如何有效降低LNG接收站BOG蒸發(fā)量摘要節(jié)能降耗一直是企業(yè)發(fā)展的重要措施。液化天然氣接收站本身就是一個清潔能源項目，具有節(jié)省能源和減少排放的潛力。但是，應(yīng)該基于安全穩(wěn)定的生產(chǎn)進一步分析優(yōu)化設(shè)計計劃和運營計劃的合理性，并確定特定的能耗水平。實施新的節(jié)能技術(shù)和新解決方案，降低運營成本并為公司和社會實現(xiàn)互利目標(biāo)的措施。針對液化天然氣(LNG)接收站的外輸負荷周期性變化特點及峰谷電價政策對比，然而接收站的運行條件復(fù)雜多變,各設(shè)備的運行工況彼此相互耦合。本文主要從如何降低蒸發(fā)氣（BOG），減少BOG的回收所產(chǎn)生的用電能耗。從BOG壓縮機的能耗角度科學(xué)合理的節(jié)約投資和降低生產(chǎn)成本。關(guān)鍵詞：LNG接收站，蒸發(fā)氣（BOG），用電能耗，BOG壓縮機目錄TOC\o"1-3"\h\u28466第1章前言 第1章前言天然氣作為一種清潔、高效的天然氣燃料，因其在環(huán)境影響和能源效率方面的顯著特點，已成為21世紀(jì)經(jīng)濟發(fā)展的重要能源。天然氣的主要成分是甲烷，常溫下以氣態(tài)存在。產(chǎn)地往往遠離用戶，運輸主要依靠管道運輸。天然氣管道運輸往往采取點對點的形式，交易范圍有限。常壓下，用低溫天然氣制取-162℃的液化天然氣(LNG)，使天然氣以液態(tài)存在，體積減小到氣態(tài)的1/600，適合車輛、船舶運輸。因此，除了管道運輸之外，還有另一種運輸方式，使天然氣的海洋運輸和貿(mào)易成為可能。LNG接收站，蒸發(fā)器（BOG）的主要來源有：卸船時LNG進入儲罐導(dǎo)致罐內(nèi)LNG體積變化，以及環(huán)境溫度、大氣壓變化、罐內(nèi)泵電機運轉(zhuǎn)、保冷循環(huán)、槽車裝車時返回氣等外界環(huán)境的影響，以此分析BOG產(chǎn)生的主要因素，在此基礎(chǔ)上,從BOG產(chǎn)生的機理出發(fā)，對應(yīng)分析降低接收站BOG產(chǎn)生的措施，在外輸量較小的前提下，從BOG壓縮機的能耗角度科學(xué)合理的節(jié)約投資和降低生產(chǎn)成本。接收站綜合BOG回收工藝流程圖：第2章LNG接收站液化天然氣碼頭是液化天然氣產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)。隨著液化天然氣跨境貿(mào)易的發(fā)展，液化天然氣海洋運輸已經(jīng)成為液化天然氣運輸?shù)闹饕绞街弧Ｗ鳛橐夯烊粴夂Ｑ筚Q(mào)易的終端設(shè)施，接收站接收從基本負荷液化天然氣液化廠裝運的液化天然氣，并在儲存和再氣化后供應(yīng)給用戶。2.1廠區(qū)概述液化天然氣接收站不僅是液化天然氣海洋運輸?shù)慕K端，也是陸上天然氣供應(yīng)的氣源，處于液化天然氣產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵位置。液化天然氣接收站實際上是天然氣液體輸送和氣體輸送管道輸送的交叉點。液化天然氣通過海運從原產(chǎn)地運輸?shù)接脩?，然后在接收站接收和儲存，因此接收站是液化天然氣海運的陸上接收終端。液化天然氣接收站必須有大型液化天然氣船?？康母劭谠O(shè)施；擁有完整的液化天然氣接收系統(tǒng)和儲存設(shè)施。一般來說，LNG接收站有四大功能:1。海上接收液化天然氣的碼頭設(shè)施；2.接收站應(yīng)具有滿足區(qū)域供氣要求的氣化能力；3.接收站應(yīng)為區(qū)域穩(wěn)定供氣提供一定的調(diào)峰能力；4.接收站可以為實現(xiàn)天然氣戰(zhàn)略儲備提供條件。2.2接收站工藝設(shè)備LNG接收站按照對LNG儲罐蒸發(fā)氣（BOG）的處理方式不同，接收站工藝方法可以分為直接輸出和再冷凝兩種。直接輸出法就是將蒸發(fā)氣壓縮到外輸壓力后直接送至輸氣管網(wǎng)；再冷凝就是將蒸發(fā)氣壓縮到較低的壓力（通常為0.9MPag）與由LNG低壓輸送泵從LNG儲罐送出的LNG在再冷凝器中混合。由于LNG加壓后處于過冷狀態(tài)，可以使蒸發(fā)氣再冷凝，冷凝后的LNG經(jīng)LNG高壓輸送泵加壓后外輸。因此，再冷凝可以利用LNG的冷量，并減少了蒸發(fā)氣壓縮功的消耗，節(jié)省了能量，起到很好的節(jié)能減排的作用。接收站的生產(chǎn)系統(tǒng)包括：卸船系統(tǒng)、儲存系統(tǒng)、蒸發(fā)氣處系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、外輸以及計量系統(tǒng)等。卸船系統(tǒng)。LNG專用碼頭的特點是接收品種單一、數(shù)量多、船型大。碼頭上除了設(shè)有大型運輸船靠泊、停泊設(shè)施外，LNG碼頭的專用設(shè)備是卸料臂。LNG運輸船到達卸船碼頭后，通過運輸船上的輸送泵，經(jīng)過多臺卸料臂分別通過支管匯集到總管，并通過總管輸送到LNG儲罐中。LNG進入儲罐后置換出的蒸發(fā)氣，通過一根返回氣管道，經(jīng)氣相返回臂，送到運輸船的LNG儲艙中，以保持系統(tǒng)的壓力平衡。儲罐系統(tǒng)是接收站重要的生產(chǎn)系統(tǒng)，而儲罐是該系統(tǒng)的主要設(shè)備。進出儲罐的所有管線接口都在罐頂部。為了使不同密度的LNG以不同方式進入儲罐，流程上安排卸船時LNG可以從儲罐上部管口進入儲罐，也可以通過內(nèi)部插入管由底部進入儲罐。通常操作中，較重的LNG從上部進入，較輕的LNG從下部進入。同時，儲罐也可以通過LNG低壓輸送泵將儲罐內(nèi)LNG循環(huán)到上部或下部，從而有效防止分層、翻滾現(xiàn)象的產(chǎn)生。蒸發(fā)氣處理系統(tǒng)。由于外界能量的輸入，如泵的運轉(zhuǎn)、周圍環(huán)境熱量的泄入、大氣壓變化、環(huán)境影響等都會使處于極低溫的液化天然氣受熱蒸發(fā)，產(chǎn)生蒸發(fā)氣（BOG）。當(dāng)卸船作業(yè)LNG送入儲罐時造成罐內(nèi)LNG體積的變化也會加快蒸發(fā)。LNG接收站在卸船操作時產(chǎn)生的蒸發(fā)氣的量是無卸船操作時的數(shù)倍。儲罐內(nèi)的蒸發(fā)氣壓力很低，需要增壓才能進入系統(tǒng)。采用蒸發(fā)氣壓縮機將儲罐內(nèi)的蒸發(fā)氣抽出增壓后送入處理系統(tǒng)。而影響儲罐內(nèi)的蒸發(fā)氣產(chǎn)生因素有很多，越多的蒸發(fā)氣產(chǎn)生，就需要選擇一臺或臺壓縮機來運行處理，所需要的能耗也就會越高，不利于接收站的運行成本。輸送系統(tǒng)。LNG接收站輸送系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)LNG再氣化，外輸供氣。該系統(tǒng)主要包括高壓輸送和LNG氣化兩部分。一種用于正常供氣氣化，長期穩(wěn)定運行；另一種通常僅作為調(diào)峰或維修時使用，要求啟動快。外輸及計量系統(tǒng)。接收站天然氣外輸若有多條輸氣管線，可在外輸總管管匯上接出。天然氣總管上設(shè)有一套完善的壓力保護系統(tǒng)，以防輸氣管線超壓。外輸總管上設(shè)有壓力控制閥，將氣化器出口壓力控制在要求外輸壓力，以防止輸氣管線因壓力過低而造成高壓輸送泵背壓過低。計量成套設(shè)備要滿足貿(mào)易計量要求，并設(shè)有1套備用回路。2.3接收站的節(jié)能措施LNG接收站主要消耗的能源為電、水、少量燃氣和熱能，其中熱能是通過海水溫降來實現(xiàn)的。根據(jù)接收站項目的技術(shù)和特點，如何在接收站設(shè)計和建造過程更好的節(jié)能約電將作為節(jié)能降耗的重點，一般LNG接收站有幾點措施。工藝優(yōu)化，做到過程控制與工藝相匹配，利于節(jié)能。運營時，應(yīng)根據(jù)實際供氣要求設(shè)定控制模式，根據(jù)供氣量需求選擇開機臺數(shù)，利用峰—谷的電費差別，在夜間滿負荷運行對供氣管道進行加壓儲氣，白天保壓運行，以降低電費。蒸發(fā)氣（BOG）的工藝處理。蒸發(fā)氣主要是由于外界能量的輸入造成LNG蒸發(fā)產(chǎn)生的，如泵運轉(zhuǎn)、外界熱量的導(dǎo)入、大氣壓的變化、環(huán)境的影響及LNG注入儲罐時造成罐內(nèi)LNG體積的變化等。根據(jù)BOG處理方式有兩種：直接輸出法和再冷凝法。與直接壓縮外輸比較，再冷凝法既利用了LNG冷能又可節(jié)約大量的壓縮功，節(jié)能電能。氣化器的選擇。LNG接收站常用的氣化器有：開架式氣化器（ORV）、浸沒燃燒式氣化器（SCV）、中間介質(zhì)氣化器（IFV）、空氣氣化器。總體上來講，利用自然熱源的氣化器體積比較大，投資大，運行成本非常小；利用人工熱源的氣化器體積較小，投資較小，運行成本高。接收站項目通常是臨海，如果海水的水質(zhì)、水溫符合要求，從投資、運行成本、維修費用、可靠性、安全性等因素觸發(fā)，盡量選擇使用開架式海水氣化器（ORV）作為LNG氣化換熱器及備用。即可節(jié)約接收站運營能耗，同時減少尾氣排放，對環(huán)境保護及節(jié)約能源十分有利。保冷材料選擇。在LNG儲罐和低溫管道的設(shè)計中，應(yīng)采用先進的絕熱性能好的絕熱材料，以加強LNG儲罐和深冷管線的絕熱，盡量減少由于熱能輸入生成的BOG。電氣選擇。采用先進的、節(jié)能型電動機及其它電氣產(chǎn)品和高效長壽的新型光源，以減少電能消耗。采用新型節(jié)能型機泵，并進行合理選型，以提高效率、節(jié)約能源。合理選擇變壓器容量，使其運行在高效率范圍內(nèi)。暖通設(shè)備選擇。建議采用燃氣式中央空調(diào)系統(tǒng)為行政樓、消防站提供制冷、衛(wèi)生熱水，達到合理利用BOG蒸發(fā)氣資源和節(jié)約用電的目的。管道節(jié)能設(shè)計。在管道設(shè)計中，根據(jù)站址特點，盡量做到管路短、直，管徑合理，使管線能耗降到最低限度，減少了管路壓力損失，并在保證減少接收站蒸發(fā)氣量的同時，深化深冷管線的保冷厚度的設(shè)計優(yōu)化，降低投資。第3章產(chǎn)生BOG與能耗關(guān)系下圖為某LNG接收站2015年上半年的壓縮機生產(chǎn)能耗：根據(jù)上圖的月單位生產(chǎn)電耗，計算出上半年的平均單位生產(chǎn)電耗：月均單位生產(chǎn)耗能波動較大，存在較大降本增效空間。通過計算分析表明，在大型儲備站設(shè)計中不同氣源條件對應(yīng)的BOG最大生產(chǎn)量工況不同，儲備站正常運行過程中儲罐熱輸入、管線熱輸入產(chǎn)生的BOG量為穩(wěn)態(tài)量，約占BOG生成總量的71.7%-84.1%，卸船和槽車置換產(chǎn)生BOG量為動態(tài)，約占BOG生成總量的15.9%-28.3%。通過對卸船、槽車置換管理及工藝優(yōu)化，可實現(xiàn)BOG量的減少，從而降低壓縮機的能耗。第4章分析產(chǎn)生BOG原因某LNG接收站2015年1月到6月接收站設(shè)備的用電量情況進行統(tǒng)計，見以下表：1～6月設(shè)備用電統(tǒng)計表及能耗統(tǒng)計表壓縮機用電量（KWh）累計百分比（%）能耗比（KWh/T）1月51497513.145.052月56777727.625.323月75756246.946.674月84115568.406.965月64497584.856.336月5934181006.03合計3919862－36.36由上表分析可知，1月能耗與4月能耗相差較大，且1月能耗低于上半年平均能耗6.06KWh/T。4.1卸船時會產(chǎn)生大量的BOG氣體對1月份以及4月份的卸船情況進行了調(diào)查。1月及4月卸船時BOG蒸發(fā)量情況統(tǒng)計表時間01月BOG蒸發(fā)量（kg/h）04月BOG蒸發(fā)量（kg/h）2h721081334h711180986h730980128h6920794210h7410785412h72337632平均值719979871月及4月卸船時BOG蒸發(fā)量曲線圖通過上圖對卸船情況下儲罐BOG蒸發(fā)量的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)4月卸船時產(chǎn)生大量BOG蒸發(fā)量。所以有理由相信，通過對卸船時操作的分析和優(yōu)化，可以找到降低卸船期間BOG蒸發(fā)量的方法。4.2槽車熱車對BOG蒸發(fā)量的影響對1月及4月槽車熱車情況進行了調(diào)查。1月及4月槽車熱車統(tǒng)計時間熱車數(shù)量（輛）裝載總量（KG）1月107204月181080通過上表對1月及4月熱車的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)4月熱車裝載量遠大于1月熱車裝載量。針對這種情況，有理由相信，通過對槽車熱車的優(yōu)化操作，可以實現(xiàn)BOG蒸發(fā)量的減少。4.3其他原因?qū)OG蒸發(fā)量的影響除以上卸船與槽車熱車兩個原因以外，其他額外因素也會影響LNG的蒸發(fā)量，導(dǎo)致BOG增多。其中就有人為的操作失誤、LNG保冷循環(huán)溫度偏高進入儲罐出現(xiàn)閃蒸、LNG管道保冷層破裂、卸船前后BOG量波動大、儲罐液位低進貨間隔時間長、氣溫高影響儲罐壓力（該項是BOG穩(wěn)定因素，無法避免）等原因。第5章確認產(chǎn)生BOG要因通過以上分析能夠產(chǎn)生BOG的因素有很多，氣溫高影響儲罐壓力這一因素可以排除開，對于其余的因素需要逐一分析并確認。人為操作失誤，可以安排兩人，卸貨前，設(shè)置一人設(shè)置流程，一人檢查并確認流程，避免操作失誤。以下對1月—6月接卸的8艘LNG船記錄進行檢查，同時對現(xiàn)場實際操作情況進行了跟蹤調(diào)查。1月—6月LNG卸船記錄誤操作統(tǒng)計表時間1月3日1月8日1月23日2月9日3月25日4月8日5月24日6月9日確認次數(shù)21122333誤操作00000000卸貨前打通流程，卸貨前操作失誤未出現(xiàn)，操作符合規(guī)定。可以確認人為操作失誤是非要因。LNG循環(huán)溫度偏高，進入儲罐閃蒸。在卸料之前，確保進入儲罐內(nèi)的LNG溫度低于-140℃。對4月接卸LNG船前，卸料管道7組頂部溫度表進行調(diào)查分析。4月接卸LNG船前卸料管道頂部溫度統(tǒng)計表溫度（℃）TI-80102TI-80103TI-80104TI-80105TI-80106TI-80107TI-80108TI-801094月-143.5-138.0-135.6-119.5-132.9-139.7-135.9-132.0有以上統(tǒng)計表就可以發(fā)現(xiàn)，卸料管道頂部溫度基本都高于-140℃，也就是說明卸料管道內(nèi)部較比熱，熱的LNG進入儲罐會出現(xiàn)閃蒸，產(chǎn)生更多BOG。這是要因之一。LNG管道保溫層破損。現(xiàn)場巡檢發(fā)現(xiàn)LNG管道保溫層外觀正常，無冒白煙，無結(jié)霜情況。這是非要因。卸船前后，儲罐內(nèi)BOG量波動大。對4月卸船期間儲罐及BOG產(chǎn)生量情況進行統(tǒng)計分析。4月卸船時接收站儲罐壓力和BOG量可以看出，儲罐壓力在卸船前10小時(-10h)為16kPa，BOG量約8.3t/h。卸船前6小時，儲罐開始降壓，在卸船前1小時達到12kPa;該階段BOG量由8.3t/h增加到10.3t/h。之后船上BOG流入接收站儲罐，BOG量在0h左右達到16.5t/h；罐壓也隨之升高到16kPa以上。隨著卸船速度的增加，接收站向LNG船補充大量BOG，接收站的BOG量迅速下降。全速卸船階段，儲罐壓力約16.1kPa，BOG量約8.3t/h。卸船結(jié)束時，罐壓恢復(fù)到16kPa，BOG量仍是8.3t/h。確認分析可以看到，BOG在整個卸船過程中的波動極大。最小量8.3t/h，最大量16.5t/h，最大量是最小量的2倍以上。BOG高峰期即使兩臺壓縮機全開，額定處理量為18t/h。實際工況中，BOG有可能超過兩臺實際處理量，造成資源浪費，經(jīng)濟效益受損。這是要因之一。儲罐液位低進貨間隔時間長。儲罐液位應(yīng)低于6米進貨間隔時間不超過30天，上半年對3個LNG儲罐液位進行統(tǒng)計，如下表。序號液位低于6m儲罐液位低于6m時間進液時間時間差（天）1A罐2015.1.272015.1.3032C罐2015.2.102015.2.1883A罐2015.3.272015.4.14174B罐2015.4.82015.4.1465C罐2015.5.142015.5.1956B罐2015.6.112015.6.2097A罐2015.7.22015.7.1513從上表可以看到，2015年上半年，儲罐出貨、進液安排合理，在LNG儲罐液位低于6m時，儲罐進貨間隔時間均低于30天。這是非要因。槽車熱車對BOG的影響。槽車為熱車裝車期間，產(chǎn)生的返回BOG量大。冷態(tài)槽車裝車期間BOG量介于0~200KG，而熱車BOG蒸發(fā)量遠大于200KG，現(xiàn)對3月1日~3月7日七天熱車裝車前后數(shù)據(jù)分析如下：時間項目質(zhì)量(T)1234567裝車前21.222.622.723.121.521.322.2裝車后40.542.341.94240.840.941.5前后差值19.319.719.218.919.319.619.3預(yù)設(shè)量20202020202020BOG產(chǎn)生量0.70.30.81.10.70.40.77輛槽車BOG產(chǎn)生最小量為0.3T，大于標(biāo)準(zhǔn)要求0.2T。這是要因之一。由上述的分析，可以確認某LNG接收站這半年里產(chǎn)生BOG的主要因素有：槽車熱車對BOG的影響、卸船時會產(chǎn)生大量BOG氣體、卸料管道的保冷循環(huán)、儲罐內(nèi)BOG量的波動，通過優(yōu)化操作是可以實現(xiàn)降低BOG的蒸發(fā)量，從而減少運行能耗。第6章制定優(yōu)化操作對于卸船時會產(chǎn)生大量的BOG、碼頭保冷循環(huán)會產(chǎn)生較多BOG、充裝槽車熱車會產(chǎn)生大量BOG、儲罐內(nèi)BOG量不穩(wěn)定這些主要因素，制定了優(yōu)化操作計劃并實施。卸船時會產(chǎn)生大量的BOG?？梢韵葘⑿读瞎艿纼?nèi)的熱LNG排出，減少在卸料過程中卸料管會產(chǎn)生大量的BOG氣體。具體操作在開始卸料前4小時給儲罐上下進液閥門10%的開度，將卸料管道內(nèi)的熱LNG緩慢排放到儲罐里面，盡量使管道內(nèi)各LNG測溫度點頂部溫度均處于-145℃以下。碼頭保冷循環(huán)會產(chǎn)生較多BOG?？梢蚤_啟間斷碼頭保冷循環(huán)，減少熱傳入及LNG在管道內(nèi)摩擦產(chǎn)生的BOG。間斷開啟碼頭保冷循環(huán)閥，在任意間斷3小時內(nèi)對管道進行1小時保冷，每天開啟約8小時。槽車熱車對產(chǎn)生BOG的影響。對槽車進行嚴(yán)格的裝車前安全檢查，禁止兩天未進行充裝作業(yè)的熱車進入廠區(qū)進行充裝。在槽車充裝的過程中，若發(fā)現(xiàn)槽車罐體壓力異常升高且沒有下降趨勢，則停止裝車。熱車前往其他站點由液氮預(yù)冷完成后再回接收站裝車。儲罐內(nèi)BOG量不穩(wěn)定。首先假定其它因素維持不變，只考慮改變儲罐操作壓力，來提高BOG量的穩(wěn)定性，如下圖。圖中0—14h卸船，1.5—13h為全速卸船(12000m3/h)階段。在全速卸船階段，將儲罐壓力保持在16.0kPa，在此壓力下，BOG總量為8.69t/h，開啟一臺BOG壓縮機。14—87h屬于非卸船狀態(tài)，雖然漏熱產(chǎn)生的BOG只有8.3t/h，但將壓縮機的處理量仍保持8.69t/h不變，儲罐壓力持續(xù)下降，79h降低到10.85kPa。之后調(diào)整處理量為8.3t/h，儲罐壓力維持10.85kPa不變。新一輪的卸船開始時，儲罐壓力迅速上升，最高時可達19.8kPa，罐內(nèi)液體成為過冷液體，可將船上來的BOG冷凝。在此過程中，BOG量由8.3t/h升高到8.69t/h。新一輪卸船達到全速時，罐壓降至16.0kPa，BOG量仍為8.69t/h，整個過程只需開啟一臺壓縮機，能實現(xiàn)BOG蒸發(fā)量降低這一小目標(biāo)。第7章結(jié)論通過分析證明，針對卸船作業(yè)、碼頭保冷循環(huán)、槽車熱車作業(yè)以及卸船前后，儲罐內(nèi)BOG量不穩(wěn)定進行優(yōu)化操作是可以實現(xiàn)降低BOG的產(chǎn)生量，降低BOG的產(chǎn)生，即間接降低BOG壓縮機的運行時間，實現(xiàn)節(jié)能減排，從而可以使LNG接收站的運營成本大大降低。同時也符合現(xiàn)代企業(yè)一直提倡的降本增效的制度，有益于利潤的提高。為此，可以做一些鞏固措施：1、指定中控人員進行來船前管道LNG置換、間斷碼頭保冷以及來船前儲罐降壓，責(zé)任分包，細化工作，避免操作遺忘。2、增加保冷循環(huán)進行時間表，直觀查看每天保冷循環(huán)時間，便于分析保冷循環(huán)時間與產(chǎn)生BOG量的關(guān)系，進一步優(yōu)化操作。3、加強對槽車充裝人員工作的檢查與考核，避免出現(xiàn)熱車裝車。在LNG接收站運營成本方面，除了防止產(chǎn)生大量蒸發(fā)氣（BOG）減少能耗以外，也有其他很多降低運營成本方法。例如，采取節(jié)能措施，提高低壓泵、高壓泵和海水泵的運行效率，盡量使泵在額定流量范圍運行；適當(dāng)使用少葉輪的泵，功率降低也可到達節(jié)能效果；或者使用一些變頻泵都可以。在氮氣利用方面也可以降低運營成本，氮氣系統(tǒng)是接收站重要輔助系統(tǒng)之一，承擔(dān)著接收站吹掃、置換、氮氣密封等任務(wù)。通常接收站典型氮氣系統(tǒng)為現(xiàn)場制氮方式為主，外購液氮氣化為輔的供氣方式。LNG接收站日常用氣氮氣用戶主要為設(shè)備的氮氣密封、維持設(shè)施的壓力等，此時氮氣用量