LNG接收站工藝節(jié)能措施簡析

李慶增

(中海油石化工程有限公司，山東 濟南 250000)

隨著環(huán)保意識的逐漸增強，天然氣作為綠色清潔能源受到日益廣泛的關(guān)注，伴隨國內(nèi)天然氣需求量的逐步提高，進口液化天然氣占需求比重逐年提高，LNG接收站作為進口液化天然氣的接收、儲存、氣化和外輸?shù)闹匾糠郑菍崿F(xiàn)清潔能源供應(yīng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。LNG接收站在實現(xiàn)液態(tài)天然氣向氣體天然氣的轉(zhuǎn)變時需要消耗大量的電能及天然氣等能源，主要的集中在LNG增壓泵、氣化器、BOG處理系統(tǒng)及海水泵等部分，節(jié)能不僅能夠提高接收站競爭力也是符合資源節(jié)約型社會的要求。針對接收站工藝及能耗特點，重點分析LNG增壓泵、BOG處理工藝，氣化器及冷能利用等工藝設(shè)計，從設(shè)計源頭提高用能效率。

1 LNG接收站工藝流程

LNG接收站的功能包括；LNG卸料、LNG儲存、LNG及NG外輸功能，LNG接收站主要包括LNG儲罐系統(tǒng)、LNG增壓及氣化系統(tǒng)、BOG處理系統(tǒng)、火炬系及燃料氣等系統(tǒng)，主要工藝流程如圖1所示。

圖1 LNG接收站工藝流程簡圖

2 LNG接收站工藝節(jié)能措施分析

LNG接收站主要的能耗集中在LNG增壓泵、氣化器及BOG處理等方面。

2.1 LNG增壓泵分析

LNG接收站操作負荷波動較大，具有顯著的季節(jié)及時間效應(yīng)。采用合理的增壓泵的數(shù)量配置方式，就成為節(jié)能降耗的關(guān)鍵，主要方案采用多臺小泵組合成大泵的方式或者采用變頻：最小外輸工況依靠小泵實現(xiàn)，最大外輸采用大泵或多臺小泵并聯(lián)實現(xiàn)，此方案在提高操作彈性的情況下，降低了設(shè)備投資及運行能耗水平。

2.2 氣化器分析

常用的氣化器有開架式氣化器(ORV)、浸沒燃燒式氣化器(SCV)、中間介質(zhì)氣化器(IFV)和空溫氣化器等[2]。采用自然熱源的氣化器一般具有處理量低、占地大、響應(yīng)時間長、投資大和運行成本低的特點，與之對應(yīng)的采用人工熱源的氣化器一般具有處理量大、占地小、響應(yīng)快速、投資較小和運行成本高的特點。

氣化器的選型應(yīng)從投資、操作費用以及安全可靠性等多方面出發(fā)，并綜合考慮節(jié)能降耗及環(huán)保等因素，一般優(yōu)選操作成本較低的開架式海水氣化器(ORV)和中間介質(zhì)氣化器(IFV)作為正常操作使用的，同時配備應(yīng)急調(diào)峰使用的浸沒燃燒氣化器(SCV)，空溫式氣化器一般不用于大型LNG接收站，多應(yīng)用于陸內(nèi)的小型LNG應(yīng)急調(diào)峰夏季使用。

2.3 BOG處理分析

BOG處理工藝是LNG接收站最核心的工藝，BOG處理工藝有加壓外輸、再冷凝后氣化外輸、再液化和用做燃料氣等處理方式。

加壓輸送是將BOG直接壓縮至外輸壓力后直接送至外輸管線，由于壓縮比較高導(dǎo)致能耗較高，多用于接收站初期及外輸量較小的工況下。

再冷凝工藝是將BOG壓縮到較低壓力(0.7～0.8 MPa)后，與從LNG儲罐低壓泵輸出的LNG在再冷凝器中充分混合。LNG加壓后處于過冷狀態(tài)，能夠促使BOG再冷凝，后經(jīng)高壓輸送泵加壓送到氣化器進行氣化外輸。此外，還有氮膨脹、混合制冷劑膨脹、噴射液化等工藝實現(xiàn)BOG的液化利用[3]，此工藝復(fù)雜對操作控制要求高。與再冷凝工藝配套可從BOG低壓壓縮機出口增設(shè)去燃料氣系統(tǒng)管線，供給SCV、火炬及生活使用，與高壓外輸氣體減壓使用的工藝相比可以節(jié)約能耗降低40%以上。

通過對比可以發(fā)現(xiàn)再冷凝工藝比直接輸出工藝具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢，因其利用LNG的冷能的同時，可以節(jié)約大量壓縮功。因此，LNG接收站大多采用再冷凝法處理LNG氣化過程中產(chǎn)生的BOG，輔以串聯(lián)的高壓壓縮機用于外輸較低工況下操作使用，可降低操作能耗。同時降低BOG處理量是從源頭解決能耗的問題，需要從操作加以控制。

2.4 其他工藝節(jié)能分析

2.4.1 冷能利用

LNG的冷能是一種易于被忽視的高品位的低溫能源，每千克的LNG氣化將釋放～830 kJ的能量。LNG接收站存儲周轉(zhuǎn)能力大，是冷能應(yīng)用的主體，其主要應(yīng)用在冷能發(fā)電、空分、制

取CO2、冷凍或冷藏倉庫、人工滑雪場、制冰及中央空調(diào)冷源、生物工程、低溫破碎及蓄冷裝置等多種領(lǐng)域[4-5]。LNG接收站應(yīng)依據(jù)實際采用合理的方案，實現(xiàn)冷能的有效利用，提高能源的利用率。

2.4.2 輕烴回收

輕烴回收多用于甲烷含量低、乙烷和丙烷輕烴含量高的富氣LNG，不僅可以避免在氣化外輸中的凝析[6]，還可以回收高附加值的輕烴產(chǎn)品。LNG經(jīng)泵升壓在預(yù)熱器內(nèi)別與閃蒸罐、脫甲烷塔和脫乙烷塔的塔頂輕組分進行預(yù)熱；部分氣化后的液體進入到脫甲烷塔內(nèi)，塔頂?shù)募淄榕cLNG進行換熱冷凝進一步輸送至氣化器氣化后外輸，塔底的重組分進入脫乙烷塔進行進一步分離，塔底和塔頂分別得到LPG及混合輕烴和乙烷。此工藝流程及控制要求復(fù)雜，對運營要求高，多應(yīng)用于與下游產(chǎn)品有需求的接收站。

3 結(jié)論

從上述分析可知，增壓泵數(shù)量配置、優(yōu)選自然熱源的氣化器及采用BOG再冷凝工藝等設(shè)計方案可降低能耗。除上述工藝設(shè)計節(jié)能措施外，還可通過采用可靠的保冷材料、合理的管路設(shè)計和建構(gòu)筑物節(jié)能設(shè)計等設(shè)計措施來實現(xiàn)，同時加強錯峰用電、提高管網(wǎng)壓力及降低出口溫度等運行操作優(yōu)化，均對接收站的整體節(jié)能具有借鑒的意義，可提高用能效率避免能源浪費。