刍议LNG接收站中压缩机的技术问题及改进

张雪

摘 要：LNG（Liquefied Natural Gas）是液化天然气的简称，LNG接收站的主要作用是接收、储存和气化LNG并通过天然气管道向燃气电厂和城市用户供气，有的接收站根据需要还设置了LNG槽车装车站，向用户直接供应LNG，LNG由于其巨大能源清洁性优势，目前在国内得以大力发展，其中LNG接收站的建设在国内如火如荼，根据国家能源规划，天然气在能源消费中的比例逐年上升。

关键词：LNG;压缩机;BOG

LNG已成为目前无法使用管输天然气供气城市的主要气源或过渡气源，也是许多使用管输天然气供气城市的补充气源或调峰气源。LNG气化站是一个接收、储存和分配LNG卫星站，也是城镇或燃气企业把LNG从生产厂家转往用户的中间调节场所。LNG气化站凭借其建设周期短以及能迅速满足用气市场需求的优势，已逐渐在我国东南沿海众多经济发达、能源紧缺的中小城市建成，成为永久供气设施或管输天然气到达前的过渡供气设施。

1 当前空气压缩机存在的技术问题

LNG属于超低温液体，在储存时虽然储罐具有良好的保冷绝热功能，仍不免有热量传入罐内，引起LNG蒸发形成BOG（boil-offgas），此部分BOG需要及时处理，LNG接收站一般采用直接输出工艺和再冷凝工艺处理BOG，两种工艺并无本质的区别仅在通过蒸发气处理系统蒸发气体的处理上有所不同。蒸发气处理系统主要由BOG压缩机、再冷凝器及蒸发气管道系统组成，BOG压缩机是BOG处理的关键设备其作用是处理过量的蒸发气，维持LNG储罐内压力的恒定，由于BOG压缩机压缩的气体一般為烃类气体，由于烃类气体易燃易爆，所以为了降低烃类气体的温度，必须保证BOG压缩机内的温度较低，现有技术一般采用水冷，水冷降温限制性较大，安装以及检修都较为麻烦，而且其成本较高，不适于普及安装在所有BOG压缩机中。

国内已建成的沿海LNG接收站，主要功能为LNG进行接收、储存、加压、气化后，对外输出高压天然气，同时可通过LNG槽车外输;对于低温BOG气体的回收，主要采用直接加压输出工艺和再冷凝工艺。直接加压输出工艺是采用低温天然气压缩机，将低温低压天然气加压到常温高压状态，直接输送到站外燃气管网。再冷凝工艺是将低温的天然气加压、再从LNG储罐抽取LNG，两者按一定比例在再冷凝中直接换热，将低温天然气再次液化，输送到高压泵加压气化。这两种工艺中，低温天然气压缩机是低温天然气回收利用的关键设备，关系到主体设备--LNG储罐的正常安全运行。目前一般采用低温无油往复式或迷宫式压缩机，国内压缩机制造厂尚无设计、制造该类BOG压缩机的成熟经验，主要依赖进口，设备生产周期长，制造成本高。

2 几种改进的LNG接收站BOG压缩机

2.1 多功能的LNG接收站BOG压缩机

该LNG接收站BOG压缩机用工艺气入口电加热装置其上设有多个加热腔，在进气口和排气口以及加热腔之间的连通部位均设有温度检测装置，多个加热腔以及位于加热腔内部的电加热装置可对进入加热罐体内部的气体实现分级加热，使进入加热罐内部的气体被加热到所设定的温度，温度检测装置不仅可以实现过加热故障诊断，保证压缩机长周期平稳运行，还实现远程监控进气口和排气口的温度并进行数据采集;用工艺气入口电加热装置其多个加热腔内安装的电加热即可单独开启和关闭，也可同时开启和关闭，可根据进入进气口处气体的温度决定电加热装置的数量，使气体被加热到所设定的温度。

2.2 LNG接收站BOG压缩机用大型风冷装置

该BOG压缩机用大型风冷装置包括有支架，所述支架上设置有换热管以及有用于对换热管进行吹风冷却的冷却风扇，所述冷却风扇包括有一级冷却风扇、二级冷却风扇以及三级冷却风扇，一级冷却风扇、二级冷却风扇以及三级冷却风扇通过主电机进行驱动，还包括有中心控制装置，所述中心控制装置包括有用于控制主电机的集散控制系统和用于检测换热管温度的在线测温元件，所述在线测温元件检测换热管温度过高，传递信号至集散控制系统，集散控制系统根据温度情况打开一级冷却风扇、二级冷却风扇以及三级冷却风扇对换热管进行冷却;还包括百叶窗，位于换热管上方，百叶窗上窗帘角度可调设置;支架上的两侧分别向外侧延伸设置形成工作台，工作台上分别设置有用于控制一级冷却风扇、二级冷却风扇以及三级冷却风扇的现场操作柱;换热管上设置有用于BOG工艺气体进出的工艺气进气法兰口和工艺气出气法兰口。

这一种LNG接收站BOG压缩机用大型风冷装置可实现三级BOG工艺高温气体的高效冷却;可通过三组冷却风扇以及百叶窗开启角度控制风量，实现每级最高135℃BOG工艺气体冷却至40℃;安全可靠，可以保证BOG压缩机长周期平稳运行;三组风扇电机通过DCS和SIS可实现远程控制，能够单独开启、部分开启、全部开启、和全部关闭的功能，再配合在线测温元件，满足在最热月冷却风扇的部分或全部开启，最冷月冷却风扇的单独开启或全部关闭，根据环境与工况的变化而灵活进行冷却的控制;大型风冷装置设有在线温度监测，当环境温度≥30℃，为保证冷却器出口温度40℃，三组风扇电机全部开启;当0℃≤环境温度<30℃，自动切换至二组风扇开启;若环境温度<0℃，自动切换至一组风扇单独开启;实现机电一体化和节能减排。同时也可手动控制三组风扇电机，操作灵活方便。

2.3 基于常温压缩机回收BOG气体的LNG接收站工艺系统

水路转运的小型LNG接收站，在功能上有别于沿海LNG接收站，实有必要优化设计一种新的工艺系统，以满足小型LNG接收站功能需要，同时也要降低整个工程的一次投资成本和建设周期，以及生产运行成本。基于常温压缩机回收BOG气体的LNG接收站工艺系统，通过对LNG接收站工艺流程的优化设计，设置低温气体加热器，将低温天然气加热到常温，再采用国产常温压缩机替代生产周期长、制造成本高的进口BOG压缩机对常温天然气进行压缩，从而达到降低工程投资、缩短施工周期的目的。

基于常温压缩机回收BOG气体（液化天然气蒸发气）的LNG（液化天然气）接收站工艺系统，该工艺系统包括：LNG卸船臂、LNG储罐（优选是常压储罐）、LNG潜液泵、LNG装车臂、加热器和常温压缩机，其中，LNG卸船臂的LNG进口端用于与LNG运输船相连接，LNG卸船臂的LNG出口端通过LNG低温管道与LNG储罐的LNG进口端连接;常温压缩机的天然气出口端通过常温高压天然气管道输送站外用户，和/或常温压缩机的天然气出口端通过常温天然气管道与CNG压缩机的天然气进口端连接，CNG压缩机的出口端通过CNG管道输送到CNG加气机，用于给CNG槽车充装气体后外输。

低温低压的天然气（温度在-50℃～-160℃之间，压力1kPa·G～30kPa·G）通过BOG低温管道到空温式加热器，通过吸收空气中的热量加热低温天然气。低温低压天然气经过空温式加热器加热后气体温度≥-15℃，例如-15～20℃，优选-10～15℃。加热后的气体再通过管道（常温低压天然气管道）输送到常温压缩机进行加压，出口压力≥0.4MPa·G，例如0.4～1.6MPa·G，优选1.0～1.2MPa·G，最后通过常温天然气管道输送站外用户或下一处理工艺装置。

基于常温压缩机回收BOG气体的LNG接收站工艺系统的优点：低温天然气回收处理对气体组成、流量、压力变化有较强的适应性。充分利用空气或压缩机的热能，正常生产不需要额外提供热量。采用国产常温压缩机替代进口昂贵的低温天然气压缩机，节约工程的一次投资费用，同时也缩短压缩机的生产周期。不需额外新增加设备，可以避免不必要的一次投资及运行能耗。

参考文献：

[1]吕俊，张昌维，傅皓.LNG接收站BOG压缩机处理能力计算及选型研究[J].化工设计，2015.

[2]姚峰.LNG接收站BOG压缩机运行控制方式的选择[J].中国化工贸易，2015.