BOG增壓機在LNG接收站的應用

李云（中石油江蘇液化天然氣有限公司，江蘇南通226400）

0 引言

在接收站生產中，由于儲罐吸熱、卸料閃蒸、運行泵機組發熱、保冷循環管道吸熱、槽車返氣以及預冷管道和設備時[1]，會實時產生一定量的BOG 氣體。為了保證接收站的運行的安全性和經濟性，須對生產過程中產生的BOG進行處理。目前LNG接收站常見BOG 處理方式有再冷凝器冷凝回收、液化回收、增壓外輸和火炬燃燒，4種BOG處理方式對比見表1。

表1 BOG處理方式對比

1 BOG增壓機引入背景

再冷凝器冷凝回收BOG由于其經濟性，是目前LNG接收站普遍采用的BOG處理方式。對于調峰型LNG接收站，外輸量隨季節性波動較大。當外輸量小于接收站最小外輸量時產生的BOG 將無法被冷凝回收，此時多余的BOG 只能放空至火炬燃燒，造成了極大能源的浪費，從安全和經濟度考慮，可通過增加增壓外輸工藝，將多余的BOG直接加壓輸出。增壓外輸工藝和再冷凝工藝流程簡圖見圖1。

圖1 增壓外輸工藝和再冷凝工藝流程簡圖

BOG增壓輸出工藝相對簡單，LNG儲罐內的BOG氣體經低壓壓縮機加壓后再經高壓壓縮機加壓至外輸管網，此工藝也可結合實際工況與再冷凝工藝并列運行。

2 增壓機系統介紹

2.1 增壓機結構

增壓機為三級四列，對稱平衡式。氣缸為無油潤滑設計，水冷雙作用，進排氣口均為上進下出，其中一級兩個氣缸，二級、三級各一個氣缸。

機體由機身、中體組成，機體中裝有曲軸、連桿、十字頭。連桿與十字頭將曲軸的旋轉運動轉化為活塞桿的往復運動。為了防止氣缸中高壓氣體沿活塞桿泄漏，活塞桿裝有若干組密封環組成的密封填料。

氣缸與中體通過中間筒連接，中間筒隔板上設有中間填料，進一步隔斷油氣的接觸。中間筒上還設有冷卻水接口、排污口、放空口以及填料和中間填料充氮口、填料漏氣回收口等。

2.2 增壓機負荷控制方式

增壓機負荷調節采用賀爾碧格Hydrocom無極調節裝置（由氣閥、液壓單元、液壓執行機構、PLC 控制器和中間接口CIU 組成）和旁路調節相結合方式，實現增壓機氣量在0～100%范圍內無級調節。液壓執行機構和進氣閥卸荷器根據4～20mA的控制信號延遲進氣閥關閉時間來調節每個活塞行程所壓縮氣量。PLC 根據實際負荷需求計算出4～20mA 控制信號，并把負荷控制信號送給CIU，CIU把4～20mA的控制信號轉換成電子指令傳送給執行機構。壓縮行程開始階段，進氣閥在卸荷器的作用下保持全開狀態，氣缸里的氣體不被壓縮。當電子指令發出后，排出到排氣管線。裝備了Hydrocom 系統，增壓機只對需要的氣量進行壓縮，從而能夠最大限度的節約能源。

3 增壓機運行中常見問題

3.1 增壓機啟動與運行時常見問題及難點

現場啟動增壓機后，需保持空載運行3～5分鐘，與電氣工程師站確認勵磁系統允許后才能調整負荷。增加負荷時一級Hydrocom 手動5%，二級、三級PIC控制器同步手動5%，增加負荷后注意監控入口壓力穩定，直到二三級級間壓力穩定后再以5%每次的速率增加至負荷為25%，手動保持此負荷。然后以5%/min的速率緩慢關閉三回一調節閥PCV，同時密切監控入口壓力，可以通過現場調節BOG壓縮機放空至火炬閥的開度來控制壓力，每次關閉后注意監控二三級出口的壓力，壓力基本不變時再進行下次調節。PCV1305102 關閉至40%以下后以2%的速率關閉，由于閥門特性關閉至8%以下時出口壓力上升較快，入口壓力波動較大，需要及時調節BOG 壓縮機放空至火炬閥的開度來控制壓力。三回一調節閥全關后密切監控入口壓力，入口壓力穩定時可緩慢關閉BOG 壓縮機放空至火炬閥，關閉過程中如果入口壓力上升較快可同時增加Hydrocom 的三級負荷。BOG壓縮機放空至火炬閥全關后，可以增加BOG壓縮機的負荷至75%和100%，需要根據入口壓力來手動調節增壓機的負荷至目標值。

3.2 Hydrocom系統意外切除

增壓機正常運行過程中由于液壓油系統或CIU 故障可導致Hydrocom 系統意外切除，增壓機負荷由目標負荷變為100%負荷。此過程會導致增壓機入口壓力驟降甚至觸發連鎖停車，為避免連鎖停車應將三回一調節閥打開，維持增壓機入口壓力穩定。待故障處理后應將Hydrocom 各級負荷設為100%然后投用CIU，手動逐漸降低Hydrocom 負荷值至目標值，然后Hy?drocom系統投自動。

4 結語

引入增壓外輸系統后能有效防止儲罐中閃蒸的BOG 放空至火炬燃燒。增設的增壓機處理能力為2929m3/h，雖然增壓機耗電量較大，江蘇LNG 安裝的增壓機電機額定負荷2700KW，但增壓機設計有無級負荷調節HYDROCOM 系統，可實現負荷從0%至100%之間的無級調節，實際負荷大約在1650KW 左右。江蘇LNG接收站自增壓機投產以來累計運行時間306天，累計用電1200 萬KW*h，但每天外輸天然氣50 萬方，運行期間累計節約天然氣約1.6億方，經濟效益十分明顯。