LNG接收站冬季气化器联运方案

彭超 刘筠竹

中石油京唐液化天然气有限公司 北京通州 101100

一、背景叙述

唐山LNG项目气化外输系统配置了两种气化器，开架式气化器（以下简称ORV）和浸没燃烧式气化器（以下简称SCV）。ORV以自然海水作为换热媒介，能耗主要为海水泵用电，运行成本较低，额定能力下的使用限制为海水温度需高于9℃；SCV通过燃烧天然气加热水浴，进而使水浴盘管中的LNG气化，能耗包括燃料天然气（以下简称NG）、SCV鼓风机等设备用电，运行成本较高，全年均可使用。

按设计要求，为保证气化器出口温度不低于4℃，ORV在一年中有四个月不能使用，届时启用SCV进行代替，使冬季的运行成本大大增加。

二、优化思路

根据设备的能耗需求和目前市场的用电、用气价格，用气成本远高于用电成本，所以，在保证安全运行的前提下，通过工艺调整来减少NG的消耗是优化运行、节约成本的有效手段。

在冬季，我们可以采用ORV和SCV联合运行方案，通过降低ORV的气化量来增加其运行时间，从而减少SCV运行消耗的NG量，同时由于SCV出口的NG温度较高（10～15℃），可以补偿ORV出口的低温NG，使外输总管的NG温度达到要求。

三、方案详述

1.方案前提

根据2013年底至2014年初运行情况，当海水日平均温度在1℃左右时，每台ORV可以处理30t/h的LNG，管板结冰高度可控制在1.0-1.5m，NG出口温度为0.6-0.8℃，运行情况良好；当海水温度低于1℃时，ORV换热效率较低，相对成本较高，不建议启用。所以在海水温度不低于1℃时，可以考虑采用两种气化器联运方案。

2.耗能说明

ORV的运行耗电主要为海水泵。每台ORV运行需配合一台小海水泵在额定功率（900kw）运行，或两台ORV运行配合一台大海水泵在额定功率（1800kw）运行。

SCV运行的相关设备耗电量见表1

表1 SCV运行的相关设备耗电量

各台SCV在相同流量时对燃料气的需求量有所不同，目前四台SCV的最高处理能力分别为A:120t/h、B:150t/h、C:160t/h、D:150t/h。

3.方案对比及成本计算

以冬季最常见外输量1700万方/天和1300万方/天为例，对单运方案和联运方案的设备运行状态进行对比说明，并对用气、用电成本进行计算，电价按前三个月的平均价格0.75元/kwh，气价按3.12元/Nm3。

（1)当外输量为1700万方/天时

当外输量为1700万方/天时，单运方案为：三台SCV运行，其中耗电为2888kw，耗气为8900Nm3/h；联运方案为：两台ORV小负荷运行，同时三台SCV运行，其中耗电为3966kw，耗气为7300Nm3/h；

采用联运方案时，ORV出口NG温度取0.7（0.6-0.8平均值）℃，SCV出口NG温度取12.5（10-15平均值）℃，此时外输总管NG温度约为：

（60*0.7+460*12.5）/520=11.14℃；

满足外输要求。

采用单运方案时，气化系统每日耗电及耗气成本为：

（2166+27768）*24=718416（元）；

采用联运方案时，气化系统每日耗电及耗气成本为：

（2975+22776）*24=618024（元）；

718416-618024=100392（元）

由此可见，当外输量为1700万方/天时，单从耗电及耗气方面考虑，采用ORV和SCV联运方案每日即可节约成本100392元。

(2）当外输量为1300万方/天时

当外输量为1300万方/天时，单运方案为：三台SCV运行，其中耗电为2166kw，耗气为6700Nm3/h；联运方案为：两台ORV小负荷运行，同时三台SCV运行，其中耗电为3966kw，耗气为5900Nm3/h；

采用联运方案时，ORV出口NG温度取0.7（0.6～0.8平均值）℃，SCV出口NG温度取12.5（10～15平均值）℃，此时外输总管NG温度约为：

（60*0.7+340*12.5）/400=10.73℃；

满足外输要求。

采用单运方案时，气化系统每日耗电及耗气成本为：

（1625+20904）*24=540696（元）；

采用联运方案时，气化系统每日耗电及耗气成本为：

（2975+18408）*24=513192（元）；

540696-513192=27504（元）

由此可见，当外输量为1300万方/天时，单从耗电及耗气方面考虑，采用ORV和SCV联运方案每日即可节约成本27504元。

4.其它说明

上述两种工况相比，采用两种气化器联运方案时前者节约成本较多，原因为该工况启用ORV进行流量匹配后可停用一台SCV，节约大量燃料气。SCV运行成本中还包括碱液消耗，但相对于电、气的消耗比重很小，所以在成本计算时没有考虑在内，对整体方案研究没有影响。

结论

接收站在冬季运行时，在海水温度不低于1℃的前提下，采用两种气化器联运方案可在保证安全平稳运行的基础上，有效节约运行成本，节约效益视运行工况不同而不同。