液化天然氣場站節能回收技術探討

黃旭東

（中機國際工程設計研究院有限責任公司華東分院 江蘇南京 210023）

引言

液化天然氣是一種清潔、高效的能源，被廣泛應用于工業、交通、民用等領域。然而，由于液化天然氣的生產和運輸過程中，會產生大量的能量浪費和環境污染，給能源的可持續發展和環境保護帶來了嚴峻挑戰，因此液化天然氣場站節能回收技術所具有的重要作用被凸顯。

1 節能回收核心技術模塊

液化天然氣場站將天然氣從氣態轉變為液態，并儲存于儲罐中，以便于運輸和使用。但在液化過程中，會產生大量的熱量和壓縮功，導致能量浪費和環境污染，為了解決這些問題，液化天然氣場站節能回收技術應運而生。液化天然氣場站節能回收技術是通過能量回收系統將液化過程中產生的熱量和壓縮功進行回收利用，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能技術

天然氣壓縮機是液化天然氣場站中最重要的設備之一，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和變頻調速技術等節能技術，可以有效降低天然氣壓縮機的能耗[1]。其中，液體冷卻技術利用液體對壓縮機進行冷卻，可大大降低壓縮機的運行溫度，減少熱量的散失；變頻調速技術則可以根據實際需求對壓縮機進行調速，以避免能量的浪費[2]。

1.2 液化天然氣蒸發器節能技術

液化天然氣儲存于液態儲罐中，需要通過蒸發器將其轉變為氣態，以便于使用。然而，蒸發器同樣會產生大量的熱量和壓縮功，導致能量的浪費。針對這一問題，液化天然氣場站采用了多種蒸發器節能技術，如換熱器、多級蒸發器和熱泵等。這些技術，可將蒸發器產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

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，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部溫度，減少熱量的散失和能量的浪費[4]。

2 節能回收中容易出現的問題

液化天然氣場站節能回收技術是一項復雜的技術，其應用需要涉及到多個環節和設備，容易出現一些技術問題。

2.1 設備故障

天然氣壓縮機、蒸發器、熱泵等設備是液化天然氣場站節能回收技術中的重要組成部分，但這些設備在長期運行過程中也容易出現故障。

2.1.1 天然氣壓縮機故障

天然氣壓縮機是天然氣場站節能回收技術中的核心設備之一，主要作用是對天然氣進行壓縮。在運行過程中，天然氣壓縮機容易出現壓縮機啟動困難、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、電源電壓不穩定、壓縮機液體過多等[5]導致；壓縮機噪聲過大可能是由軸承磨損、機械部件松動、潤滑油不足等導致，不僅嚴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部冷卻不良、排氣閥失效、過高的進氣溫度等導致，這些不僅會使壓縮機排氣溫度過高，產生高耗能現象，還嚴重影響壓縮機的工作效率和壽命[6]。

2.1.2 蒸發器故障

蒸發器是液化天然氣場站節能回收技術中的重要設備之一，其主要作用是將液化天然氣蒸發成氣態。在運行過程中，蒸發器容易出現冷卻效果不佳、漏氣、結冰的故障。其中，蒸發器的冷卻效果不佳可能是由管道堵塞、冷卻水溫度不穩定、水流量不足等造成，不僅嚴重影響液化天然氣的蒸發效率，還會大量消耗能源，造成嚴重的能源浪費；蒸發器漏氣可能是由密封不良、管道老化、溫度過高等因素導致，也會對液化天然氣的蒸發效率產生嚴重影響，甚至引起環境污染[7]；蒸發器結冰可能是水溫過低、管道堵塞、冷卻效果不佳等原因導致，一方面嚴重影響液化天然氣的蒸發效率，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能回收技術中的重要設備之一，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、循環系統泄漏、蒸發器冷凝器污垢等[8]，這些原因造成熱泵無法回收液化天然氣的廢熱，進而導致熱泵效率低；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，嚴重影響熱泵的使用效果和安全性[9]。

2.2 運行參數異常

液化天然氣場站節能回收技術中，運行參數異常，溫度、壓力、流量出現超出安全值的波動是常見的故障。這些參數的異常波動可能會導致設備損壞、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能回收技術中，溫度異常波動可能會導致設備過熱或過冷，從而影響設備的正常運行。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失效等引起的。以液化天然氣場站節能回收技術中的溫度異常波動為例，如果溫度傳感器出現故障，可能會導致溫度異常波動；如果壓縮機的溫度傳感器出現故障，可能會導致溫度過高，消耗掉大量能源，造成能源浪費，影響設備的正常運行。如，設備的正常運行溫度為-160℃，但溫度傳感器出現故障，導致溫度波動在-155℃至-165℃之間，這時就需要檢查溫度傳感器的連接情況，發現故障及時更換[10]。

2.2.2 壓力異常波動

在液化天然氣場站節能回收技術中，壓力異常波動可能會導致設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，如設備的正常運行壓力為10MPa，但是壓力傳感器出現故障，導致壓力波動在8～12MPa之間，這就需要檢查傳感器的連接情況，發現故障及時更換。

2.2.3 流量異常波動

在液化天然氣場站節能回收技術中，流量異常波動可能會導致能源浪費和設備損壞。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，如設備的正常運行流量為1000m3/h，但流量計出現故障，導致流量波動在900～1100m3/h 之間，這就需要檢查流量計的連接情況，發現故障及時更換。

2.3 環保問題

液化天然氣場站節能回收運行過程中會產生包括甲烷、二氧化碳、一氧化碳等在內的大量有害廢氣，而這些廢氣如果不經過處理直接排放到大氣中，會對環境造成嚴重污染。同時，液化天然氣場站生產過程中還會產生大量的廢水，其廢水中含有各種有害物質，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生一定的噪聲，給周邊居民的生活造成嚴重影響。

3 節能回收技術問題解決對策

3.1 設備故障解決對策

針對液化天然氣場站節能回收技術中液化天然氣壓縮機、蒸發器、熱泵等設備出現的故障，需要采取相應的解決措施，以確保設備的穩定運行和安全可靠。

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，可檢查壓縮機內部冷卻是否良好，如不良好需要進行維修或更換；檢查排氣閥是否失效，如果失效及時更換；檢查進氣溫度是否過高，如果過高應及時采取相應的降溫措施，提高設備運轉效率、提升節能效果。

3.1.2 蒸發器故障解決對策

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

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，如果不充足應及時添加；檢查循環系統是否泄漏，如果泄漏應及時維修或更換；檢查蒸發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，如果故障應及時進行維修或更換；檢查機械部件是否松動，如果松動應及時緊固；檢查制冷劑是否充足，如果不充足應及時添加。針對熱泵制冷劑泄漏的問題，可檢查制冷劑管道是否老化，如果老化應及時進行更換；檢查接頭是否松動，如果松動應立即緊固；檢查冷凝器是否漏水，如果漏水應及時維修或更換。

液化天然氣場站節能回收技術中的液化天然氣壓縮機、蒸發器、熱泵等設備均需要定期進行設備維護保養，加強設備管理。

3.2 運行參數異常解決對策

液化天然氣場站節能回收技術是一項復雜的技術，對溫度、壓力、流量等故障采取相應的措施解決，不僅可以確保設備正常運轉，提高運轉效率，還能減少液化天然氣場站能源消耗。

3.2.1 溫度異常波動

當液化天然氣場站節能回收技術中出現溫度異常波動時，需要檢查溫度傳感器的連接情況，如果發現故障可及時更換傳感器；檢查溫度控制系統的設置，確保控制系統的參數設置正確；對液化天然氣場站節能回收技術進行全面檢查，確保設備的正常運行。

3.2.2 壓力異常波動

當液化天然氣場站節能回收技術中出現壓力異常波動時，需要檢查壓力傳感器的連接情況，如果發現故障可及時更換傳感器；檢查壓力控制系統的設置，確保控制系統的參數設置正確；對液化天然氣場站節能回收技術進行全面檢查，確保設備的正常運行。

3.2.3 流量異常波動

當液化天然氣場站節能回收技術中出現流量異常波動時，需要檢查流量計的連接情況，如果發現故障可及時更換流量計；檢查流量控制系統的設置，確保控制系統的參數設置正確；對液化天然氣場站節能回收技術進行全面檢查，確保設備的正常運行。

3.3 優化節能環保建設

針對液化天然氣場站節能回收技術中出現的環保問題，需要采取相應的措施，確保設備正常運轉，提高運轉效率、能源回收率和節能效率。

3.3.1 廢氣排放措施

對液化天然氣場站產生的廢氣進行收集、處理和凈化，可采用先進的氣體凈化設備，如吸附劑、催化劑等，將廢氣中的有害物質去除或減少到環保標準以下，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生的廢水進行收集、處理和凈化，采用生化處理、膜分離、吸附等技術，將廢水中的有害物質去除或減少到環保標準以下，然后再排放到水體中或進行回用。

3.3.3 噪聲污染措施

對液化天然氣場站產生的噪聲進行控制，采用隔音、吸音等技術，減少噪聲的傳播和影響，同時根據環保標準進行噪聲監測和管理。

3.3.4 土地占用措施

在液化天然氣場站建設之前進行環境影響評估和土地利用規劃，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的影響。

結語

綜上所述，針對液化天然氣場站節能回收技術中可能出現的故障，應及時監測設備的運行情況，找出問題所在，并采取相應的措施解決。同時，為了確保設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能回收技術進行全面檢查，及時發現并解決潛在的故障。