陳斌

[摘 要]本文從運行能耗、應急操作、最小外輸量幾個方面入手對液化天然氣接收站保冷工藝進行對比分析，得出兩種工藝各有優(yōu)劣的結論，故應針對具體情況選擇適合的保冷工藝，才能有效實現(xiàn)平穩(wěn)運行、節(jié)能降耗等目標。

[關鍵詞]保冷工藝 接收站 液化天然氣

中圖分類號：TE974 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）20-0033-01

引言

液化天然氣接收站作為遠洋貿易的終端設施，接收從基本負荷型天然氣液化工廠船運來的液化天然氣，并儲存、再氣化后供給用戶。由于液化天然氣常壓時溫度為-162～-158℃ ，所以整體工藝狀態(tài)為低溫運行，間歇使用的液化天然氣管線（如卸料管線、排凈管線等）也需要維持冷態(tài)，以保證必要時可以及時投入使用。其中，卸料管線由于其工況重要、管徑大、長度長等因素所需求的保冷量最大，其保冷工藝的選擇對整個系統(tǒng)的影響較大 ，所以本文主要就兩種主要的不同卸料管線保冷工藝的特點進行分析。

1 保冷工藝概況

液化天然氣接收站工藝1（圖1）：液化天然氣經儲罐內潛液泵送出后分為兩條線，一條線直接去往下游（再冷凝器），另一條線去往卸料總管進行保冷循環(huán)，循環(huán)后的大部分液化天然氣與第一條線匯合，一同去往下游 。

液化天然氣接收站工藝2（圖2）：液化天然氣經儲罐內潛液泵送出后分為兩條線，一條線直接去往下游（再冷凝器），另一條線去往卸料總管進行保冷循環(huán)，之后全部返回儲罐。

2 保冷工藝分析

2.1 接收站運行能耗

通過圖l和圖2可以看出，液化天然氣接收站工藝1中用于保冷循環(huán)的液化天然氣供應了一部分下游需求；

液化天然氣接收站工藝2中的保冷液化天然氣則完全返回儲罐，當外輸需求相等時，在泵的負荷方面，工藝2要高于工藝1。實踐經驗表明，正常外輸工況下，工藝2總是需要比工藝1多啟用一臺泵。以某液化天然氣潛液泵為例，泵正常輸送時的流量為173 t/h，單臺功率約為225 kW，則外輸量相等時，工藝1可比工藝2節(jié)省耗電量：

225 kW×24 h/d=5400 kW？h/d

此外，工藝2中由于有大量液化天然氣返回儲罐，閃蒸量較大，同時對罐內液化天然氣進行攪動，使蒸發(fā)率提高。所以在蒸發(fā)氣產生量方面，工藝2要明顯多于工藝1，也就意味著工藝2中蒸發(fā)氣壓縮機需要在更高的負荷下運行，來維持系統(tǒng)穩(wěn)定。通過實踐分析，在接收站規(guī)模及設備性能接近的前提下，若以工藝1的流程運行時，蒸發(fā)氣壓縮機需要100%負荷運行，那么如換做工藝2的流程，則至少需要150%負荷運行（比如：兩臺運行，每臺75%負荷）。以某天然氣壓縮機為例，泵正常輸送時的流量為180 t/h，功率約為700 kW，不同負荷下功率變化較小，則工藝1可比工藝2節(jié)省耗電量：

700 kW×24 h/d=16800 kW？h/d

綜上所述，在運行能耗方面，工藝1更為節(jié)能，但節(jié)能程度還要取決于卸料管線長度等因素。對于工藝2來說，卸料管線越長，保冷循環(huán)量加大，保冷量需求越大，返回儲罐時閃蒸量越大，BOG壓縮機的負荷也就越大；而對于工藝1來說，該因素對液化天然氣產生量的影響不會很明顯。

2.2 應急操作

當有運行設備跳車或發(fā)生某些事故時，進行工藝調整的速度和實效性最為重要，迅速且有效的操作可將損失降到最低。下面就兩種保冷工藝，分析液化天然氣接收站內部分常見設備跳車時應急預案的差異。

2.2.1 低壓泵跳車

在工藝1情況下，當發(fā)生低壓泵跳車時，需要針對具體的運行工況來確定相關操作，操作量相對大一些，恢復速度也慢一些，若操作不當易導致外輸量降低或低壓泵過載。

在工藝2情況下，由于卸料管線保冷循環(huán)不參與供應下游，當發(fā)生低壓泵跳車時，迅速關閉保冷循環(huán)可將原用于保冷的液化天然氣補充給下游，大大減弱低壓系統(tǒng)的波動，并且短時間暫停保冷循環(huán)對整個系統(tǒng)影響不大，操作量少，有效減少了恢復所需的時間。

2.2.2 蒸發(fā)氣壓縮機跳車

同樣是為了給低壓系統(tǒng)增壓，工藝1由單個控制點調節(jié)雖然操作量少，但收效較慢；相比之下工藝2由兩個控制點進行調節(jié)，只要調節(jié)得當，收效必然快于工藝1。

2.2.3 高壓泵跳車

在兩種工藝條件下，高壓泵發(fā)生跳車的應急操作難度都比較大，因為低壓系統(tǒng)壓力的飄升極易使再冷凝器系統(tǒng)失控，發(fā)生超壓或超高液位的SIS聯(lián)鎖，其余運行的高壓泵存在過載的風險，同時低壓泵也面臨著由于流量迅速下降導致跳車的可能性。

兩者操作的區(qū)別在于對卸料管線保冷循環(huán)的處理，工藝1是關小，工藝2是開大，開大保冷循環(huán)意味著釋放低壓系統(tǒng)的壓力，可以緩解由于壓力過高而使泵的流量過快地下降，一定程度上降低了低壓泵由于流量過低跳車的可能性。

綜上所述，在應急操作方面，工藝2的優(yōu)勢更大一些，雖然與工藝1在操作難度上基本持平，但對維持系統(tǒng)穩(wěn)定，盡快恢復原工況有更好的效果。

2.3 最小外輸量

當前，國內的能源結構及需求特點決定了進口液化天然氣在除冬季以外的時間需求量很小，在此期間液化天然氣接收站的主要功能為液化天然氣儲存，盡可能地降低液化天然氣的消耗。最小外輸量是維持液化天然氣接收站正常運行的最低日氣化量，是體現(xiàn)液化天然氣接收站節(jié)能水平的重要依據(jù)。

最小外輸量的確定取決于多項指標，最主要的一項是確保過量的液化天然氣可以被完全冷凝回收，保證系統(tǒng)壓力正常。站內產生的液化天然氣量越多，液化天然氣壓縮機的負荷越大，再冷凝過程需要的LNG量也越多，對應的最小外輸量就越大。

綜上，在其他條件相同的前提下，使用工藝1對卸料管線進行保冷比使用工藝2所產生的BOG量少，其對應的最小外輸量也較低，一般可以比工藝2少。那么，在節(jié)能降耗方面，毫無疑問工藝1要優(yōu)于工藝2。

3 結論

綜上所述，可以將兩種工藝的優(yōu)劣歸結為以下幾點：

（1）在運行能耗方面，工藝1占有一定優(yōu)勢，但優(yōu)勢的大小還要考慮卸料管線長度等因素；

（2）在操控性能方面，工藝2占有一定優(yōu)勢，運行更穩(wěn)定，；

（3）在應急操作方面，工藝2稍占優(yōu)勢，具體情況還要考慮設備性能和運行工況等因素；

（4）最小外輸量方面，工藝1優(yōu)于工藝2工藝，節(jié)能降耗效果明顯。

由此可見，在液化天然氣接收站的保冷工藝中，很難說哪種工藝有絕對優(yōu)勢，針對不同的站址、不同的設備和不同的工況選擇最適合的工藝流程，才能有效地減少資源浪費，降低運營成本，最好地實現(xiàn)企業(yè)目標。