LNG接收站的节能降耗操作和技术探讨

郭冰冰

摘 要：LNG接收站的主要的功能是将远洋LNG船舶上的LNG接卸进站内的LNG储罐，并通过液态槽车或管道将LNG或天然气外输至城市燃气或电厂等终端用户[1]，外输吨LNG的耗电量是评价一个LNG接收站运行质量的一个重要指标。广东珠海金湾液化天然气（LNG）接收站正式商业运营四年多来，在强调安全平稳运行的同时，还不断摸索节能降耗的操作和技术，本文将以珠海LNG为例，对LNG接收站的节能降耗工作进行探讨研究，希望对其他LNG接收站的安全经济运行具有参考价值。

关键词：LNG接收站;节能措施;生产运行

0.前言

除了设备的折旧、维修费用，LNG接收站的运行成本主要是LNG加压、再气化和蒸发气（BOG）处理设备的电能消耗费用。珠海LNG接收站的耗电设施主要包括低压泵、高压泵、海水泵、BOG压缩机和高压BOG压缩机，LNG接收站的吨LNG外输耗电以度/吨为单位。自2014年以来，在保证安全、平稳运行的前提下，珠海LNG的生产操作和技术人员就不断摸索有效的节能办法，通过优化设备运行方式和LNG管道保冷方式等措施，使吨LNG的外输耗电大幅下降，运行成本控制达到国际先进水平。

1 LNG接收站的外输方式及能耗情况

1.1 LNG接收站的外输方式

LNG接收站的主工艺单元包括卸料单元、储存单元、高压气化外输单元、蒸发气处理单元、槽车LNG充装单元。LNG接收站外输LNG的方式有三种，分别为槽车LNG外输、BOG加压外输和高压LNG气化外输。

1.2 珠海LNG接收站不同外输方式的吨外输耗电

珠海LNG接收站的主要耗电设备包括低压泵、高压泵、海水泵、BOG压缩机和高压BOG压缩机，其功率分别为：220、1800、1100、780、1350kW。

珠海LNG接收站由三种外输方式的，分别为槽车LNG外输、高压LNG气化外输和BOG加压外输。进行槽车LNG外输时，启动一台低压泵，投用若干个槽车撬，吨外输耗电约1.6-1.9度;进行高压LNG气化外输时，需启动一台低压泵、一台高压泵和一台海水泵，吨外输耗电约15-25度;在进行BOG加压外输时，若同步进行高压LNG气化外输，吨外输耗电约85度，若未启动高压LNG气化外输，需启动高压BOG压缩机，吨外输耗电约230度。

2 珠海LNG接收站节能措施及效果分析

2.1 节能措施

2.1.1 尽量使低压泵、高压泵以额定流量运行

LNG接收站的外输设备低压泵、高压泵的设计额定流量分别为460Nm3/h、420Nm3/h。在进行槽车充装和高压LNG气化外输时，尽量使低压泵和高压泵以额定流量运行，或者以更接近额定流量的流量运行，就能够提高电能转化为机械能的效率，降低吨LNG的外输耗电。

2.1.2 适当降低设备和管道保冷循环的LNG流量

LNG接收站的保冷循环主要有：码头保冷循环、低压泵和高压泵备用时的保冷循环、零输出保冷循环和槽车装车撬及主管道的保冷循环。

实际上，只要设备及管线温度维持在-135～-140℃，

即使遇到紧急情况，也可以立即投入运行。实际运行中，只要确保管线的温度在-140℃以下，就可以将管线和设备的保冷循环LNG流量尽量调至最低。

减少设备和管道的保冷LNG循环流量意味着产生更少的BOG，BOG压缩机的运行時间可以缩短，而BOG加压外输是一种耗电较高的外输方式。

2.1.3 通过静态LNG对管道和设备进行保冷

由于珠海LNG的高压LNG气化外输和槽车LNG外输处于不连续状态，在同时没有高压LNG外输和槽车LNG外输的情况下，按照设计，应该保持一台低压泵运行，进行设备和管道的LNG循环保冷。实际上，高压LNG气化外输和槽车LNG外输同时中断时间较短，再次期间，可通过静态LNG对设备和管线进行保冷。具体做法如下：在停止LNG外输之前，将低压LNG管线隔离并保压0.8MPaG，并对需要保冷的设备和管线均通过静态LNG保冷，这些设备和管道均通过排液管线、BOG管线或vent管线与储罐相通，确保不会憋压，通过排液管线与储罐相连是最好的，因为排液管线里的静态LNG可以用来保冷。

通过该种办法对设备和管线进行保冷，可停止低压泵的运行，减少电能消耗。但是采用此种保冷方法进行保冷不能持续太久，一般只能保冷5-7h，且再次启动低压泵时，需提前通过低压LNG总管里的LNG对出口管线进行再次预冷。

2.1.4 将海水泵的电机改造为变频电机

海水泵在LNG接收站的作用主要是将海水输送至开架式气化器（ORV）的换热管表面，开架式气化器管程内的LNG通过与海水换热气化成天然气外输到外界天然气管道。

将海水泵的驱动电机改造成可变频电机，海水泵的运行功率可由之前的1100kW降至800kW。海水泵的驱动电机经变频改造后，其出口压力降低，但流量不减少，故开架式气化器的换热和高压LNG气化外输也不受影响。

2.1.5 充分利用冷能空分项目降低能耗

对于LNG接收站来说，配套冷能空分项目是国内LNG接收站较为普遍的冷能利用方式。对于冷能空分项目来讲，利用LNG接收站高压气化外输的LNG的冷能能够降低冷能空分项目的生产成本。

珠海LNG接收站也有配套的冷能空分项目，故其高压泵出口的LNG可部分通过冷能空分项目气化成BOG，该部分LNG气化后的BOG流量约9万方/h，而珠海LNG单条生产线的外输量为30万方/h，故当以30-39万方/h的流量进行高压LNG气化外输时，可以少启动一台海水泵，减少耗电。

2.1.6 LNG外输方式对吨LNG外输能耗的影响分析

LNG接收站的能耗通常可以分为三大块，即LNG外输设备耗电、辅助生产设备耗电和厂前区办公区耗电。LNG外输设备主要包括低压泵、高压泵、BOG压缩机和海水泵等，该部分是LNG接收站的耗电大头;辅助生产设备包括厂区的消防泵、空压机、制氮系统、DCS系统、中央空调和照明用电等;厂前区办公区耗电一般较少。

在LNG接收站进行的三种外输方式中，槽车LNG外输的能耗是最低的，LNG加压气化外输的能耗次之，BOG加压外输的能耗最高。其中，BOG加压外输的外输量取决于LNG接收站的日LNG蒸发量，槽车LNG和LNG加压气化外输量均是按照市场部营销需求而进行的。槽车LNG外输的占比升高有利于降低吨LNG的外输能耗;LNG加压气化外输量较大时，有利于降低吨LNG的外输能耗;连续不间断的LNG加压气化外输有利于投用再冷凝器，并通过冷凝的方式处理BOG压缩机出口的BOG。

2.2 节能效果分析

2016-2019年珠海吨外输耗电变化分析：2016到2019年度的吨LNG外输能耗分别为20.86、17.94、15.79、16.06度/t，由于采取了优化LNG外输设备的运行参数和LNG设备、管道的保冷方式，同时对还水泵D/E进行了变频改造，使得珠海LNG的吨LNG外输耗电有了较大幅度的降低，2019年的吨LNG外输耗电高于2018年是由于2019年珠海LNG的槽车LNG外输占比降低所导致的。

在优化设备运行参数的同时，需要准确把握设备的启停时间，尽量减少外输天然气管网压力的大幅波动，以满足天然气管网调度的需要。准确把握设备的启停时间需要经验的积累，同时需要对小时用气预提量、压力趋势、压力变化速率和用户日预提剩余量进行分析和判断。

生产线设备高负荷运行，还需要密切观察设备运行状况，监视ORV进出口海水温差，以满足环保要求。

3 其他降低运行成本的方法

①ORV进、出口温度差是否可以扩大范围。韩国和日本的0RV进出口温度差是7℃，假若我们的环保指标从现在的5℃改为7℃，LNG接收站的节能将具有很大的空间;②将火炬改造成自动点火，即平时保持火炬处于熄灭状态，当有可燃气体排入火炬，火炬自动点燃;③广东省实行阶梯电价，峰值时间段（9-12点、19-22点）电价0.9元/度、平值时间段（8-9点、12-19点、22-24点）电价0.6元/度、谷值时间段（0-8点）电费0.3元/度。因此，天然气管网增加储气罐可降低总电费，在谷值时间段增加外输设备的运行时间，将管道和储气罐的压力升压至较高的水平，峰值阶段减少外输设备的运行时间;④充分利用高压LNG气化外输的LNG冷能，用于空分、发电、造冰等，但在建造时应充分考虑投资与收益，目前，利用LNG的冷能进行空分是一种较为普遍的方式。

参考文献：

[1]徐博.世界LNG發展现状与趋势[J].石油管理干部学院学报，2004，11（2）：2-5.

[2]顾安忠.液化天然气技术[M].北京：机械工业出版社，2003.