蒸發(fā)氣回收利用技術(shù)對液化天然氣接收站的影響

隨著國外貿(mào)易逐漸成為世界價值鏈的主要手段，lng貿(mào)易站在相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈中的地位日益突出。目前，我國已建成20余座LNG接收站1lng接收站與天然氣輸送LNG接收站的主要功能包括接收海外的LNG運輸船、儲存、再氣化以及將LNG輸送至用戶。因此，LNG接收站既是LNG遠(yuǎn)洋運輸?shù)慕K端，又是陸上天然氣源頭，是天然氣輸送的關(guān)鍵點。LNG接收站包括卸船、儲存、再氣化外輸、蒸發(fā)氣回收、燃料和火炬等系統(tǒng)。1.1剛性卸料臂在實際工程中的應(yīng)用當(dāng)運輸船與岸上建立聯(lián)系后，LNG卸船系統(tǒng)連接LNG卸料臂等設(shè)施開始卸載工作，系統(tǒng)實物圖如圖1所示。其中，卸料臂作為該系統(tǒng)的重要設(shè)備，一般選擇技術(shù)成熟、可靠性好的剛性卸料臂。目前，國內(nèi)外已有300多套卸料臂用于實際工程。我國LNG卸料臂主要依靠進口，國產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)尚需進一步驗證。1.2lc存儲系統(tǒng)LNG儲存系統(tǒng)主要由儲罐、低壓潛液泵等組成，如圖2所示。其中，儲罐材料常采用在低溫條件下仍具有良好金屬性能的9%Ni鋼材料1.3輸送泵和氣化器LNG再氣化外輸系統(tǒng)主要包括高壓輸送泵、LNG氣化器等設(shè)備。LNG高壓輸送泵類似LNG儲存子系統(tǒng)中的低壓潛液泵，但是其揚程和輸出壓力遠(yuǎn)大于低壓潛液泵，主要用于將LNG輸送至氣化器。氣化器主要分為開架式氣化器、中間介質(zhì)式氣化器以及浸沒燃燒式氣化器。該系統(tǒng)主要起到調(diào)節(jié)天然氣輸出量的作用。1.4bog壓縮機系統(tǒng)組成蒸發(fā)氣回收系統(tǒng)主要包括蒸發(fā)氣壓縮機和再冷凝器等設(shè)備。作為系統(tǒng)的核心，BOG壓縮機通常采用往復(fù)活塞式壓縮機，主要由氣缸、活塞桿壓蓋、活塞桿、活塞、導(dǎo)向軸承、十字頭、連桿、曲軸、驅(qū)動端、非驅(qū)動端以及曲柄機構(gòu)等組成1.5自動啟動和操作燃料系統(tǒng)主要為系統(tǒng)能耗設(shè)備供能，如浸沒燃燒式氣化器。此外，燃料系統(tǒng)配備溫度監(jiān)視、液位監(jiān)視以及壓力監(jiān)視等系統(tǒng)，會根據(jù)出口溫度在手動啟動和自動啟動兩種操作方式之間切換，以保證系統(tǒng)安全。1.6緊急應(yīng)對系統(tǒng)運行火炬系統(tǒng)往往在非正常操作與故障工況下，作為緊急處理系統(tǒng)投入運行，一般針對無保護系統(tǒng)的接收站。在超壓工況下，將部分氣體或液體投入火炬燃燒，以達到泄壓的目的。2卸料、氣化及輸出接收站基本工藝流程，如圖3所示。陸上卸料臂將運輸船上LNG進行卸料，并通過管道送至儲罐。罐中的LNG分別經(jīng)過低壓泵與高壓泵加壓后進入氣化器，并輸出至下游管網(wǎng)。此外，針對LNG氣化產(chǎn)生的BOG，接收站配備了BOG回收工藝流程。3回收處理為了提高系統(tǒng)安全性與經(jīng)濟性，BOG需要進行回收處理。當(dāng)下主流的BOG回收技術(shù)包括直接壓縮回收、再液化回收、壓縮與再液化結(jié)合回收、氮膨脹制冷回收以及混合冷劑液化回收等技術(shù)。3.1bog壓縮機與lng泵BOG直接壓縮技術(shù)利用壓縮機直接將蒸發(fā)氣加壓送至外輸管網(wǎng)。其中，BOG壓縮機與LNG泵為該技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備。該技術(shù)的優(yōu)勢在于流程簡單，但隨著接收站容量的增加，壓縮機需處理的BOG量過多，導(dǎo)致回收過程能耗大幅度提高。因此，該技術(shù)不適用于大規(guī)模的LNG接收站。3.2lng冷回收技術(shù)再液化回收原理為蒸發(fā)氣經(jīng)壓縮機加壓后輸送至再冷凝器，并經(jīng)過低溫LNG進行冷卻。液化后的天然氣通過升壓泵和氣化器輸出。該技術(shù)能夠利用LNG自身的冷凝性進行液化回收，耗能低，但回收效果依賴儲罐LNG的輸出。當(dāng)LNG存在輸出故障時，BOG的回收效果將大打折扣。3.3通過壓縮和再萃取回收該技術(shù)通過綜合BOG直接壓縮技術(shù)與再液化回收技術(shù)，形成當(dāng)下LNG接收站的主流回收工藝3.4氮氣回收流程除利用系統(tǒng)本身的低溫LNG進行BOG液化外，還可采用其他介質(zhì)進行低溫冷卻。常見的方法為利用液氮進行低溫冷卻的氮膨脹制冷回收。典型的工藝流程為先將氮氣壓縮升壓，輸入BOG回收流程，氮氣依次經(jīng)過冷卻換熱與再膨脹得到低溫氮氣，然后低溫氮氣通過換熱設(shè)備與BOG進行換熱使BOG液化回收BOG；而氮氣恢復(fù)至初始態(tài)還可以實現(xiàn)循環(huán)利用。為增強回收效果，逐漸形成了氮雙級、氮三級膨脹制冷回收技術(shù)。通過將氮氣多次壓縮、膨脹得到溫度更低的冷卻劑，可增強BOG回收效果。該技術(shù)的優(yōu)勢在于氮氣作為制冷劑操作安全，制取方便，技術(shù)成熟，缺點在于工藝流程復(fù)雜，占地面積較大。3.5其他冷卻劑回收工藝與氮膨脹制冷回收類似，混合冷劑液化同樣利用其他冷卻劑進行BOG液化，其回收工藝由階式制冷發(fā)展而來。將階式工藝的純組分替換為含有碳?xì)浠衔锱cN4lng接收站的bog回收工藝的發(fā)展方向我國LNG接收站的BOG回收技術(shù)主要經(jīng)歷了再液化技術(shù)到直接壓縮與再液化相結(jié)合回收的轉(zhuǎn)變。后者對BOG生成波動具有較強的魯棒性，具有可降低BOG壓縮機耗能、合理利用LNG冷能等特點，符合當(dāng)下節(jié)能減排的要求。當(dāng)下回收工藝的選擇需要考慮安全、環(huán)保等指標(biāo)，根據(jù)每種技術(shù)的特點，綜合BOG生成量、LNG外輸量、投資回收期以及系統(tǒng)占地等具體因素進行選擇，以達到最合適的效果。未來LNG接收站的BOG回收技術(shù)的發(fā)展方向為最大BOG回收率和最小能耗。具體可以分為以下幾個方向：（1）多