LNG接收站工藝節能措施簡析

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注，伴隨國內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、氣化和外輸的重要部分，是實現清潔能源供應的關鍵環節[1]。LNG接收站在實現液態天然氣向氣體天然氣的轉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處理系統及海水泵等部分，節能不僅能夠提高接收站競爭力也是符合資源節約型社會的要求。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計，從設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、LNG增壓及氣化系統、BOG處理系統、火炬系及燃料氣等系統，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，具有顯著的季節及時間效應。采用合理的增壓泵的數量配置方式，就成為節能降耗的關鍵，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，最大外輸采用大泵或多臺小泵并聯實現，此方案在提高操作彈性的情況下，降低了設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、響應時間長、投資大和運行成本低的特點，與之對應的采用人工熱源的氣化器一般具有處理量大、占地小、響應快速、投資較小和運行成本高的特點。

氣化器的選型應從投資、操作費用以及安全可靠性等多方面出發，并綜合考慮節能降耗及環保等因素，一般優選操作成本較低的開架式海水氣化器(ORV)和中間介質氣化器(IFV)作為正常操作使用的，同時配備應急調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，多應用于陸內的小型LNG應急調峰夏季使用。

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，能夠促使BOG再冷凝，后經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BOG的液化利用[3]，此工藝復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去燃料氣系統管線，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約能耗降低40%以上。

通過對比可以發現再冷凝工藝比直接輸出工藝具有明顯的節能優勢，因其利用LNG的冷能的同時，可以節約大量壓縮功。因此，LNG接收站大多采用再冷凝法處理LNG氣化過程中產生的BOG，輔以串聯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接收站存儲周轉能力大，是冷能應用的主體，其主要應用在冷能發電、空分、制

取CO2、冷凍或冷藏倉庫、人工滑雪場、制冰及中央空調冷源、生物工程、低溫破碎及蓄冷裝置等多種領域[4-5]。LNG接收站應依據實際采用合理的方案，實現冷能的有效利用，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品。LNG經泵升壓在預熱器內別與閃蒸罐、脫甲烷塔和脫乙烷塔的塔頂輕組分進行預熱；部分氣化后的液體進入到脫甲烷塔內，塔頂的甲烷與LNG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雜，對運營要求高，多應用于與下游產品有需求的接收站。

3 結論

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