LNG接收站冬季氣化器聯(lián)運(yùn)方案

彭超 劉筠竹

中石油京唐液化天然氣有限公司 北京通州 101100

一、背景敘述

唐山LNG項(xiàng)目氣化外輸系統(tǒng)配置了兩種氣化器，開(kāi)架式氣化器（以下簡(jiǎn)稱ORV）和浸沒(méi)燃燒式氣化器（以下簡(jiǎn)稱SCV）。ORV以自然海水作為換熱媒介，能耗主要為海水泵用電，運(yùn)行成本較低，額定能力下的使用限制為海水溫度需高于9℃；SCV通過(guò)燃燒天然氣加熱水浴，進(jìn)而使水浴盤(pán)管中的LNG氣化，能耗包括燃料天然氣（以下簡(jiǎn)稱NG）、SCV鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備用電，運(yùn)行成本較高，全年均可使用。

按設(shè)計(jì)要求，為保證氣化器出口溫度不低于4℃，ORV在一年中有四個(gè)月不能使用，屆時(shí)啟用SCV進(jìn)行代替，使冬季的運(yùn)行成本大大增加。

二、優(yōu)化思路

根據(jù)設(shè)備的能耗需求和目前市場(chǎng)的用電、用氣價(jià)格，用氣成本遠(yuǎn)高于用電成本，所以，在保證安全運(yùn)行的前提下，通過(guò)工藝調(diào)整來(lái)減少NG的消耗是優(yōu)化運(yùn)行、節(jié)約成本的有效手段。

在冬季，我們可以采用ORV和SCV聯(lián)合運(yùn)行方案，通過(guò)降低ORV的氣化量來(lái)增加其運(yùn)行時(shí)間，從而減少SCV運(yùn)行消耗的NG量，同時(shí)由于SCV出口的NG溫度較高（10～15℃），可以補(bǔ)償ORV出口的低溫NG，使外輸總管的NG溫度達(dá)到要求。

三、方案詳述

1.方案前提

根據(jù)2013年底至2014年初運(yùn)行情況，當(dāng)海水日平均溫度在1℃左右時(shí)，每臺(tái)ORV可以處理30t/h的LNG，管板結(jié)冰高度可控制在1.0-1.5m，NG出口溫度為0.6-0.8℃，運(yùn)行情況良好；當(dāng)海水溫度低于1℃時(shí)，ORV換熱效率較低，相對(duì)成本較高，不建議啟用。所以在海水溫度不低于1℃時(shí)，可以考慮采用兩種氣化器聯(lián)運(yùn)方案。

2.耗能說(shuō)明

ORV的運(yùn)行耗電主要為海水泵。每臺(tái)ORV運(yùn)行需配合一臺(tái)小海水泵在額定功率（900kw）運(yùn)行，或兩臺(tái)ORV運(yùn)行配合一臺(tái)大海水泵在額定功率（1800kw）運(yùn)行。

SCV運(yùn)行的相關(guān)設(shè)備耗電量見(jiàn)表1

表1 SCV運(yùn)行的相關(guān)設(shè)備耗電量

各臺(tái)SCV在相同流量時(shí)對(duì)燃料氣的需求量有所不同，目前四臺(tái)SCV的最高處理能力分別為A:120t/h、B:150t/h、C:160t/h、D:150t/h。

3.方案對(duì)比及成本計(jì)算

以冬季最常見(jiàn)外輸量1700萬(wàn)方/天和1300萬(wàn)方/天為例，對(duì)單運(yùn)方案和聯(lián)運(yùn)方案的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比說(shuō)明，并對(duì)用氣、用電成本進(jìn)行計(jì)算，電價(jià)按前三個(gè)月的平均價(jià)格0.75元/kwh，氣價(jià)按3.12元/Nm3。

（1)當(dāng)外輸量為1700萬(wàn)方/天時(shí)

當(dāng)外輸量為1700萬(wàn)方/天時(shí)，單運(yùn)方案為：三臺(tái)SCV運(yùn)行，其中耗電為2888kw，耗氣為8900Nm3/h；聯(lián)運(yùn)方案為：兩臺(tái)ORV小負(fù)荷運(yùn)行，同時(shí)三臺(tái)SCV運(yùn)行，其中耗電為3966kw，耗氣為7300Nm3/h；

采用聯(lián)運(yùn)方案時(shí)，ORV出口NG溫度取0.7（0.6-0.8平均值）℃，SCV出口NG溫度取12.5（10-15平均值）℃，此時(shí)外輸總管NG溫度約為：

（60*0.7+460*12.5）/520=11.14℃；

滿足外輸要求。

采用單運(yùn)方案時(shí)，氣化系統(tǒng)每日耗電及耗氣成本為：

（2166+27768）*24=718416（元）；

采用聯(lián)運(yùn)方案時(shí)，氣化系統(tǒng)每日耗電及耗氣成本為：

（2975+22776）*24=618024（元）；

718416-618024=100392（元）

由此可見(jiàn)，當(dāng)外輸量為1700萬(wàn)方/天時(shí)，單從耗電及耗氣方面考慮，采用ORV和SCV聯(lián)運(yùn)方案每日即可節(jié)約成本100392元。

(2）當(dāng)外輸量為1300萬(wàn)方/天時(shí)

當(dāng)外輸量為1300萬(wàn)方/天時(shí)，單運(yùn)方案為：三臺(tái)SCV運(yùn)行，其中耗電為2166kw，耗氣為6700Nm3/h；聯(lián)運(yùn)方案為：兩臺(tái)ORV小負(fù)荷運(yùn)行，同時(shí)三臺(tái)SCV運(yùn)行，其中耗電為3966kw，耗氣為5900Nm3/h；

采用聯(lián)運(yùn)方案時(shí)，ORV出口NG溫度取0.7（0.6～0.8平均值）℃，SCV出口NG溫度取12.5（10～15平均值）℃，此時(shí)外輸總管NG溫度約為：

（60*0.7+340*12.5）/400=10.73℃；

滿足外輸要求。

采用單運(yùn)方案時(shí)，氣化系統(tǒng)每日耗電及耗氣成本為：

（1625+20904）*24=540696（元）；

采用聯(lián)運(yùn)方案時(shí)，氣化系統(tǒng)每日耗電及耗氣成本為：

（2975+18408）*24=513192（元）；

540696-513192=27504（元）

由此可見(jiàn)，當(dāng)外輸量為1300萬(wàn)方/天時(shí)，單從耗電及耗氣方面考慮，采用ORV和SCV聯(lián)運(yùn)方案每日即可節(jié)約成本27504元。

4.其它說(shuō)明

上述兩種工況相比，采用兩種氣化器聯(lián)運(yùn)方案時(shí)前者節(jié)約成本較多，原因?yàn)樵摴r啟用ORV進(jìn)行流量匹配后可停用一臺(tái)SCV，節(jié)約大量燃料氣。SCV運(yùn)行成本中還包括堿液消耗，但相對(duì)于電、氣的消耗比重很小，所以在成本計(jì)算時(shí)沒(méi)有考慮在內(nèi)，對(duì)整體方案研究沒(méi)有影響。

結(jié)論

接收站在冬季運(yùn)行時(shí)，在海水溫度不低于1℃的前提下，采用兩種氣化器聯(lián)運(yùn)方案可在保證安全平穩(wěn)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，有效節(jié)約運(yùn)行成本，節(jié)約效益視運(yùn)行工況不同而不同。