液化天然气场站节能回收技术探讨

2023-12-14黄旭东

资源节约与环保 2023年10期

黄旭东

（中机国际工程设计研究院有限责任公司华东分院江苏南京 210023）

引言

液化天然气是一种清洁、高效的能源，被广泛应用于工业、交通、民用等领域。然而，由于液化天然气的生产和运输过程中，会产生大量的能量浪费和环境污染，给能源的可持续发展和环境保护带来了严峻挑战，因此液化天然气场站节能回收技术所具有的重要作用被凸显。

1 节能回收核心技术模块

液化天然气场站将天然气从气态转变为液态，并储存于储罐中，以便于运输和使用。但在液化过程中，会产生大量的热量和压缩功，导致能量浪费和环境污染，为了解决这些问题，液化天然气场站节能回收技术应运而生。液化天然气场站节能回收技术是通过能量回收系统将液化过程中产生的热量和压缩功进行回收利用，从而提高能源利用效率和降低运营成本。

1.1 液化天然气压缩机节能技术

天然气压缩机是液化天然气场站中最重要的设备之一，其耗能量占整个场站能耗的比例较大，因此采用液体冷却技术和变频调速技术等节能技术，可以有效降低天然气压缩机的能耗[1]。其中，液体冷却技术利用液体对压缩机进行冷却，可大大降低压缩机的运行温度，减少热量的散失；变频调速技术则可以根据实际需求对压缩机进行调速，以避免能量的浪费[2]。

1.2 液化天然气蒸发器节能技术

液化天然气储存于液态储罐中，需要通过蒸发器将其转变为气态，以便于使用。然而，蒸发器同样会产生大量的热量和压缩功，导致能量的浪费。针对这一问题，液化天然气场站采用了多种蒸发器节能技术，如换热器、多级蒸发器和热泵等。这些技术，可将蒸发器产生的热量和压缩功回收利用，以提高能源利用效率和降低能耗[3]。

1.3 液化天然气储罐隔热技术

由于液化天然气储存在储罐中，需要保持一定的温度和压力，而储罐的隔热性能较差，容易导致能量的散失和浪费，因此液化天然气场站需要采用高效的隔热技术，如使用真空绝热材料、泡沫塑料等，以有效隔离外界温度和储罐内部温度，减少热量的散失和能量的浪费[4]。

2 节能回收中容易出现的问题

液化天然气场站节能回收技术是一项复杂的技术，其应用需要涉及到多个环节和设备，容易出现一些技术问题。

2.1 设备故障

天然气压缩机、蒸发器、热泵等设备是液化天然气场站节能回收技术中的重要组成部分，但这些设备在长期运行过程中也容易出现故障。

2.1.1 天然气压缩机故障

天然气压缩机是天然气场站节能回收技术中的核心设备之一，主要作用是对天然气进行压缩。在运行过程中，天然气压缩机容易出现压缩机启动困难、压缩机噪声过大、压缩机排气温度过高3 种故障。其中，压缩机启动困难可能是由启动电机故障、电源电压不稳定、压缩机液体过多等[5]导致；压缩机噪声过大可能是由轴承磨损、机械部件松动、润滑油不足等导致，不仅严重影响压缩机的正常运行，还加大了天然气场站能耗；压缩机排气温度过高可能是由压缩机内部冷却不良、排气阀失效、过高的进气温度等导致，这些不仅会使压缩机排气温度过高，产生高耗能现象，还严重影响压缩机的工作效率和寿命[6]。

2.1.2 蒸发器故障

蒸发器是液化天然气场站节能回收技术中的重要设备之一，其主要作用是将液化天然气蒸发成气态。在运行过程中，蒸发器容易出现冷却效果不佳、漏气、结冰的故障。其中，蒸发器的冷却效果不佳可能是由管道堵塞、冷却水温度不稳定、水流量不足等造成，不仅严重影响液化天然气的蒸发效率，还会大量消耗能源，造成严重的能源浪费；蒸发器漏气可能是由密封不良、管道老化、温度过高等因素导致，也会对液化天然气的蒸发效率产生严重影响，甚至引起环境污染[7]；蒸发器结冰可能是水温过低、管道堵塞、冷却效果不佳等原因导致，一方面严重影响液化天然气的蒸发效率，另一方面会消耗掉大量能源造成能源浪费。

2.1.3 热泵故障

热泵是液化天然气场站节能回收技术中的重要设备之一，其主要作用是回收液化天然气的废热。在运行过程中，热泵容易出现效率低、噪声过大、制冷剂泄漏等故障。其中，热泵效率低的原因可能是制冷剂不足、循环系统泄漏、蒸发器冷凝器污垢等[8]，这些原因造成热泵无法回收液化天然气的废热，进而导致热泵效率低；热泵噪声过大的原因可能是电机故障、机械部件松动、制冷剂不足等，严重影响热泵的正常运行；热泵制冷剂泄漏的原因可能是制冷剂管道老化、接头松动、冷凝器漏水等，严重影响热泵的使用效果和安全性[9]。

2.2 运行参数异常

液化天然气场站节能回收技术中，运行参数异常，温度、压力、流量出现超出安全值的波动是常见的故障。这些参数的异常波动可能会导致设备损坏、安全隐患和能源浪费等问题。

2.2.1 温度异常波动

在液化天然气场站节能回收技术中，温度异常波动可能会导致设备过热或过冷，从而影响设备的正常运行。一般来说，温度异常波动可能是由于温度传感器的故障、管道堵塞或冷却系统失效等引起的。以液化天然气场站节能回收技术中的温度异常波动为例，如果温度传感器出现故障，可能会导致温度异常波动；如果压缩机的温度传感器出现故障，可能会导致温度过高，消耗掉大量能源，造成能源浪费，影响设备的正常运行。如，设备的正常运行温度为-160℃，但温度传感器出现故障，导致温度波动在-155℃至-165℃之间，这时就需要检查温度传感器的连接情况，发现故障及时更换[10]。

2.2.2 压力异常波动

在液化天然气场站节能回收技术中，压力异常波动可能会导致设备的损坏和安全隐患。如，在压缩机的运行过程中，压力异常波动可能会导致压缩机过载或压力容器爆炸。压力异常波动可能是压力传感器的故障、管道堵塞或阀门失效等引起，如设备的正常运行压力为10MPa，但是压力传感器出现故障，导致压力波动在8～12MPa之间，这就需要检查传感器的连接情况，发现故障及时更换。

2.2.3 流量异常波动

在液化天然气场站节能回收技术中，流量异常波动可能会导致能源浪费和设备损坏。如，在压缩机的运行过程中，流量异常波动可能会降低压缩机效率，从而影响设备的正常运行。流量异常波动可能是由流量计的故障、管道堵塞或阀门失效等原因引起，如设备的正常运行流量为1000m³/h，但流量计出现故障，导致流量波动在900～1100m³/h 之间，这就需要检查流量计的连接情况，发现故障及时更换。

2.3 环保问题

液化天然气场站节能回收运行过程中会产生包括甲烷、二氧化碳、一氧化碳等在内的大量有害废气，而这些废气如果不经过处理直接排放到大气中，会对环境造成严重污染。同时，液化天然气场站生产过程中还会产生大量的废水，其废水中含有各种有害物质，如油脂、重金属、氨氮等。另外，液化天然气场站的运行过程中还会产生一定的噪声，给周边居民的生活造成严重影响。

3 节能回收技术问题解决对策

3.1 设备故障解决对策

针对液化天然气场站节能回收技术中液化天然气压缩机、蒸发器、热泵等设备出现的故障，需要采取相应的解决措施，以确保设备的稳定运行和安全可靠。

3.1.1 天然气压缩机故障解决对策

针对压缩机启动困难的问题，可检查启动电机和电源电压是否正常，如有异常及时更换或维修；检查压缩机液体是否过多，如果过多及时排放。针对压缩机噪声过大的问题，可检查轴承是否磨损，如有磨损及时更换；检查机械部件是否松动，如有松动及时进行紧固；检查润滑油是否充足，如果不充足及时添加。

针对压缩机排气温度过高的问题，可检查压缩机内部冷却是否良好，如不良好需要进行维修或更换；检查排气阀是否失效，如果失效及时更换；检查进气温度是否过高，如果过高应及时采取相应的降温措施，提高设备运转效率、提升节能效果。

3.1.2 蒸发器故障解决对策

针对蒸发器冷却效果不佳的问题，可检查管道是否堵塞，如果堵塞及时进行清洗；检查冷却水温度是否稳定，如果不稳定及时进行调整；检查水流量是否充足，如果不充足及时增加。针对蒸发器漏气的问题，可检查密封是否良好，如不良好及时进行维修或更换；检查管道是否老化，如果老化应及时更换；检查温度是否过高，如果过高需要及时采取相应的降温措施。针对蒸发器结冰的问题，可检查水温是否过低，如果过低应及时进行调整；检查管道是否堵塞，如果堵塞应及时进行清洗；检查冷却效果是否良好，如果不良好应及时维修或更换。

3.1.3 热泵故障解决对策

针对热泵效率低的问题，可检查制冷剂是否充足，如果不充足应及时添加；检查循环系统是否泄漏，如果泄漏应及时维修或更换；检查蒸发器和冷凝器是否有污垢，如果有污垢要及时清洗。针对热泵噪声过大的问题，可检查电机是否故障，如果故障应及时进行维修或更换；检查机械部件是否松动，如果松动应及时紧固；检查制冷剂是否充足，如果不充足应及时添加。针对热泵制冷剂泄漏的问题，可检查制冷剂管道是否老化，如果老化应及时进行更换；检查接头是否松动，如果松动应立即紧固；检查冷凝器是否漏水，如果漏水应及时维修或更换。

液化天然气场站节能回收技术中的液化天然气压缩机、蒸发器、热泵等设备均需要定期进行设备维护保养，加强设备管理。