液化天然气接收站的保冷工艺优化技术分析

液化天然气接收站的保冷工艺优化技术分析

董斌

广东阳江海陵湾液化天然气有限责任公司

本文从运行能耗、应急操作、最小外输量几个方面入手对液化天然气接收站保冷工艺进行对比分析，得出两种工艺各有优劣的结论，故应针对具体情况选择适合的保冷工艺，才能有效实现平稳运行、节能降耗等目标。

1保冷工艺概况

液化天然气接收站工艺1(图1)：液化天然气经储罐内潜液泵送出后分为两条线，一条线直接去往下游(再冷凝器)，另一条线去往卸料总管进行保冷循环，循环后的大部分液化天然气与第一条线汇合，一同去往下游。

液化天然气接收站工艺2(图2)：液化天然气经储罐内潜液泵送出后分为两条线，一条线直接去往下游(再冷凝器)，另一条线去往卸料总管进行保冷循环，之后全部返回储罐。

2保冷工艺优化分析

2.1接收站运行能耗

通过图l和图2可以看出，液化天然气接收站工艺1中用于保冷循环的液化天然气供应了一部分下游需求；液化天然气接收站工艺2中的保冷液化天然气则完全返回储罐，当外输需求相等时，在泵的负荷方面，工艺2要高于工艺1。实践经验表明，正常外输工况下，工艺2总是需要比工艺1多启用一台泵。以某液化天然气潜液泵为例，泵正常输送时的流量为173t/h，单台功率约为225kW，则外输量相等时，工艺1可比工艺2节省耗电量:225kW×24h/d=5400kWh/d

此外，工艺2中由于有大量液化天然气返回储罐，闪蒸量较大，同时对罐内液化天然气进行搅动，使蒸发率提高。所以在蒸发气产生量方面，工艺2要明显多于工艺1，也就意味着工艺2中蒸发气压缩机需要在更高的负荷下运行，来维持系统稳定。通过实践分析，在接收站规模及设备性能接近的前提下，若以工艺1的流程运行时，蒸发气压缩机需要100%负荷运行，那么如换做工艺2的流程，则至少需要150%负荷运行(比如:两台运行，每台75%负荷)。以某天然气压缩机为例，泵正常输送时的流量为180t/h，功率约为700kW，不同负荷下功率变化较小，则工艺1可比工艺2节省耗电量:700kW×24h/d=16800kWh/d

综上所述，在运行能耗方面，工艺1更为节能，但节能程度还要取决于卸料管线长度等因素。对于工艺2来说，卸料管线越长，保冷循环量加大，保冷量需求越大，返回储罐时闪蒸量越大，BOG压缩机的负荷也就越大;而对于工艺1来说，该因素对液化天然气产生量的影响不会很明显。

2.2应急操作

当有运行设备跳车或发生某些事故时，进行工艺调整的速度和实效性最为重要，迅速且有效的操作可将损失降到最低。下面就两种保冷工艺，分析液化天然气接收站内部分常见设备跳车时应急预案的差异。

2.2.1低压泵跳车

在工艺1情况下，当发生低压泵跳车时，需要针对具体的运行工况来确定相关操作，操作量相对大一些，恢复速度也慢一些，若操作不当易导致外输量降低或低压泵过载。

在工艺2情况下，由于卸料管线保冷循环不参与供应下游，当发生低压泵跳车时，迅速关闭保冷循环可将原用于保冷的液化天然气补充给下游，大大减弱低压系统的波动，并且短时间暂停保冷循环对整个系统影响不大，操作量少，有效减少了恢复所需的时间。

2.2.2蒸发气压缩机跳车

同样是为了给低压系统增压，工艺1由单个控制点调节虽然操作量少，但收效较慢;相比之下工艺2由两个控制点进行调节，只要调节得当，收效必然快于工艺1。

2.2.3高压泵跳车

在两种工艺条件下，高压泵发生跳车的应急操作难度都比较大，因为低压系统压力的飘升极易使再冷凝器系统失控，发生超压或超高液位的SIS联锁，其余运行的高压泵存在过载的风险，同时低压泵也面临着由于流量迅速下降导致跳车的可能性。

两者操作的区别在于对卸料管线保冷循环的处理，工艺1是关小，工艺2是开大，开大保冷循环意味着释放低压系统的压力，可以缓解由于压力过高而使泵的流量过快地下降，一定程度上降低了低压泵由于流量过低跳车的可能性。综上所述，在应急操作方面，工艺2的优势更大一些，虽然与工艺1在操作难度上基本持平，但对维持系统稳定，尽快恢复原工况有更好的效果。

2.3最小外输量

当前，国内的能源结构及需求特点决定了进口液化天然气在除冬季以外的时间需求量很小，在此期间液化天然气接收站的主要功能为液化天然气储存，尽可能地降低液化天然气的消耗。最小外输量是维持液化天然气接收站正常运行的最低日气化量，是体现液化天然气接收站节能水平的重要依据。

最小外输量的确定取决于多项指标，最主要的一项是确保过量的液化天然气可以被完全冷凝回收，保证系统压力正常。站内产生的液化天然气量越多，液化天然气压缩机的负荷越大，再冷凝过程需要的LNG量也越多，对应的最小外输量就越大。

综上，在其他条件相同的前提下，使用工艺1对卸料管线进行保冷比使用工艺2所产生的BOG量少，其对应的最小外输量也较低，一般可以比工艺2少。那么，在节能降耗方面，毫无疑问工艺1要优于工艺2。

3结论

综上所述，可以将两种工艺的优劣归结为以下几点:(1)在运行能耗方面，工艺1占有一定优势，但优势的大小还要考虑卸料管线长度等因素;(2)在操控性能方面，工艺2占有一定优势，运行更稳定，;(3)在应急操作方面，工艺2稍占优势，具体情况还要考虑设备性能和运行工况等因素;(4)最小外输量方面，工艺1优于工艺2工艺，节能降耗效果明显。

由此可见，在液化天然气接收站的保冷工艺中，很难说哪种工艺有绝对优势，针对不同的站址、不同的设备和不同的工况选择最适合的工艺流程，才能有效地减少资源浪费，降低运营成本，最好地实现企业目标。

参考文献

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[2]李海燕;液化天然气BOG的产生量及回收[J];辽宁化工;2015年12期

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