LNG接收站燃料氣調壓工藝的改進與應用

陳銳瑩，張超，姜夏雪，黃歡

（中海石油氣電集團有限責任公司，北京100028）

1 引言

液化天然氣（Liquefied Natural Gas，LNG）主要成分為甲烷，具有熱值高、燃燒產物對環境污染少等特點，是公認的優質清潔能源【1】。近10 年來，我國LNG 接收站建設蓬勃發展【2】。截至2018 年2 月，中國已建成LNG 接收站20 座，LNG 接收站總能達5.96×107t/a，約7.95×1010m3/a。

燃料氣系統是接收站重要的工藝系統之一【3】。其主要功能是向站內下游的各設備及用戶提供穩定的氣源。燃料氣的來源既可以采用BOG 低壓壓縮機出口氣體，也可采用高壓外輸氣體減壓后的氣體。燃料氣的用戶及功用主要包括：（1）為SCV 汽化器運行提供充足的燃料氣；（2）為接收站提供生活用氣；（3）為火炬長明燈提供氣源；（4）用作吹掃氣。接收站內不同用戶對于燃氣的數量、壓力、溫度需求均存在差異，形成了多路、異壓燃氣管路。

2 傳統燃料氣系統工藝及缺點

一直以來，典型LNG 接收站的燃料氣系統主要是利用壓力調節閥對燃料氣的壓力進行調節，利用燃料氣空氣、電加熱器對燃料氣的溫度進行調節，使其滿足用戶需求。并聯的空氣加熱器共2 臺，1 用1 備，當1 臺需除霜時運行另1 臺。同時，為了確保燃料氣在低溫天氣下也能滿足溫度要求，在空氣加熱器的下游設有電加熱器，1 用1 備。這種傳統工藝設計方法，依靠管道氣體的自身壓力對氣體介質進行壓力調節，不僅調壓精度較低，而且調壓范圍受限，在下游用戶用氣需求量少的時候，經常會引起下游超壓的現象，不利于現場操作。

LNG 接收站燃料氣系統工藝流程如圖1 所示。

圖1 LNG接收站燃料氣系統工藝流程圖

3 燃料氣調壓工藝的改進

燃氣調壓橇作為燃氣調節的主要設備，廣泛應用于各類天然氣長輸管道的輸氣站場。調壓撬的主要功能是將較高的入口壓力調節至設定所需的較低的出口壓力，并在用氣量變化及進口壓力波動的情況下將出口壓力穩定在一定范圍內【3】。這種自用氣撬是天然氣長輸管道站場內重要的調壓計量裝置，也是當今世界天然氣輸送行業認可的調壓計量裝置【4】。但尚未有LNG 接收站運用燃氣調壓橇裝系統的先例。燃氣調壓橇裝系統是由安全切斷閥、監控調壓閥、電動調節閥按照從上游至下游的順序，依次串聯在一起的安全、監控式壓力控制系統，其工作原理是：在正常情況下，安全切斷閥和監控調壓閥處于全開位置，由電動調節閥對下游壓力進行控制。當電動調節閥出現故障，無法控制下游壓力時，監控調壓閥開始工作，以維持下游壓力的安全范圍。若監控調壓閥也出現故障，不能控制下游壓力時，安全切斷閥則自動切斷氣源，以保證下游管道和設備的安全【5】。

本文將燃氣調壓橇裝系統運用在接收站工藝設計中，利用燃氣調壓橇裝系統替換原有工藝中的燃料氣空溫加熱器、燃料氣電加熱器及配套調壓措施，提出了一種新型LNG 接收站多路異壓燃氣管路工藝設計方法，對站內燃料氣系統進行優化。

4 工程應用

某接收站分一期工程和擴建工程分步實施，其燃料氣系統經過不斷擴充，較一般接收站而言還增加了燃氣發電機用戶，更為復雜。擴建工程投產后，站內燃料氣系統需依據不同壓力和溫度需求（見表1），為SCV 氣化器、發電機、火炬、食堂、行政樓以及維修車間提供燃氣，形成了多路異壓的復雜燃氣管路，對站內燃氣的壓力與溫度的安全、穩步調節提出了更加嚴格的要求，因此，采取本文所述的新方法進行其燃料氣系統設計。

表1 某接收站不同燃料氣用戶需求

采用燃氣調壓撬的工藝流程圖如圖2 所示。

圖2 某接收站燃料氣系統工藝流程圖

天然氣經來氣管線引入調壓橇，經濾芯式過濾器，除去天然氣中的5μm 以上的固體粉塵顆粒等雜質，經氣體質量流量計對用氣量進行計量并通過4～20mA 信號將質量瞬時流量上傳至站控系統。經計量后的天然氣進入直接作用式電加熱系統，將天然氣升溫后進入壓力控制系統。同時，系統每路設置電加熱器，對管道內天然氣進行加熱，用于補償調壓系統節流壓降引起的管道內燃氣溫降。

壓力控制系統一級調壓將進氣壓力由9.13MPa 調至2.9～3.2MPa，調壓后溫度控制在18～22℃，后分為2 個支路，1 個支路直接給燃料氣發電機供氣；另1 個支路通過二級調壓將壓力由2.9～3.2MPa 調至0.7MPa，調壓后溫度控制在5℃，供給一期低壓燃料氣管網和擴建工程SCV 燃燒器。壓力控制系統工作形式為一用一備。當工作路出現故障時，啟用備用路，保證供氣的連續性和穩定性。

燃料調壓橇現場安裝情況如圖3 所示。

圖3 燃料調壓橇現場安裝圖

5 結論與展望

將本文中新型多路異壓燃氣管路工藝應用于接收站工程設計中，利用燃氣調壓橇裝系統對接收站燃料氣進行調節和控制，具有調壓級數多、用氣壓力調節范圍大、間歇供氣、安全性更為突出等優點，同時降低了燃料氣系統投資費用，較好地解決了接收站多路異壓復雜燃氣管路工藝控制難點，為LNG接收站燃氣生產和生活的平穩提供了保障。

隨著LNG 能源市場的不斷擴張，LNG 產業將在未來能源領域起到主導作用【6】，未來國內將開展多個LNG 接收站的建設，此種新型多路異壓燃氣管路工藝設計方法將會有更大的市場前景和應用前景。