王東陽（中石油京唐液化天然氣有限公司，河北 唐山 063200）

LNC 接收站在設(shè)計、建設(shè)、運行操作等環(huán)節(jié)需要具備節(jié)能降耗的意識，通過選擇優(yōu)質(zhì)的節(jié)能設(shè)備、先進的節(jié)能技術(shù)實現(xiàn)工作節(jié)能目標，進而收獲經(jīng)濟效益和社會效益。

1 LNG接收站用能概述

LNG是清潔能源，并隨著環(huán)境和經(jīng)濟的影響得到了快速發(fā)展，接收站工藝流程包含以下內(nèi)容：將儲罐LNG 通過低壓泵運輸?shù)礁邏罕?，?jīng)氣化器氣化形成氣體天然氣，在計量后輸送到氣管網(wǎng)。LNG 接收站在工作中的主要耗能設(shè)備包含低壓傳輸泵、蒸發(fā)氣壓縮機、氣化器、海水泵、高壓外輸泵等設(shè)備。LNG接收站在工作中主要消耗的能源包含天然氣、電力等，其中電能占能耗總量的90%，同時能耗會受天氣溫度、海水溫度等影響。因此，節(jié)能降耗是LNG接收站節(jié)能管理的重點。

2 LNG接收站節(jié)能降耗措施與經(jīng)濟分析

2.1 設(shè)備選擇和材料優(yōu)化

2.1.1 選擇設(shè)備型號

加強設(shè)備選型，應(yīng)依據(jù)LNG 接收站生產(chǎn)單元具體工作流程，按照實際工作量調(diào)整設(shè)備臺數(shù)，圍繞“N+1”原則，保證工藝參數(shù)和設(shè)備選型的精確性。同時建議按照實際的供氣量設(shè)置控制參數(shù)、控制模式以及設(shè)備開啟數(shù)量，或者通過峰谷電費差別在夜間進行滿負荷工作，利用供氣管道對氣體加壓存儲，并在白天對管道保壓處理[1]。此外，BOG是蒸發(fā)氣，當LNG氣體存儲到儲罐時，會導(dǎo)致氣體體積發(fā)生變化，進而產(chǎn)生蒸發(fā)氣，因此可以通過再冷凝工藝、直接加壓外輸?shù)墓に嚒?/p>

再冷凝工藝是指壓縮BOG，進入再冷凝器與LNG混合變?yōu)橐后wLNG，輸送到高壓泵，氣化外輸；直接加壓外輸工藝是壓縮的BOG通過增壓壓縮機壓縮至外輸壓力直接輸送至外輸管網(wǎng)。當LNG 在加壓后，會處于一種過冷的狀態(tài)，可以幫助BOG 再冷凝，并通過高壓傳輸泵輸送到氣化器中完成外輸工作。再冷凝法相較于直接輸出法具有較強的節(jié)電優(yōu)勢。

2.1.2 科學(xué)選擇氣化器

氣化器包含SCV（浸沒燃燒式氣化器）、ORV（開架式氣化器）、IFV（中間介質(zhì)類氣化器）、空氣氣化器[2]。因此LNG接收站在選擇自然熱源的氣化器時，應(yīng)突出投資大、體積大、運行成本低等特點。在選擇人工熱源時，需要選擇投資小、體積小、運行成本高的氣化器。LNG接收站在選型過程中應(yīng)分析水溫、海水質(zhì)量等方面，圍繞成本、投資、維修選型、可靠安全等要素加強對環(huán)境保護、節(jié)能降耗、降低尾氣的控制，建議選擇ORV開架類海水氣化器。

2.1.3 科學(xué)選擇材料和設(shè)備

其一，科學(xué)選擇保冷材料提升LNG 深冷管線、儲罐的絕熱效果，盡量避免熱量輸出所生成的BOG。以設(shè)計和應(yīng)用層面分析，選取質(zhì)量高、絕緣性強的絕熱材料。其二，選擇電氣設(shè)備，重點選擇節(jié)能、先進、高效、容量科學(xué)的變壓器、機泵、電動機、光源等產(chǎn)品，結(jié)合生產(chǎn)實際過程和設(shè)計，科學(xué)選擇型號確保設(shè)備長期并持續(xù)高效運轉(zhuǎn)。其三，加強管線節(jié)能設(shè)計。由于管道一般資金投入大、距離長、維修困難，因此應(yīng)考慮LNG接收站的實際特點，圍繞“管徑合理、管路短值”的原則設(shè)置管路，降低能源和資金損失。其四，加強建筑結(jié)構(gòu)的節(jié)能。LNG接收站可以依據(jù)生產(chǎn)特點和建筑功能，優(yōu)化采光、立體造型、平面布局。

2.2 節(jié)水運行和冷能利用

2.2.1 節(jié)水運行

其一，運行階段節(jié)水措施。首先，建議選擇節(jié)水設(shè)備。依據(jù)國家節(jié)水器具使用的相關(guān)標準，使用水流調(diào)節(jié)器、節(jié)水噴頭、減壓閥等設(shè)施。其次，加強節(jié)水管理。構(gòu)建完善節(jié)水、用水考核工作機制，在工作現(xiàn)場劃分責任區(qū)，明確節(jié)水責任人，分析節(jié)水臺帳與制度落實的具體情況。其中需要對生產(chǎn)單元完成定期的水平衡測試，消除漏水點。最后，開展中水回用工作?？茖W(xué)進行污水的達標處理，實現(xiàn)水資源的重復(fù)利用，降低淡水用量。其二，施工過程節(jié)水措施。由于接收站在生產(chǎn)期間會產(chǎn)生較大的用水量，因此應(yīng)加強用水管理，科學(xué)設(shè)置節(jié)水提示，側(cè)重計量控制。

2.2.2 冷能利用

由于LNG屬于低溫的液態(tài)天然氣，溫度為-162℃。LNG在氣化時最多可利用冷能是240kWht?？茖W(xué)應(yīng)用LNG冷能，減少電能浪費、降低資金成本，為企業(yè)運行提供良好經(jīng)濟效益。其中，LNG 冷能適用于空氣分離、冷能發(fā)電等形式。同時LNG 接收站的氣化中的冷能可以實現(xiàn)空氣分離，減少空分能耗。因此有必要科學(xué)利用先進技術(shù)利用冷能，確保良好的經(jīng)濟效益。冷能空分方案如下：LNG在高壓條件下直接在主換熱器中借助循環(huán)氮氣進行加熱，當能量利用后，高壓天然氣被輸送到LNG 的接收站的外輸系統(tǒng)中，主要利用低溫氮氣壓縮機循環(huán)氮氣，降低其入口溫度。在回收中LNG 冷量在低溫區(qū)的冷能被充分運用，而在高溫端冷量采用乙二醇水溶液吸收，實現(xiàn)空氣分離，從而使LNG變?yōu)镹G。

2.3 設(shè)備運行確保滿負荷

提升設(shè)備的運行滿負荷可以確保當LNG的用氣量提升后，設(shè)備運行穩(wěn)定，工藝指標滿足標準。建議在LNG運行前對設(shè)備進行滿負荷測試，時間設(shè)置為72小時，若設(shè)備運行指標正常、裝置平穩(wěn)運行、LNG 產(chǎn)量穩(wěn)定則滿負荷測試成功。在測試結(jié)束后，對兩類氣化器的負荷進行調(diào)整，氣化器包含ORV、SCV。其中，ORV 借助海水換熱氣化工藝，在滿足海水溫度要求的前提下確保設(shè)備滿負荷運行；SCV則使用NG燃料氣，通過燃燒加熱的方式，與LNG 通過換熱氣化向外傳輸熱效率，這兩種設(shè)備在滿負荷情況下均可以節(jié)省燃料氣的用量，實現(xiàn)節(jié)能降耗。

2.4 優(yōu)化BOG處理工藝

LNG 接收站中儲罐屬于存儲設(shè)備，是全容式混凝土頂儲罐，內(nèi)罐為9%鎳鋼，外罐為混凝澆筑，容積一般是16 萬方，壓力是118kPaA。通常在常壓下進行存儲，由于接船時船上的LNG 密度與儲罐內(nèi)LNG 密度不同，混合后LNG 組分改變及進料方式的不同，產(chǎn)生BOG會大大增加，為保證儲罐壓力的穩(wěn)定，提高壓縮機的處理能力，所以在生產(chǎn)運行中需要優(yōu)化BOG處理工藝，減少壓縮機的用電量。建議通過HYSYS模擬計算方式，提升儲罐壓力自112kPaA 至115kPaA。通過參數(shù)調(diào)整后，閃蒸氣量可以降低2000Nm3/d，保證儲罐壓力穩(wěn)定的情況下，減少壓縮機負荷。

2.5 經(jīng)濟效益分析

首先，經(jīng)過科學(xué)的設(shè)備選型和材料優(yōu)化，每年可以降低天然氣消耗量約1850000NM3，節(jié)省電能消耗量23750kW·h，節(jié)約生產(chǎn)成本大約452萬元。其次，通過對節(jié)水和冷能利用方案中經(jīng)濟技術(shù)的分析得出，冷能空氣分離方案和節(jié)水方案能耗較低，相較于傳統(tǒng)空分項目，LNG 項目資金投資量大。但是大大減少了對常規(guī)能源的消耗，產(chǎn)生的運行費用較低，內(nèi)部的收益率是16.41%，相較于常規(guī)空分項目較高，因此該項目經(jīng)濟狀況良好。再次，優(yōu)化BOG 的回收工藝后，若全年操作天數(shù)是330天，則年減少的排放天然氣總量是663400Nm3；若天然氣的銷售價格是2.54元/Nm3，則LNC接收站全年減少的天然氣損失為168.5萬元。最后，更換冷劑壓縮機中的密封氣介質(zhì)后，若操作天數(shù)每年是330，液氮泵的功率是3kW；當調(diào)整密封氣之后，每年的用電量將降低23760kW·h；若電價按照0.52 元/kW·h 計算，則每年節(jié)約的電費約為1.236萬元。

3 結(jié)語

綜上所述，LNC接收站的節(jié)能降耗工作有必要從源頭開始設(shè)計，貫穿生活、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)，對運營和建設(shè)階段加強節(jié)能降耗管理，通過節(jié)水運行和冷能利用、BOG處理工藝優(yōu)化、保證設(shè)備運行滿負荷，增加能源利用率，促進LNC 接收站中節(jié)能降耗工作的創(chuàng)新，通過節(jié)約電能、天然氣能耗節(jié)約LNC生產(chǎn)成本。