驗基礎(chǔ)上，大膽創(chuàng)新，形成了比較系統(tǒng)的LNG接收站源頭節(jié)能設(shè)計方法和思路，將會大大提高能源利用水平。

LNG接收站；源頭節(jié)能設(shè)計；能源利用效率

1 源頭節(jié)能設(shè)計的重要性

生產(chǎn)性企業(yè)自投產(chǎn)之初，除非后期有大的工藝調(diào)整或新工藝、新材料的應(yīng)用，其能耗水平基本已經(jīng)確定。生產(chǎn)上的優(yōu)化、節(jié)能技術(shù)改造的實施沒長時間的積累，能耗水平也不會有比較大的改觀。而在投產(chǎn)之前，在可研、設(shè)計階段做好優(yōu)化，做好源頭節(jié)能設(shè)計無疑將對企業(yè)的能源利用水平產(chǎn)生較大影響，將具有先天優(yōu)勢。為了加強源頭節(jié)能管理，自2010年起，國家開始推行《固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能評估與審查》制度，目的就是提高對源頭節(jié)能管理的重視，避免盲目建設(shè)導(dǎo)致的能源浪費和用能不合理現(xiàn)象。

2 LNG接收站主要工藝及用能特點

LNG屬于清潔能源，受環(huán)境影響和持續(xù)發(fā)展要求，國家將把天然氣作為主體能源，LNG也將迎來快速發(fā)展期。為了支持LNG的發(fā)展，國家也鼓勵加大對LNG接收站的建設(shè)。接收站主要工藝流程為，儲于儲罐中的LNG（以常壓和-160℃的低溫儲存）通過低壓泵輸送到高壓泵，增壓后的LNG經(jīng)過氣化器氣化成為氣體天然氣，天然氣計量后進輸氣管網(wǎng)。工藝流程如圖1所示。LNG接收站的主要耗能設(shè)備有蒸發(fā)氣壓縮機、低壓輸送泵、高壓外輸泵、海水泵、氣化器、空調(diào)等。

圖1 LNG接收站工藝流程簡圖

LNG接收站氣化器分為三類，開架式氣化器、浸沒式燃燒器或者中間介質(zhì)燃燒器。開架式氣化器的LNG接收站，LNG接收站主要消耗的能源包括電力、天然氣等，其中電力約占整個能耗的90%以上（不計天然氣輸差）。對于應(yīng)用浸沒式燃燒器或者中間介質(zhì)燃燒器的LNG接收站，氣能耗主要以天然氣和電力為主，受海水溫度、天氣溫度、海水質(zhì)量等因素的影響，其各類能源消耗占比相差較大，所以本文主要以采用開架式氣化器的接收站為例。

在LNG接收站所消耗的電力中，蒸發(fā)氣壓縮機、低壓輸送泵、高壓外輸泵、海水泵所消耗的電力占比超過90%，所以做好這四類設(shè)備的選型和能耗管理是LNG接收站節(jié)能管理的重點。

此外，LNG的冷能是一種容易被忽視的能源，1千克的LNG氣化將釋放約850kJ的能量，即一個200萬噸的LNG接收站，即便冷能回收利用效率為20%，一年就可以回收利用1萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能量。

3 LNG接收站源頭節(jié)能設(shè)計

隨著全國LNG接收站板塊的發(fā)展，各所屬單位在設(shè)計階段、工程建設(shè)階段、生產(chǎn)運營階段積累了許多節(jié)能方面的先進經(jīng)驗和好做法，在這些好點子和思路基礎(chǔ)上，大膽創(chuàng)新，建立了比較系統(tǒng)的源頭節(jié)能設(shè)計，主要包括：

3.1 LNG冷能的利用

一個200萬噸的LNG接收站，一年可節(jié)約1萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。如果實施梯級回收利用LNG冷能，其冷能回收利用效率會提高至30%左右甚至更好，這樣將會大大提高企業(yè)的能源利用水平。所以如具備冷能利用的條件，結(jié)合企業(yè)自身條件，綜合考慮冷能發(fā)電、空分、制取液態(tài)CO2或干冰、冷凍或冷藏倉庫、海水淡化、制冰及中央空調(diào)冷源、低溫破碎、污水處理、蓄冷裝置等各種回收利用技術(shù)，實現(xiàn)能源的梯級利用。

如在項目設(shè)計和運行初期，沒有LNG冷能回收利用的好辦法，可以在LNG接收站氣化器周圍預(yù)留設(shè)計一些換熱器的接口，一旦條件成熟，不僅回收利用LNG中的冷能，也可以回收利用氣化冷海水的冷能。將這些冷能進行回收，用于中央空調(diào)或其他需要冷能的設(shè)備中，也可以考慮與周邊企業(yè)的冷熱互供。

3.2 蒸發(fā)氣回收壓縮機和高壓壓縮機的選用

目前大部分接收站均有蒸發(fā)氣壓縮機，但蒸發(fā)氣壓縮機的生產(chǎn)負荷只能在25%、50%、75%、100%四類工況下運行，其適用工況范圍較窄。目前無極調(diào)速壓縮機已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，所以LNG接收站可采用這類無極調(diào)速壓縮機，使之能在更大范圍內(nèi)節(jié)能優(yōu)化運行。

3.3 變頻泵、小功率低壓泵的選用

從實際運行來看，一些單位變頻的高低壓泵、海水泵均取得了很好的節(jié)能效果。對于大功率泵，變頻電機即便降低1Hz，電流就可降低1-3A，節(jié)能效果非常明顯。另外，可以優(yōu)化大、小功率低壓泵的配置，在LNG外輸量較低的情況下，通過運行的優(yōu)化組合，保證各類泵能在高效區(qū)域內(nèi)運行，也可以達到節(jié)能的效果。

3.4 空壓機節(jié)能設(shè)計

在生產(chǎn)階段，可通過空壓機組群控技術(shù)和充分利用儲氣罐容積，將空壓機原來空載運行工況變?yōu)橥C運行，盡量減少空壓機運行時間，降低空壓機空載耗電。

3.5 選好節(jié)能空調(diào)

空調(diào)也是LNG接收站的主要耗能設(shè)備，雖然個體功率較小，但是由于空調(diào)布置比較分散，數(shù)量較多，如果選用能效水平低的空調(diào)，對能源是一種浪費。所以我們在設(shè)備選型和采購時，一定要選擇能效等級為一級水平的節(jié)能空調(diào)。

3.6 做好能耗在線監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的設(shè)計和實施

通過能耗的實時監(jiān)控，加強能耗統(tǒng)計和分析，最終通過能量優(yōu)化提高能效水平。

結(jié)語

本文從源頭節(jié)能設(shè)計重要性入手，通過分析LNG接收站的用能特點，得出節(jié)能管理的重點管理方法及對象。重點從LNG冷能利用，主要耗能設(shè)備節(jié)能設(shè)計及選型等6方面對LNG接收站源頭節(jié)能設(shè)計進行了詳細的闡述，將促進LNG接收站的節(jié)能工作。

[1]《液化天然氣技術(shù)》（第2版）顧安忠機械工業(yè)出版社[M]

[2]《天然氣技術(shù)與經(jīng)濟》，尤海英等，2007（4）:65-68[J]

[3]液化天然氣接收站的工藝流程張奕等，重慶科技學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）2012年2月（第14卷第1期）[J]

李達，（1982.11-），男，工程師，2010年畢業(yè)于武漢理工大學(xué)，目前在中海石油氣電集團有限責(zé)任公司從事節(jié)能、環(huán)保和質(zhì)量管理及相關(guān)工作。