薛小春，張力鋒

(廣匯能源綜合物流發(fā)展有限責(zé)任公司，江蘇 啟東 600256)

隨著國內(nèi)節(jié)能減排的不斷深化落實和能源結(jié)構(gòu)的持續(xù)優(yōu)化調(diào)整，液化天然氣將是今后一定時期內(nèi)我國能源輸入的重要來源[1]。LNG接收站均布置在沿海地區(qū)，液態(tài)天然氣需要加熱為氣態(tài)后向內(nèi)陸輸送，充沛的海水是經(jīng)濟合理的氣化熱源，但經(jīng)過液態(tài)的天然氣換熱后的海水溫度降低，排入受納水域后形成冷污染；而沿海地區(qū)電廠廠址大都依海而建，直流冷卻是經(jīng)常采用的冷卻方式，經(jīng)過電廠循環(huán)系統(tǒng)排放的冷卻水?dāng)y帶大量的熱能，使受納水域水體溫度升高形成熱污染。因此，若有LNG接收站和電廠相鄰布置時，可綜合考慮兩者取排水布置方案，這樣既能確保電廠和LNG接收站功能目標(biāo)實現(xiàn)，又可以實現(xiàn)熱能綜合利用，產(chǎn)生良好的環(huán)境效益。

1 案例概況

1.1 項目簡介

江蘇省呂四海洋經(jīng)濟開發(fā)區(qū)位于啟東市呂四港鎮(zhèn)，地處長江入?？诒眰?cè)，緊依黃海。在呂四開發(fā)區(qū)，呂四港某LNG接收站與某電廠毗鄰建設(shè)，間距約2km。某電廠建設(shè)了4×600MW國產(chǎn)超臨界燃煤機組，已于2009年投產(chǎn)，采用海水直流供水系統(tǒng)，單臺機組溫排水流量約45 260m3/h(冬季)～75 600m3/h(夏季)。

呂四港某LNG接收站已于2017年6月4日投產(chǎn)運營，截至2021年1月，該接收站配套建設(shè)有2座5萬m3雙金屬單包容和2座16萬m3雙金屬全包容LNG儲罐、300×104t/a LNG氣化裝置及配套取排水設(shè)施、最大接卸能力為150 900m3的LNG碼頭泊位等，本文分析依據(jù)為該站已投運的300×104t/a LNG氣化裝置配套設(shè)施取排水工程。

1.2 氣化器選型及取排水流量

經(jīng)反復(fù)比較論證，呂四港某LNG接收站氣化裝置選用中間介質(zhì)氣化器(Intermediate Fluid Vaporizer，IFV)，目前已建設(shè)投產(chǎn)2臺200t/h的IFV，遠(yuǎn)期規(guī)劃共建設(shè)6臺200t/h的IFV，均取用間距約2km處電廠循環(huán)水池溫排水作為LNG氣化熱源，IFV原理示意見圖1。

根據(jù)IFV設(shè)備資料及工藝運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，當(dāng)LNG工作壓力為10MPa(g)、LNG流量為200t/h時，單臺IFV在不同取水溫度時所需的海水流量參數(shù)見表1。

1.3 工藝流程及總體布置

根據(jù)某電廠已建循環(huán)水取排水設(shè)施的工藝流程、現(xiàn)場布置條件、擴建規(guī)劃以及呂四港某LNG接收站取排水需求，選擇電廠循環(huán)水排水工作井作為取水點，并在其附近布置必要的虹吸抽真空引水設(shè)施，將電廠循環(huán)水排水工作井中溫排水引至海水泵房升壓后，輸送至LNG接收站作為LNG氣化熱源；接收站LNG氣化換熱后的冷排水排回電廠循環(huán)水取水工作井，可以降低凝汽器進水溫度。案例取排水工藝流程見圖2，其總布置圖見圖3。

圖2 案例取排水工藝流程

圖3 案列總布置

1.4 虹吸引水方案

在電廠排水工作井下游側(cè)井壁開2個φ2 040mm的孔洞，以安裝2根DN1 800的虹吸引水支管。排水工作井外側(cè)增設(shè)工作井，以方便開孔、防止外漏，并安裝閥門。自電廠排水工作井引水至LNG接收站海水泵房，設(shè)置DN1 800玻璃鋼管道作為虹吸引水管，該引水管道全長約800m，分為沿大堤堤腳直埋敷設(shè)、頂小套管穿越大堤和頂管穿越排洪渠3部分。安裝4臺水環(huán)式真空泵(2大2小)，根據(jù)運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，系統(tǒng)首次投運時，4臺真空泵同時啟動，在20min內(nèi)即可在引水管道中形成虹吸[2]，系統(tǒng)正常運行時，真空泵與真空罐中水位采取投用聯(lián)鎖自動調(diào)節(jié)運行。

1.5 回水方案

接收站LNG氣化換熱后的冷排水排回電廠循環(huán)水取水工作井，可以降低凝汽器進水溫度?；厮艿琅c虹吸引水管、壓力輸水管道布置路徑相同。在電廠循環(huán)水取水工作井井壁開2個φ1 640mm的孔洞，安裝2根DN1 400的回水支管。井壁外側(cè)增設(shè)工作井，以方便開孔、防止外漏，并安裝閥門。

1.6 主要設(shè)備

主要設(shè)備見表2。

表2 主要設(shè)備

2 運行分析

2.1 循環(huán)水溫度變化關(guān)系

當(dāng)接收站遠(yuǎn)期6臺IFV運行時，LNG氣化換熱后的冷排水排回電廠循環(huán)水取水工作井，電廠循環(huán)水溫度變化見表3(按電廠4臺機組運行計)。

2.2 實現(xiàn)冷熱能循環(huán)利用

由表3可知，電廠循環(huán)水排水全年平均溫度為26.52℃，較普通海水溫度高出約10℃，采用電廠排水進行氣化，較取海水溫度高，LNG氣化效果好。換熱后循環(huán)水重新返回電廠循環(huán)水，可降低凝汽器溫度和機組背壓，微增加機組功率，實現(xiàn)熱能冷能循環(huán)利用。

表3 電廠循環(huán)水溫度變化

3 選用電廠溫排水優(yōu)勢

以下為直接取電廠循環(huán)水溫排水和在LNG接收站附近海域取普通海水作為LNG氣化熱源兩種方式的對比分析，對比結(jié)果見表4。

表4 選用不同方式LNG氣化熱源對比分析

4 結(jié)語

LNG氣態(tài)外輸都需要加熱氣化，即從-162℃存儲溫度氣化變?yōu)槌氐腘G，釋放出大量的冷能，當(dāng)LNG在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下從-162℃氣化到5℃時，約釋放出230(kW·h)/t的冷量[3]，直接利用海水作為氣化熱源，其氣化后的排水直接對水體環(huán)境產(chǎn)生冷污染影響，與之相反，電廠運行時自身溫排水直接對水體環(huán)境形成熱污染。但直接選用電廠循環(huán)水溫排水作為LNG氣化熱源取代用普通海水，不僅能夠減少海水取水設(shè)施的投資費用，而且在LNG接收站取水時，還可以避免加氯等環(huán)節(jié)，相應(yīng)減緩海洋的余氯污染。