LNG接收站的節能降耗操作和技術探討

郭冰冰

摘 要：LNG接收站的主要的功能是將遠洋LNG船舶上的LNG接卸進站內的LNG儲罐，并通過液態槽車或管道將LNG或天然氣外輸至城市燃氣或電廠等終端用戶[1]，外輸噸LNG的耗電量是評價一個LNG接收站運行質量的一個重要指標。廣東珠海金灣液化天然氣（LNG）接收站正式商業運營四年多來，在強調安全平穩運行的同時，還不斷摸索節能降耗的操作和技術，本文將以珠海LNG為例，對LNG接收站的節能降耗工作進行探討研究，希望對其他LNG接收站的安全經濟運行具有參考價值。

關鍵詞：LNG接收站;節能措施;生產運行

0.前言

除了設備的折舊、維修費用，LNG接收站的運行成本主要是LNG加壓、再氣化和蒸發氣（BOG）處理設備的電能消耗費用。珠海LNG接收站的耗電設施主要包括低壓泵、高壓泵、海水泵、BOG壓縮機和高壓BOG壓縮機，LNG接收站的噸LNG外輸耗電以度/噸為單位。自2014年以來，在保證安全、平穩運行的前提下，珠海LNG的生產操作和技術人員就不斷摸索有效的節能辦法，通過優化設備運行方式和LNG管道保冷方式等措施，使噸LNG的外輸耗電大幅下降，運行成本控制達到國際先進水平。

1 LNG接收站的外輸方式及能耗情況

1.1 LNG接收站的外輸方式

LNG接收站的主工藝單元包括卸料單元、儲存單元、高壓氣化外輸單元、蒸發氣處理單元、槽車LNG充裝單元。LNG接收站外輸LNG的方式有三種，分別為槽車LNG外輸、BOG加壓外輸和高壓LNG氣化外輸。

1.2 珠海LNG接收站不同外輸方式的噸外輸耗電

珠海LNG接收站的主要耗電設備包括低壓泵、高壓泵、海水泵、BOG壓縮機和高壓BOG壓縮機，其功率分別為：220、1800、1100、780、1350kW。

珠海LNG接收站由三種外輸方式的，分別為槽車LNG外輸、高壓LNG氣化外輸和BOG加壓外輸。進行槽車LNG外輸時，啟動一臺低壓泵，投用若干個槽車撬，噸外輸耗電約1.6-1.9度;進行高壓LNG氣化外輸時，需啟動一臺低壓泵、一臺高壓泵和一臺海水泵，噸外輸耗電約15-25度;在進行BOG加壓外輸時，若同步進行高壓LNG氣化外輸，噸外輸耗電約85度，若未啟動高壓LNG氣化外輸，需啟動高壓BOG壓縮機，噸外輸耗電約230度。

2 珠海LNG接收站節能措施及效果分析

2.1 節能措施

2.1.1 盡量使低壓泵、高壓泵以額定流量運行

LNG接收站的外輸設備低壓泵、高壓泵的設計額定流量分別為460Nm3/h、420Nm3/h。在進行槽車充裝和高壓LNG氣化外輸時，盡量使低壓泵和高壓泵以額定流量運行，或者以更接近額定流量的流量運行，就能夠提高電能轉化為機械能的效率，降低噸LNG的外輸耗電。

2.1.2 適當降低設備和管道保冷循環的LNG流量

LNG接收站的保冷循環主要有：碼頭保冷循環、低壓泵和高壓泵備用時的保冷循環、零輸出保冷循環和槽車裝車撬及主管道的保冷循環。

實際上，只要設備及管線溫度維持在-135～-140℃，

即使遇到緊急情況，也可以立即投入運行。實際運行中，只要確保管線的溫度在-140℃以下，就可以將管線和設備的保冷循環LNG流量盡量調至最低。

減少設備和管道的保冷LNG循環流量意味著產生更少的BOG，BOG壓縮機的運行時間可以縮短，而BOG加壓外輸是一種耗電較高的外輸方式。

2.1.3 通過靜態LNG對管道和設備進行保冷

由于珠海LNG的高壓LNG氣化外輸和槽車LNG外輸處于不連續狀態，在同時沒有高壓LNG外輸和槽車LNG外輸的情況下，按照設計，應該保持一臺低壓泵運行，進行設備和管道的LNG循環保冷。實際上，高壓LNG氣化外輸和槽車LNG外輸同時中斷時間較短，再次期間，可通過靜態LNG對設備和管線進行保冷。具體做法如下：在停止LNG外輸之前，將低壓LNG管線隔離并保壓0.8MPaG，并對需要保冷的設備和管線均通過靜態LNG保冷，這些設備和管道均通過排液管線、BOG管線或vent管線與儲罐相通，確保不會憋壓，通過排液管線與儲罐相連是最好的，因為排液管線里的靜態LNG可以用來保冷。

通過該種辦法對設備和管線進行保冷，可停止低壓泵的運行，減少電能消耗。但是采用此種保冷方法進行保冷不能持續太久，一般只能保冷5-7h，且再次啟動低壓泵時，需提前通過低壓LNG總管里的LNG對出口管線進行再次預冷。

2.1.4 將海水泵的電機改造為變頻電機

海水泵在LNG接收站的作用主要是將海水輸送至開架式氣化器（ORV）的換熱管表面，開架式氣化器管程內的LNG通過與海水換熱氣化成天然氣外輸到外界天然氣管道。

將海水泵的驅動電機改造成可變頻電機，海水泵的運行功率可由之前的1100kW降至800kW。海水泵的驅動電機經變頻改造后，其出口壓力降低，但流量不減少，故開架式氣化器的換熱和高壓LNG氣化外輸也不受影響。

2.1.5 充分利用冷能空分項目降低能耗

對于LNG接收站來說，配套冷能空分項目是國內LNG接收站較為普遍的冷能利用方式。對于冷能空分項目來講，利用LNG接收站高壓氣化外輸的LNG的冷能能夠降低冷能空分項目的生產成本。

珠海LNG接收站也有配套的冷能空分項目，故其高壓泵出口的LNG可部分通過冷能空分項目氣化成BOG，該部分LNG氣化后的BOG流量約9萬方/h，而珠海LNG單條生產線的外輸量為30萬方/h，故當以30-39萬方/h的流量進行高壓LNG氣化外輸時，可以少啟動一臺海水泵，減少耗電。

2.1.6 LNG外輸方式對噸LNG外輸能耗的影響分析

LNG接收站的能耗通?？梢苑譃槿髩K，即LNG外輸設備耗電、輔助生產設備耗電和廠前區辦公區耗電。LNG外輸設備主要包括低壓泵、高壓泵、BOG壓縮機和海水泵等，該部分是LNG接收站的耗電大頭;輔助生產設備包括廠區的消防泵、空壓機、制氮系統、DCS系統、中央空調和照明用電等;廠前區辦公區耗電一般較少。

在LNG接收站進行的三種外輸方式中，槽車LNG外輸的能耗是最低的，LNG加壓氣化外輸的能耗次之，BOG加壓外輸的能耗最高。其中，BOG加壓外輸的外輸量取決于LNG接收站的日LNG蒸發量，槽車LNG和LNG加壓氣化外輸量均是按照市場部營銷需求而進行的。槽車LNG外輸的占比升高有利于降低噸LNG的外輸能耗;LNG加壓氣化外輸量較大時，有利于降低噸LNG的外輸能耗;連續不間斷的LNG加壓氣化外輸有利于投用再冷凝器，并通過冷凝的方式處理BOG壓縮機出口的BOG。

2.2 節能效果分析

2016-2019年珠海噸外輸耗電變化分析：2016到2019年度的噸LNG外輸能耗分別為20.86、17.94、15.79、16.06度/t，由于采取了優化LNG外輸設備的運行參數和LNG設備、管道的保冷方式，同時對還水泵D/E進行了變頻改造，使得珠海LNG的噸LNG外輸耗電有了較大幅度的降低，2019年的噸LNG外輸耗電高于2018年是由于2019年珠海LNG的槽車LNG外輸占比降低所導致的。

在優化設備運行參數的同時，需要準確把握設備的啟停時間，盡量減少外輸天然氣管網壓力的大幅波動，以滿足天然氣管網調度的需要。準確把握設備的啟停時間需要經驗的積累，同時需要對小時用氣預提量、壓力趨勢、壓力變化速率和用戶日預提剩余量進行分析和判斷。

生產線設備高負荷運行，還需要密切觀察設備運行狀況，監視ORV進出口海水溫差，以滿足環保要求。

3 其他降低運行成本的方法

①ORV進、出口溫度差是否可以擴大范圍。韓國和日本的0RV進出口溫度差是7℃，假若我們的環保指標從現在的5℃改為7℃，LNG接收站的節能將具有很大的空間;②將火炬改造成自動點火，即平時保持火炬處于熄滅狀態，當有可燃氣體排入火炬，火炬自動點燃;③廣東省實行階梯電價，峰值時間段（9-12點、19-22點）電價0.9元/度、平值時間段（8-9點、12-19點、22-24點）電價0.6元/度、谷值時間段（0-8點）電費0.3元/度。因此，天然氣管網增加儲氣罐可降低總電費，在谷值時間段增加外輸設備的運行時間，將管道和儲氣罐的壓力升壓至較高的水平，峰值階段減少外輸設備的運行時間;④充分利用高壓LNG氣化外輸的LNG冷能，用于空分、發電、造冰等，但在建造時應充分考慮投資與收益，目前，利用LNG的冷能進行空分是一種較為普遍的方式。

參考文獻：

[1]徐博.世界LNG發展現狀與趨勢[J].石油管理干部學院學報，2004，11（2）：2-5.

[2]顧安忠.液化天然氣技術[M].北京：機械工業出版社，2003.