芻議LNG接收站中壓縮機的技術問題及改進

張雪

摘 要：LNG（Liquefied Natural Gas）是液化天然氣的簡稱，LNG接收站的主要作用是接收、儲存和氣化LNG并通過天然氣管道向燃氣電廠和城市用戶供氣，有的接收站根據需要還設置了LNG槽車裝車站，向用戶直接供應LNG，LNG由于其巨大能源清潔性優勢，目前在國內得以大力發展，其中LNG接收站的建設在國內如火如荼，根據國家能源規劃，天然氣在能源消費中的比例逐年上升。

關鍵詞：LNG;壓縮機;BOG

LNG已成為目前無法使用管輸天然氣供氣城市的主要氣源或過渡氣源，也是許多使用管輸天然氣供氣城市的補充氣源或調峰氣源。LNG氣化站是一個接收、儲存和分配LNG衛星站，也是城鎮或燃氣企業把LNG從生產廠家轉往用戶的中間調節場所。LNG氣化站憑借其建設周期短以及能迅速滿足用氣市場需求的優勢，已逐漸在我國東南沿海眾多經濟發達、能源緊缺的中小城市建成，成為永久供氣設施或管輸天然氣到達前的過渡供氣設施。

1 當前空氣壓縮機存在的技術問題

LNG屬于超低溫液體，在儲存時雖然儲罐具有良好的保冷絕熱功能，仍不免有熱量傳入罐內，引起LNG蒸發形成BOG（boil-offgas），此部分BOG需要及時處理，LNG接收站一般采用直接輸出工藝和再冷凝工藝處理BOG，兩種工藝并無本質的區別僅在通過蒸發氣處理系統蒸發氣體的處理上有所不同。蒸發氣處理系統主要由BOG壓縮機、再冷凝器及蒸發氣管道系統組成，BOG壓縮機是BOG處理的關鍵設備其作用是處理過量的蒸發氣，維持LNG儲罐內壓力的恒定，由于BOG壓縮機壓縮的氣體一般為烴類氣體，由于烴類氣體易燃易爆，所以為了降低烴類氣體的溫度，必須保證BOG壓縮機內的溫度較低，現有技術一般采用水冷，水冷降溫限制性較大，安裝以及檢修都較為麻煩，而且其成本較高，不適于普及安裝在所有BOG壓縮機中。

國內已建成的沿海LNG接收站，主要功能為LNG進行接收、儲存、加壓、氣化后，對外輸出高壓天然氣，同時可通過LNG槽車外輸;對于低溫BOG氣體的回收，主要采用直接加壓輸出工藝和再冷凝工藝。直接加壓輸出工藝是采用低溫天然氣壓縮機，將低溫低壓天然氣加壓到常溫高壓狀態，直接輸送到站外燃氣管網。再冷凝工藝是將低溫的天然氣加壓、再從LNG儲罐抽取LNG，兩者按一定比例在再冷凝中直接換熱，將低溫天然氣再次液化，輸送到高壓泵加壓氣化。這兩種工藝中，低溫天然氣壓縮機是低溫天然氣回收利用的關鍵設備，關系到主體設備--LNG儲罐的正常安全運行。目前一般采用低溫無油往復式或迷宮式壓縮機，國內壓縮機制造廠尚無設計、制造該類BOG壓縮機的成熟經驗，主要依賴進口，設備生產周期長，制造成本高。

2 幾種改進的LNG接收站BOG壓縮機

2.1 多功能的LNG接收站BOG壓縮機

該LNG接收站BOG壓縮機用工藝氣入口電加熱裝置其上設有多個加熱腔，在進氣口和排氣口以及加熱腔之間的連通部位均設有溫度檢測裝置，多個加熱腔以及位于加熱腔內部的電加熱裝置可對進入加熱罐體內部的氣體實現分級加熱，使進入加熱罐內部的氣體被加熱到所設定的溫度，溫度檢測裝置不僅可以實現過加熱故障診斷，保證壓縮機長周期平穩運行，還實現遠程監控進氣口和排氣口的溫度并進行數據采集;用工藝氣入口電加熱裝置其多個加熱腔內安裝的電加熱即可單獨開啟和關閉，也可同時開啟和關閉，可根據進入進氣口處氣體的溫度決定電加熱裝置的數量，使氣體被加熱到所設定的溫度。

2.2 LNG接收站BOG壓縮機用大型風冷裝置

該BOG壓縮機用大型風冷裝置包括有支架，所述支架上設置有換熱管以及有用于對換熱管進行吹風冷卻的冷卻風扇，所述冷卻風扇包括有一級冷卻風扇、二級冷卻風扇以及三級冷卻風扇，一級冷卻風扇、二級冷卻風扇以及三級冷卻風扇通過主電機進行驅動，還包括有中心控制裝置，所述中心控制裝置包括有用于控制主電機的集散控制系統和用于檢測換熱管溫度的在線測溫元件，所述在線測溫元件檢測換熱管溫度過高，傳遞信號至集散控制系統，集散控制系統根據溫度情況打開一級冷卻風扇、二級冷卻風扇以及三級冷卻風扇對換熱管進行冷卻;還包括百葉窗，位于換熱管上方，百葉窗上窗簾角度可調設置;支架上的兩側分別向外側延伸設置形成工作臺，工作臺上分別設置有用于控制一級冷卻風扇、二級冷卻風扇以及三級冷卻風扇的現場操作柱;換熱管上設置有用于BOG工藝氣體進出的工藝氣進氣法蘭口和工藝氣出氣法蘭口。

這一種LNG接收站BOG壓縮機用大型風冷裝置可實現三級BOG工藝高溫氣體的高效冷卻;可通過三組冷卻風扇以及百葉窗開啟角度控制風量，實現每級最高135℃BOG工藝氣體冷卻至40℃;安全可靠，可以保證BOG壓縮機長周期平穩運行;三組風扇電機通過DCS和SIS可實現遠程控制，能夠單獨開啟、部分開啟、全部開啟、和全部關閉的功能，再配合在線測溫元件，滿足在最熱月冷卻風扇的部分或全部開啟，最冷月冷卻風扇的單獨開啟或全部關閉，根據環境與工況的變化而靈活進行冷卻的控制;大型風冷裝置設有在線溫度監測，當環境溫度≥30℃，為保證冷卻器出口溫度40℃，三組風扇電機全部開啟;當0℃≤環境溫度<30℃，自動切換至二組風扇開啟;若環境溫度<0℃，自動切換至一組風扇單獨開啟;實現機電一體化和節能減排。同時也可手動控制三組風扇電機，操作靈活方便。

2.3 基于常溫壓縮機回收BOG氣體的LNG接收站工藝系統

水路轉運的小型LNG接收站，在功能上有別于沿海LNG接收站，實有必要優化設計一種新的工藝系統，以滿足小型LNG接收站功能需要，同時也要降低整個工程的一次投資成本和建設周期，以及生產運行成本?；诔貕嚎s機回收BOG氣體的LNG接收站工藝系統，通過對LNG接收站工藝流程的優化設計，設置低溫氣體加熱器，將低溫天然氣加熱到常溫，再采用國產常溫壓縮機替代生產周期長、制造成本高的進口BOG壓縮機對常溫天然氣進行壓縮，從而達到降低工程投資、縮短施工周期的目的。

基于常溫壓縮機回收BOG氣體（液化天然氣蒸發氣）的LNG（液化天然氣）接收站工藝系統，該工藝系統包括：LNG卸船臂、LNG儲罐（優選是常壓儲罐）、LNG潛液泵、LNG裝車臂、加熱器和常溫壓縮機，其中，LNG卸船臂的LNG進口端用于與LNG運輸船相連接，LNG卸船臂的LNG出口端通過LNG低溫管道與LNG儲罐的LNG進口端連接;常溫壓縮機的天然氣出口端通過常溫高壓天然氣管道輸送站外用戶，和/或常溫壓縮機的天然氣出口端通過常溫天然氣管道與CNG壓縮機的天然氣進口端連接，CNG壓縮機的出口端通過CNG管道輸送到CNG加氣機，用于給CNG槽車充裝氣體后外輸。

低溫低壓的天然氣（溫度在-50℃～-160℃之間，壓力1kPa·G～30kPa·G）通過BOG低溫管道到空溫式加熱器，通過吸收空氣中的熱量加熱低溫天然氣。低溫低壓天然氣經過空溫式加熱器加熱后氣體溫度≥-15℃，例如-15～20℃，優選-10～15℃。加熱后的氣體再通過管道（常溫低壓天然氣管道）輸送到常溫壓縮機進行加壓，出口壓力≥0.4MPa·G，例如0.4～1.6MPa·G，優選1.0～1.2MPa·G，最后通過常溫天然氣管道輸送站外用戶或下一處理工藝裝置。

基于常溫壓縮機回收BOG氣體的LNG接收站工藝系統的優點：低溫天然氣回收處理對氣體組成、流量、壓力變化有較強的適應性。充分利用空氣或壓縮機的熱能，正常生產不需要額外提供熱量。采用國產常溫壓縮機替代進口昂貴的低溫天然氣壓縮機，節約工程的一次投資費用，同時也縮短壓縮機的生產周期。不需額外新增加設備，可以避免不必要的一次投資及運行能耗。

參考文獻：

[1]呂俊，張昌維，傅皓.LNG接收站BOG壓縮機處理能力計算及選型研究[J].化工設計，2015.

[2]姚峰.LNG接收站BOG壓縮機運行控制方式的選擇[J].中國化工貿易，2015.