唐山LNG接收站海水泵运行优化方案研究

海水泵是LNG接收站夏季运行的重要设备,海水泵耗电量直接影响接收站的运行成本,应在保证工况的情况下尽量降低其能耗。通过介绍变频原理及计算方法,并根据实测经验对海水变频泵与工频泵的运行工况运行,对前后两种参数进行分析,对比能耗高低。提出针对对此类工况的海水泵运行的相关工艺操作优化建议,最后对测试结果的影响因素进行探讨,可为以后该类海水泵优化测试提供参考。     

LNG接收站开架式气化器在高含沙海水工况下使用的探讨

开架式气化器(Open Rack Vaporizers,简称ORV)是LNG接收站中的关键设备,它以海水为热源气化LNG.ORV对海水的含沙量有一定的要求,文章针对江苏LNG接收站中开架式气化器在高含沙海水工况下的使用情况,根据海水中含沙量和粒径分布特点,分析了海水过滤的可行性,同时在对ORV表面Al-Zn金属涂层的磨损特性进行分析的基础上,推算了海水过滤前后Al-Zn合金涂层的使用寿命.     

LNG接收站高压泵及高压管道系统压力等级优化研究

以某LNG(液化天然气)接收站为例,介绍了LNG接收站各运行工况下的物料平衡计算、高压泵扬程计算及高压系统压力等级确定的过程,并对影响高压泵扬程及管道压力等级的关键因素进行了分析。该LNG接收站为分期建设,一期工程建设规模3.0 Mt/a,远期工程建设规模10.0 Mt/a。物料平衡计算采用PORⅡ9.4软件得到各工况下LNG物理性质参数,用作高压泵扬程计算中的输入数据。通过优化高压泵运行工况选取原则,结合泵实际运行性能曲线,实现了高压泵扬程计算及压力等级选择的优化。优化后,一期+远期工程高压泵能耗最高可节约7.4%,并降低了高压泵出口管道及设备的设计压力及阀门磅级。     

LNG接收站气化外输单位能耗计算

由于气化外输单位能耗不仅是LNG接收站重要运行指标,也是节能研究的基础,因此展开了接收站气化外输单位能耗的研究。首先,介绍了气化外输涉及的工艺和设备,然后计算了低压泵、高压泵、海水泵等耗电设备的电功率,并求得火炬长明灯和SCV的气耗。之后,求得夏季以ORV作为气化器最小外输工况,气化外输1t天然气,单位能耗为4.625kgce/t(1kgce的热值为20938kJ);冬季以SCV作为气化器最大外输工况的单位能耗为25.83kgce/t。对比发现,运行SCV的单位能耗远大于运行ORV。最后,通过计算机编程确定外输天然气流量与单位能耗对应数据,并作出关系曲线,找到气化外输最低单位能耗为1.946kgce/t,与之对应的外输天然气流量为690t/h。同时发现,从整体考虑,随着外输天然气流量的增加,单位能耗呈下降趋势,但增加运行设备的瞬间,单位能耗则会反向快速增加。     

LNG接收站最大/最小外输量的确定方法——以浙江LNG接收站为例

〗LNG接收站的最大/最小外输量是其最重要的生产运行参数,最大外输量的确定应保证白天满足天然气管网最高峰时的用气需求,而最小外输量的确定则仅保证满足LNG接收站最低运行条件即可。为此,分析了罐内低压泵、再冷凝器、高压泵及气化器这4类设备的运行能力对确定LNG接收站最大/最小外输量的影响,明确了LNG接收站最小外输量的确定分允许火炬燃烧及不允许火炬燃烧2种计算工况：①在允许火炬燃烧并保证全厂各有1台主工艺设备运转的前提下,决定LNG接收站最小外输量的关键设备为高压泵的最小流量;②在不允许火炬燃烧并保证全厂各有1台主工艺设备运转的前提下,决定LNG接收站最小外输量的关键设备为冷凝BOG需要的LNG量。据此,得出浙江LNG接收站最大外输量为950 000 m³/h;在允许火炬燃烧的情况下,其最小外输量为75 331 m³/h;在不允许火炬燃烧的情况下,其最小外输量为302 601 m³/h。     

不同工况下开架式气化器最小海水流量计算

由于液化天然气(LNG)流量、压力、温度、组分和海水温度的不同,开架式气化器(ORV)所需的海水流量也不一样,普遍产生能耗过剩现象。为了确定所需最小海水流量:以ORV性能曲线为基础,确定其机械限定LNG流量,并通过1stOpt软件采用多元非线性拟合找到特定条件时,不同LNG流量、压力和海水温度下所需最小海水流量的函数式;由BWRS方程计算特定条件及实际参数下ORV入口LNG、出口天然气(NG)的焓值,再由能量守恒原则得到实际所需最小海水流量;通过计算机编程设计出计算软件。为了验证计算精度,通过性能曲线数据、Apsen_Plus软件及能量守恒式计算出实际工况对应的理论最小海水流量;将理论海水流量与软件计算值对比求出相对误差。结果证明:最大相对误差小于3%,能较好地计算所需最小海水流量,为ORV优化、节能运行,海水泵选型、变频提供了一定的理论参考。     

LNG接收站发热量调整方案研究

为实现LNG接收站外输气与山东省天然气管网的燃气互换,提出了采用注入液氮的方式进行发热量调整。通过对比分析,将注氮口设计在高压外输泵出口管线上,该方案与加注氮气方式相比成本更低、功耗更小;然后采用PROII分别模拟计算出3种限制工况下燃气的高位发热量与沃泊指数,确定高压泵出口管道液氮注入比例范围为6.45~7.52tLN2/100tLNG;最后,以接收站年外输量100×104 t为基础,给出了整个发热量调整方案需新增的主要设备及其相关参数。可为LNG接收站发热量调整方案的设计提供借鉴与参考。     

基于Aspen Hysys的LNG接收站卸料工艺模拟

为降低LNG接收站卸船工艺产生的功耗,分析了接收站的功耗来源,归纳出影响接收站功耗的五个主要因素:保冷循环流量、支路流量、环境温度、卸船周期、卸船温度。使用HYSYS软件建立卸料工艺系统动态仿真模型,在给定工况下对LNG接收站卸船过程进行模拟,计算接收站总功耗,得出各工况下的最优操作变量,最后以接收站实际生产工况为例,验证模拟研究方法的可行性。     

大型LNG工厂能耗分析及节能措施

为了研究大型LNG工厂能耗组成,系统分析能耗情况并提出合理节能措施。结合GB/T50441-2016《石油化工设计能耗计算标准》,运用某大型LNG工厂性能考核期间连续运转数据进行核算,再利用层次分析法科学分析,最后提出节能降耗措施。研究表明,某大型工厂的主要用能为电能,在相同处理规模下降低工厂的用电量是节能的关键。单位能耗随日处理量的增大而减小,工厂在高负荷运行下较优,满载生产情况下最为节能。因此,协调充足的原料气气源,保持销售渠道畅通,进行高负荷生产有利于降低单位产品的运行成本。     

LNG接收站高压外输泵异响故障分析

某LNG接收站运行不到2 a,1台高压外输泵运行过程中出现异响、振动烈度增大,严重影响到生产安全。为解决该问题,建立了故障树,分析故障可能来自泵本体结构、泵体紧固件、汽蚀、部件磨损、工艺匹配性以及泵筒是否憋压这6个方面。通过逐一排查,认为异响是由泵零部件磨损造成的可能性最大。进一步对泵振动信号进行了频谱分析以验证所作的判断,发现故障发生时3倍频、2倍频、基频及以下能量明显增大,符合泵零部件磨损故障特征。解体发现泵口环、扩散器、泵轴等磨损严重,其根本原因是由于泵入口过滤器选型不当导致。     

LNG接收站在海水低温条件下的ORV节能运行技术

为了保证海水温度不影响LNG接收站开架式气化器(ORV)气化的LNG额定流量,ORV设计文件要求当海水温度低于5.5℃时,不得运行ORV,需改用浸没燃烧式气化器(SCV);但由于SCV运行成本远远高于ORV,因此,如何在海水温度低于5.5℃时仍然能运行ORV便成了研究的重点。在海水低温条件下运行ORV的关键是确定ORV最小海水流量和最大LNG流量。因此,首先以ORV性能曲线为基础,确定其机械限定LNG流量和特定条件下ORV入口海水温度在2.5~5.5℃范围内的固有性能曲线,然后通过实验获得特定条件下入口海水温度在1.0~2.5℃范围内的试验性能曲线,进而分段建立特定条件下入口海水温度、LNG入口压力、最大LNG流量与最小海水流量间的计算模型,并由1st Opt软件采用多元非线性拟合确定模型系数,最后由能量守恒定律求解实际运行中的ORV最小海水流量和最大LNG流量,同时设计出了计算软件。实际运行结果表明该软件计算的最大相对误差仅为0.94%。在中国石油大连液化天然气有限公司LNG接收站的实际应用效果表明:在2012—2013年间,海水低温下ORV节能运行技术为该LNG接收站节约气化成本5 982万元。     

LNG接收站BOG气体回收工艺改进与能耗分析

对LNG(液化天然气)接收站BOG(蒸发气)气体主要的两种不同回收方式,即再冷凝工艺和直接压缩工艺进行了能耗分析,指出再冷凝工艺更为节能;以进一步节省工艺能耗为目的,对现有BOG再冷凝工艺进行了优化。运用ASPEN流程模拟软件对BOG压缩机进出口压力、BOG温度及物料比等影响BOG再冷凝工艺能耗的运行参数的分析,提出了利用高压LNG对增压后的BOG进行预冷,降低物料比从而降低BOG压缩机能耗的工艺流程。优化后的BOG再冷凝工艺节能效果显著,较原工艺可节约BOG压缩机能量消耗31.4%。     

LNG接收站次氯酸钠投加量确定及产生装置选择

LNG接收站通常采用海水作为气化LNG的热媒,但实际运行中,却存在海洋微生物滋生、附着管道及设备的风险。因此,LNG接收站通常会在海水取水口处投加次氯酸钠(NaClO),但NaClO投加量及产生装置却是其必须考虑的问题。首先,分析了投加量的影响因素及评价标准,并以大连LNG接收站为例说明投加量的具体确定方法;其次,分析了电解海水制NaClO装置及NaClO溶液直接投加装置,并计算了二者的运行成本;最后,就两种装置的优劣进行对比分析。结果显示,电解海水制NaClO装置具有运行成本低、NaClO即产即用的优点;而NaClO溶液直接投加装置则具有前期投资费用低、装置简单和建造面积小的优点。     

LNG成套装置换热器关键技术分析

换热器是LNG成套装置的关键部件,汽化器和主低温换热器在LNG接收站和液化装置中扮演了重要的角色。为此,从结构、材料、传热与流动3个方面分析了开架式汽化器、带有中间介质的汽化器以及缠绕管式换热器3种典型的汽化器的关键技术,并结合工艺流程分析了缠绕管式换热器、板翅式换热器作为LNG液化装置主低温换热器的特点,最后对大型LNG成套装置中汽化器和主低温换热器实现国产化提出了如下建议：①加强基础研究;②立足全国的技术能力,对汽化器和MCHE的材料进行拓展研究,对其承压特性、表面特性、加工特性进行深入研究;③全面提高汽化器和MCHE的制造工艺技术及大型化生产能力;公正、客观、科学地选择与接收站以及液化工厂相适应的换热器;④对进口换热器的实际运行进行全面跟踪,开展基于风险与寿命的LNG成套装置换热器设计与制造的研究工作。     

LNG接收站冷能用于轻烃回收工艺

近几年,随着大型LNG接收站的快速发展,LNG冷能利用的研究也日益迫切。利用LNG冷能回收其中高附加值的C+2轻烃则是一种有效的方式。提出了一种利用LNG冷能回收轻烃的改进流程,利用脱甲烷塔进料为脱乙烷塔塔顶冷凝器提供冷量,得到液态乙烷和C+3,方便产品的储运。以国内某LNG接收站的富气为例,模拟计算得到:该流程中C+3收率可达97.5%,乙烷回收率可达95.78%。对装置的经济性进行了分析,结果表明,使用该流程进行轻烃回收效益显著。并提出了LNG冷能用于轻烃回收工艺中冷能利用率的计算方法,得到单独采用该流程的冷能利用率为38.93%。针对LNG组分、温度等参数进行了敏感性分析,考察对C+3收率、乙烷回收率及能耗的影响,可以为接收站的优化运行提供指导。     

LNG接收站BOG管网进液危害分析及应对措施

在LNG接收站开车、运行过程中,BOG管网进液可能导致BOG再冷凝系统停车、LNG储罐超压损坏、火炬火雨等严重后果。对LNG接收站BOG管网的潜在进液点进行了分析,讨论了进液危害及应对措施,并从设计、操作管理等方面提出优化措施,为LNG接收站工程设计、开车预冷、运维等提供参考和实践指导。     

多台LNG高压泵联动运行的优化与改进

随着我国LNG进口量的不断增加,国内部分大型LNG接收站已开始进行扩建以提高气化外输能力,如何保证新增设备尤其是高压泵的可靠运行以达到预期的效率和产能,便成为LNG接收站重要的研究课题。为此,基于中石油唐山LNG接收站二期工程投产成功运行4年的数据资料,梳理了多台高压泵并联运行出现的相关问题,并根据设计数据、管道布置和联锁保护逻辑,分析了上述问题产生的原因,明确了影响多台高压泵之间流量分配的主要因素,提出了相关操作方式和工艺流程的优化改进措施。研究结果表明:①入出口总管π形弯是导致部分高压泵出现抽液、排液困难的原因;②出口阀开度是影响流量分配骤然变化的重要因素;③高压输出总管LNG倒流是高压泵出口流量被抢占的直接原因;④高压泵泵井与再冷凝器气相空间连通是导致高压泵泵井液位波动的主要原因;⑤提出了优先启动高压输出总管远端高压泵、将高压泵出口阀开度控制在较高水平、投用泵井放空至储罐工艺流程以规避BOG堆积泵井风险、定期检查高压泵出口止回阀的工作状态等4点运行优化措施建议。结论认为,所提出的优化方法可行有效,保证了唐山LNG接收站4 200×10~4 m~3/d的最大气化能力,为LNG接收站扩建工程及新增接收站提供了借鉴。