液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)探討

黃旭東

（中機國際工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司華東分院 江蘇南京 210023）

引言

液化天然氣是一種清潔、高效的能源，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、民用等領(lǐng)域。然而，由于液化天然氣的生產(chǎn)和運輸過程中，會產(chǎn)生大量的能量浪費和環(huán)境污染，給能源的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，因此液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)所具有的重要作用被凸顯。

1 節(jié)能回收核心技術(shù)模塊

液化天然氣場站將天然氣從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，并儲存于儲罐中，以便于運輸和使用。但在液化過程中，會產(chǎn)生大量的熱量和壓縮功，導(dǎo)致能量浪費和環(huán)境污染，為了解決這些問題，液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)應(yīng)運而生。液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)是通過能量回收系統(tǒng)將液化過程中產(chǎn)生的熱量和壓縮功進(jìn)行回收利用，從而提高能源利用效率和降低運營成本。

1.1 液化天然氣壓縮機節(jié)能技術(shù)

天然氣壓縮機是液化天然氣場站中最重要的設(shè)備之一，其耗能量占整個場站能耗的比例較大，因此采用液體冷卻技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)等節(jié)能技術(shù)，可以有效降低天然氣壓縮機的能耗[1]。其中，液體冷卻技術(shù)利用液體對壓縮機進(jìn)行冷卻，可大大降低壓縮機的運行溫度，減少熱量的散失；變頻調(diào)速技術(shù)則可以根據(jù)實際需求對壓縮機進(jìn)行調(diào)速，以避免能量的浪費[2]。

1.2 液化天然氣蒸發(fā)器節(jié)能技術(shù)

液化天然氣儲存于液態(tài)儲罐中，需要通過蒸發(fā)器將其轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，以便于使用。然而，蒸發(fā)器同樣會產(chǎn)生大量的熱量和壓縮功，導(dǎo)致能量的浪費。針對這一問題，液化天然氣場站采用了多種蒸發(fā)器節(jié)能技術(shù)，如換熱器、多級蒸發(fā)器和熱泵等。這些技術(shù)，可將蒸發(fā)器產(chǎn)生的熱量和壓縮功回收利用，以提高能源利用效率和降低能耗[3]。

1.3 液化天然氣儲罐隔熱技術(shù)

由于液化天然氣儲存在儲罐中，需要保持一定的溫度和壓力，而儲罐的隔熱性能較差，容易導(dǎo)致能量的散失和浪費，因此液化天然氣場站需要采用高效的隔熱技術(shù)，如使用真空絕熱材料、泡沫塑料等，以有效隔離外界溫度和儲罐內(nèi)部溫度，減少熱量的散失和能量的浪費[4]。

2 節(jié)能回收中容易出現(xiàn)的問題

液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)是一項復(fù)雜的技術(shù)，其應(yīng)用需要涉及到多個環(huán)節(jié)和設(shè)備，容易出現(xiàn)一些技術(shù)問題。

2.1 設(shè)備故障

天然氣壓縮機、蒸發(fā)器、熱泵等設(shè)備是液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)中的重要組成部分，但這些設(shè)備在長期運行過程中也容易出現(xiàn)故障。

2.1.1 天然氣壓縮機故障

天然氣壓縮機是天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)中的核心設(shè)備之一，主要作用是對天然氣進(jìn)行壓縮。在運行過程中，天然氣壓縮機容易出現(xiàn)壓縮機啟動困難、壓縮機噪聲過大、壓縮機排氣溫度過高3 種故障。其中，壓縮機啟動困難可能是由啟動電機故障、電源電壓不穩(wěn)定、壓縮機液體過多等[5]導(dǎo)致；壓縮機噪聲過大可能是由軸承磨損、機械部件松動、潤滑油不足等導(dǎo)致，不僅嚴(yán)重影響壓縮機的正常運行，還加大了天然氣場站能耗；壓縮機排氣溫度過高可能是由壓縮機內(nèi)部冷卻不良、排氣閥失效、過高的進(jìn)氣溫度等導(dǎo)致，這些不僅會使壓縮機排氣溫度過高，產(chǎn)生高耗能現(xiàn)象，還嚴(yán)重影響壓縮機的工作效率和壽命[6]。

2.1.2 蒸發(fā)器故障

蒸發(fā)器是液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)中的重要設(shè)備之一，其主要作用是將液化天然氣蒸發(fā)成氣態(tài)。在運行過程中，蒸發(fā)器容易出現(xiàn)冷卻效果不佳、漏氣、結(jié)冰的故障。其中，蒸發(fā)器的冷卻效果不佳可能是由管道堵塞、冷卻水溫度不穩(wěn)定、水流量不足等造成，不僅嚴(yán)重影響液化天然氣的蒸發(fā)效率，還會大量消耗能源，造成嚴(yán)重的能源浪費；蒸發(fā)器漏氣可能是由密封不良、管道老化、溫度過高等因素導(dǎo)致，也會對液化天然氣的蒸發(fā)效率產(chǎn)生嚴(yán)重影響，甚至引起環(huán)境污染[7]；蒸發(fā)器結(jié)冰可能是水溫過低、管道堵塞、冷卻效果不佳等原因?qū)е拢环矫鎳?yán)重影響液化天然氣的蒸發(fā)效率，另一方面會消耗掉大量能源造成能源浪費。

2.1.3 熱泵故障

熱泵是液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)中的重要設(shè)備之一，其主要作用是回收液化天然氣的廢熱。在運行過程中，熱泵容易出現(xiàn)效率低、噪聲過大、制冷劑泄漏等故障。其中，熱泵效率低的原因可能是制冷劑不足、循環(huán)系統(tǒng)泄漏、蒸發(fā)器冷凝器污垢等[8]，這些原因造成熱泵無法回收液化天然氣的廢熱，進(jìn)而導(dǎo)致熱泵效率低；熱泵噪聲過大的原因可能是電機故障、機械部件松動、制冷劑不足等，嚴(yán)重影響熱泵的正常運行；熱泵制冷劑泄漏的原因可能是制冷劑管道老化、接頭松動、冷凝器漏水等，嚴(yán)重影響熱泵的使用效果和安全性[9]。

2.2 運行參數(shù)異常

液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)中，運行參數(shù)異常，溫度、壓力、流量出現(xiàn)超出安全值的波動是常見的故障。這些參數(shù)的異常波動可能會導(dǎo)致設(shè)備損壞、安全隱患和能源浪費等問題。

2.2.1 溫度異常波動

在液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)中，溫度異常波動可能會導(dǎo)致設(shè)備過熱或過冷，從而影響設(shè)備的正常運行。一般來說，溫度異常波動可能是由于溫度傳感器的故障、管道堵塞或冷卻系統(tǒng)失效等引起的。以液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)中的溫度異常波動為例，如果溫度傳感器出現(xiàn)故障，可能會導(dǎo)致溫度異常波動；如果壓縮機的溫度傳感器出現(xiàn)故障，可能會導(dǎo)致溫度過高，消耗掉大量能源，造成能源浪費，影響設(shè)備的正常運行。如，設(shè)備的正常運行溫度為-160℃，但溫度傳感器出現(xiàn)故障，導(dǎo)致溫度波動在-155℃至-165℃之間，這時就需要檢查溫度傳感器的連接情況，發(fā)現(xiàn)故障及時更換[10]。

2.2.2 壓力異常波動

在液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)中，壓力異常波動可能會導(dǎo)致設(shè)備的損壞和安全隱患。如，在壓縮機的運行過程中，壓力異常波動可能會導(dǎo)致壓縮機過載或壓力容器爆炸。壓力異常波動可能是壓力傳感器的故障、管道堵塞或閥門失效等引起，如設(shè)備的正常運行壓力為10MPa，但是壓力傳感器出現(xiàn)故障，導(dǎo)致壓力波動在8～12MPa之間，這就需要檢查傳感器的連接情況，發(fā)現(xiàn)故障及時更換。

2.2.3 流量異常波動

在液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)中，流量異常波動可能會導(dǎo)致能源浪費和設(shè)備損壞。如，在壓縮機的運行過程中，流量異常波動可能會降低壓縮機效率，從而影響設(shè)備的正常運行。流量異常波動可能是由流量計的故障、管道堵塞或閥門失效等原因引起，如設(shè)備的正常運行流量為1000m3/h，但流量計出現(xiàn)故障，導(dǎo)致流量波動在900～1100m3/h 之間，這就需要檢查流量計的連接情況，發(fā)現(xiàn)故障及時更換。

2.3 環(huán)保問題

液化天然氣場站節(jié)能回收運行過程中會產(chǎn)生包括甲烷、二氧化碳、一氧化碳等在內(nèi)的大量有害廢氣，而這些廢氣如果不經(jīng)過處理直接排放到大氣中，會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。同時，液化天然氣場站生產(chǎn)過程中還會產(chǎn)生大量的廢水，其廢水中含有各種有害物質(zhì)，如油脂、重金屬、氨氮等。另外，液化天然氣場站的運行過程中還會產(chǎn)生一定的噪聲，給周邊居民的生活造成嚴(yán)重影響。

3 節(jié)能回收技術(shù)問題解決對策

3.1 設(shè)備故障解決對策

針對液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)中液化天然氣壓縮機、蒸發(fā)器、熱泵等設(shè)備出現(xiàn)的故障，需要采取相應(yīng)的解決措施，以確保設(shè)備的穩(wěn)定運行和安全可靠。

3.1.1 天然氣壓縮機故障解決對策

針對壓縮機啟動困難的問題，可檢查啟動電機和電源電壓是否正常，如有異常及時更換或維修；檢查壓縮機液體是否過多，如果過多及時排放。針對壓縮機噪聲過大的問題，可檢查軸承是否磨損，如有磨損及時更換；檢查機械部件是否松動，如有松動及時進(jìn)行緊固；檢查潤滑油是否充足，如果不充足及時添加。

針對壓縮機排氣溫度過高的問題，可檢查壓縮機內(nèi)部冷卻是否良好，如不良好需要進(jìn)行維修或更換；檢查排氣閥是否失效，如果失效及時更換；檢查進(jìn)氣溫度是否過高，如果過高應(yīng)及時采取相應(yīng)的降溫措施，提高設(shè)備運轉(zhuǎn)效率、提升節(jié)能效果。

3.1.2 蒸發(fā)器故障解決對策

針對蒸發(fā)器冷卻效果不佳的問題，可檢查管道是否堵塞，如果堵塞及時進(jìn)行清洗；檢查冷卻水溫度是否穩(wěn)定，如果不穩(wěn)定及時進(jìn)行調(diào)整；檢查水流量是否充足，如果不充足及時增加。針對蒸發(fā)器漏氣的問題，可檢查密封是否良好，如不良好及時進(jìn)行維修或更換；檢查管道是否老化，如果老化應(yīng)及時更換；檢查溫度是否過高，如果過高需要及時采取相應(yīng)的降溫措施。針對蒸發(fā)器結(jié)冰的問題，可檢查水溫是否過低，如果過低應(yīng)及時進(jìn)行調(diào)整；檢查管道是否堵塞，如果堵塞應(yīng)及時進(jìn)行清洗；檢查冷卻效果是否良好，如果不良好應(yīng)及時維修或更換。

3.1.3 熱泵故障解決對策

針對熱泵效率低的問題，可檢查制冷劑是否充足，如果不充足應(yīng)及時添加；檢查循環(huán)系統(tǒng)是否泄漏，如果泄漏應(yīng)及時維修或更換；檢查蒸發(fā)器和冷凝器是否有污垢，如果有污垢要及時清洗。針對熱泵噪聲過大的問題，可檢查電機是否故障，如果故障應(yīng)及時進(jìn)行維修或更換；檢查機械部件是否松動，如果松動應(yīng)及時緊固；檢查制冷劑是否充足，如果不充足應(yīng)及時添加。針對熱泵制冷劑泄漏的問題，可檢查制冷劑管道是否老化，如果老化應(yīng)及時進(jìn)行更換；檢查接頭是否松動，如果松動應(yīng)立即緊固；檢查冷凝器是否漏水，如果漏水應(yīng)及時維修或更換。

液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)中的液化天然氣壓縮機、蒸發(fā)器、熱泵等設(shè)備均需要定期進(jìn)行設(shè)備維護保養(yǎng)，加強設(shè)備管理。

3.2 運行參數(shù)異常解決對策

液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)是一項復(fù)雜的技術(shù)，對溫度、壓力、流量等故障采取相應(yīng)的措施解決，不僅可以確保設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，提高運轉(zhuǎn)效率，還能減少液化天然氣場站能源消耗。

3.2.1 溫度異常波動

當(dāng)液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)中出現(xiàn)溫度異常波動時，需要檢查溫度傳感器的連接情況，如果發(fā)現(xiàn)故障可及時更換傳感器；檢查溫度控制系統(tǒng)的設(shè)置，確?？刂葡到y(tǒng)的參數(shù)設(shè)置正確；對液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)進(jìn)行全面檢查，確保設(shè)備的正常運行。

3.2.2 壓力異常波動

當(dāng)液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)中出現(xiàn)壓力異常波動時，需要檢查壓力傳感器的連接情況，如果發(fā)現(xiàn)故障可及時更換傳感器；檢查壓力控制系統(tǒng)的設(shè)置，確?？刂葡到y(tǒng)的參數(shù)設(shè)置正確；對液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)進(jìn)行全面檢查，確保設(shè)備的正常運行。

3.2.3 流量異常波動

當(dāng)液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)中出現(xiàn)流量異常波動時，需要檢查流量計的連接情況，如果發(fā)現(xiàn)故障可及時更換流量計；檢查流量控制系統(tǒng)的設(shè)置，確?？刂葡到y(tǒng)的參數(shù)設(shè)置正確；對液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)進(jìn)行全面檢查，確保設(shè)備的正常運行。

3.3 優(yōu)化節(jié)能環(huán)保建設(shè)

針對液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)中出現(xiàn)的環(huán)保問題，需要采取相應(yīng)的措施，確保設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，提高運轉(zhuǎn)效率、能源回收率和節(jié)能效率。

3.3.1 廢氣排放措施

對液化天然氣場站產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行收集、處理和凈化，可采用先進(jìn)的氣體凈化設(shè)備，如吸附劑、催化劑等，將廢氣中的有害物質(zhì)去除或減少到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)以下，然后再排放到大氣中。

3.3.2 廢水處理措施

對液化天然氣場站產(chǎn)生的廢水進(jìn)行收集、處理和凈化，采用生化處理、膜分離、吸附等技術(shù)，將廢水中的有害物質(zhì)去除或減少到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)以下，然后再排放到水體中或進(jìn)行回用。

3.3.3 噪聲污染措施

對液化天然氣場站產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行控制，采用隔音、吸音等技術(shù)，減少噪聲的傳播和影響，同時根據(jù)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行噪聲監(jiān)測和管理。

3.3.4 土地占用措施

在液化天然氣場站建設(shè)之前進(jìn)行環(huán)境影響評估和土地利用規(guī)劃，合理安排場站布局，同時采取如植樹造林、水土保持等土地保護措施，盡量減少對周邊土地生態(tài)的影響。

結(jié)語

綜上所述，針對液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)中可能出現(xiàn)的故障，應(yīng)及時監(jiān)測設(shè)備的運行情況，找出問題所在，并采取相應(yīng)的措施解決。同時，為了確保設(shè)備的正常運行和安全可靠，還需要定期對液化天然氣場站節(jié)能回收技術(shù)進(jìn)行全面檢查，及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在的故障。