LNG接收站保冷优化研究

LNG接收站保冷优化研究

巩志超

（中石油江苏液化天然气有限公司，江苏南通，226000）

摘要：简要介绍了LNG接收站的工艺流程，在对接收站保冷进行分类的基础上，提出了保冷优化方法，通过分析保冷优化实施数据，计算保冷优化措施达到的效益指标，验证了通过该保冷量优化方法可以达到节能降耗的效果。

关键词：接收站；保冷；优化；研究

随着天然气消费量的持续增长，国内LNG（Liquefied Natural Gas，液化天然气）接收站迎来了一个蓬勃发展期，规划了一大批新建、扩建项目[1]。研究LNG接收站的保冷量优化，有助于提质增效，达到节能降耗的目的，可以为后续接收站提供借鉴和参考经验。

1接收站工艺流程

LNG接收站是用于接卸、储存、输送LNG的站场，其典型工艺流程如图1所示，主要包括卸料单元、储存单元、加压单元、气化单元、BOG（Boil Off Gas，蒸发气）处理单元以及装车单元等组成[2]。

图1 接收站典型工艺流程

2接收站的保冷

LNG接收站是一个超低温封闭运行的系统，一旦投产运行之后就要一直保持LNG在系统内循环流动，使整个低温系统保持冷态，防止系统反复冷却复温，造成设备和管线在热应力作用下损坏，同时备用设备及相关管线保持冷态可以随时投入使用。接收站的保冷主要有：非卸料期间保持卸料管线处于冷态的保冷；保持备用设备及相关管线处于冷态的保冷；防止主要管线盲端回温的保冷。根据压力的高低可以将LNG接收站的保冷分为低压端保冷和高压端保冷。

2.1低压端保冷管线

（1）非卸船工况下储罐进料管线

（2）备用低压泵出口及回流管线

（3）运行低压泵回流管线

（4）低压输出总管

（5）备用高压泵出口及回流管线

（6）槽车站

2.2高压端保冷管线

（1）运行高压泵回流管线

（2）高压输出总管

（3）高压返回总管

（4）冷能利用

3保冷优化研究

3.1保冷优化的实施方法

（1）根据管线表面温度计示数，调节保冷阀门，确保低压端管线上下表面温度不高于-150℃，高压端上下表面温度不高于-140℃。

（2）在外输量稳定、槽车装车结束、低压总管调至1.05MPa前提下可以对保冷阀位进行调整，调整保冷阀门时，需记录调整日期、调整时间、初始开度、调整后开度、该管线调整前后温度变化、调整前后低压端、高压端的保冷量及外输量。

（3）设备隔离维修后，需把保冷阀恢复至表格中记录的开度并对温度加强监控。

3.2保冷优化的实施过程

（1）梳理全站保冷阀门

通过查看PID（Piping and Instrument Diagram，工艺管道及仪表流程图）和现场定位确认，梳理出全站共113个保冷阀门，形成保冷阀门清单。

（2）调整保冷阀门，优化保冷量

不定期调整保冷阀门开度，优化保冷量。2022年6月1日~2022年12月15日共计对保冷阀门进行4次系统性调整及十余次个别调整。

1）第一次调整：主要调整5#及6#储罐低压泵及部分高压泵的保冷。低压端保冷量由130t/h优化调整至114t/h，保冷量减小16t/h。高压端保冷量未有明显变化。

2）第二次调整：主要调整3#及6#储罐低压泵的保冷。低压端保冷量由155t/h优化调整至137t/h，保冷量减小18t/h。

3）第三次调整：主要调整1-6#储罐卸料管线及低压泵的保冷。低压端保冷量由126t/h优化调整到106t/h，保冷量减少20t/h。

4）第四次调整：经过前期一段时间的实施，发现一些问题。第一，保冷量受到诸多因素影响，如运行设备数量不同、设备切换、是否接船等，保冷量都会发生较大波动。第二，全厂保冷阀门数量众多，共计100多个，毫无规律的调整工作量很大。通过总结前期经验以及对面临的问题进行分析，改变了项目实施的思路。针对问题一，设定了对保冷量的合理预期（低压端130t/h，高压端40t/h），当保冷量超过预期值，则进行保冷量的优化调整，当保冷量在预期值以下波动时，不进行调整。针对问题二，考虑到每台低压泵有三个保冷阀，统一两个保冷阀门开度，只调整一个保冷阀，则工作量会相对减小并形成一定规律。回流管线的保冷阀如果开度过大，泵运行时从此处浪费较大，同时保证泵不运行时回流管线有足够保冷，统一设置所有低压泵回流管线保冷阀开度1/3圈，而出口单向阀旁路统一设置为1圈，现在只需调整出口阀的旁路即可。根据上述思路，对全站所有保冷阀门开度再次进行了优化调整。低压端保冷量由115t/h优化调整到90t/h，保冷量减少25t/h。高压端保冷量未有明显变化。

5）个别调整：针对个别温度回升较大的的保冷阀进行调整。尤其是对储罐进料管线保冷进行了多次调整，现在仍然存在卸船期间卸料管线压力低，非进料储罐保冷量不足导致温度回升现象。

（3）形成《全厂保冷阀位设定一览表》

经过上述的系统性调整和个别调整后，基本形成《全厂保冷阀位设定一览表》，可供后续保冷阀门设定提供参考。

3.3保冷优化的效益核算

（1）保冷量

低压端保冷量=低压泵输出总量-高压泵输出总量

高压端保冷量=高压泵输出总量-外输总量

（2）效益核算

该项目的效益指标为通过保冷量优化降低保冷能耗所节省的电费。

不考虑两次调整间隔期内的保冷量波动，假定每次调整的保冷优化量在两次调整的间隔期内是延续的，以每次调整后的保冷优化量和两次调整的时间间隔为基础，进行效益核算。效益指标计算公式如下：

其中：——节省的电费，元

——低压端第i次调整前保冷量，t/h

——低压端第i次调整后保冷量，t/h

——低压端第i次调整后至下次调整的持续时间，h

——高压端第j次调整前保冷量，t/h

——高压端第j次调整后保冷量，t/h

——高压端第j次调整后至下次调整的持续时间，h

——低压泵200t/h运行时平均功率，取250kW

——高压泵200t/h运行时平均功率，取1800kW

——电费单价，元/千瓦时

通过效益核算公式对上述保冷优化实施过程进行效益计算得到2022年6月1日~2022年12月15日共节约电费7.5万元。

4结束语

通过实施保冷量优化，全年可节省保冷成本15万余元，达到了提质增效和节能降耗的效果，具有很好的经济效益，在双碳目标下[4]值得持续实施和推广应用。

参考文献

[1]韦振兴,龚翔.LNG行业发展现状分析与对策建议[J].中国石油和化工标准与质量,2022,42(12):136-138.

[2]苏黎明,王攀胜,谷学山.浅谈LNG接收站工艺设备布置与配管[J].石化技术,2022,29(05):9-11.

[3]王洪昌.接收站LNG高压外输泵工艺设计要点分析[J].山东化工,2022,51(10):181-182+189.