(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.