EM—MOL LNG项目再液化系统简析

曹炜 樊夏军 吴锋

摘 要：由于液化天然气在运输过程中极易挥发成天然气，因此采用再液化装置的LNG船是一种较经济的选择。本文介绍了EM-MOL LNG项目中再液化系统的工作原理，并对其特点和优点进行了简要分析。

关键词：天然气；美孚项目；氮气；再液化系统

天然气作为一种清洁能源越来越广泛地应用到了日常生活、工业生产及能源制造上，LNG船作为天然气的主要运输工具日趋重要。

天然气以液态的形式接近 -163°沸点下由LNG船进行长距离运输，在大气压力下极容易挥发，单次航程挥发量超过1.5%，为了维持货舱压力接近大气压，挥发出的的天然气必须处理掉。

常规方式有两种，一种是作为蒸汽轮机、双燃料主机或燃气轮机的燃料，另一种则是在LNG船上安装再液化装置，将挥发出的天然气重新冷凝液化后送回液货舱。

在沪东中华造船（集团）有限公司建造的EM-MOL LNG项目（下文简称美孚项目）中，设计采用两台低速柴油机作为主推进装置，并安装法国CRYOSTAR公司的EcoRel再液化装置处理来提高LNG运输的经济性。

1 美孚项目再液化系统主要设备及功能

BOG压缩机：二级压缩机，从液货舱吸入挥发的天然气并将其送至各系统，控制液货舱压力；

BOG中间冷却器：将BOG压缩机一级压缩出口的天然气冷却；

BOG减温器：用低温氮气将经过BOG压缩机压缩的天然气冷却降温；

BOG冷凝器：用低温氮气将BOG减温器出来的天然气降温，使其冷凝；

氮气逆流式热交换器：用低温氮气对管路氮气降温，为进一步降温做准备；

氮气罐：储存氮气发生器制造的氮气；

氮气干燥增压单元：將氮气罐的氮气干燥并加压后补充至氮气密封气体罐；

氮气高压气体罐：提供氮气膨胀机运转时氮气系统使用的氮气；

氮气密封气体罐：提供氮气膨胀机运转时的密封气体；

氮气压缩膨胀机：由三级压缩机跟氮气膨胀器组成，将常温氮气三级压缩后膨胀制造低温氮气冷却管路，冷凝天然气；

LNG运输泵：将LNG气液分离单元中的液化天然气运送至液货舱；

LNG气液分离单元：存储BOG冷凝器出来的气液混合物；

废气加热器：将气液分离单元中的气体加热使其在GCU中燃烧；

GCU：天然气焚烧装置，处理气液分离单元中的天然气，控制舱压。

2 美孚项目再液化系统原理简析

美孚项目安装的再液化系统属于间接式全部再液化系统，使用氮气作为制冷循环的冷却介质来产生冷却作用，根据闭式氮气逆布雷顿循环产生所需低温能量冷凝挥发气，产生的低温能量与所欲再液化的挥发气量成正比，通过调节氮气循环内循环的氮气量调整，冷凝温度由挥发气成分和发生冷凝时的压力决定，工作原理如图所示：

2.1 挥发气再液化原理

挥发气再液化循环设备全都布置在货物机械室内，通过一台BOG压缩机从液货舱中抽吸挥发气，在BOG压缩机内将挥发气压缩，通过BOG压缩机中冷器控制二级压缩进口为-90℃，经过二级压缩后温度为-43℃，经过BOG减温器后温度将为-130℃，由氮气膨胀机出口的-168℃低温氮气在BOG冷凝器里面冷凝为LNG，通过管路进入气液分离单元，再由LNG输送泵运送至液货舱。

2.2 氮气制冷循环原理

氮气制冷循环安装在马达室内，由氮气压缩膨胀机、氮气逆流式热交换器和挥发气循环共用的冷凝器组成。常温氮气经过三级压缩成高压氮气，在每一级压缩过程中利用淡水冷却使三级压缩后的高压氮气温度控制在常温，然后氮气气流在膨胀机内通过膨胀过程降温。

在氮气循环模式下，膨胀器出口的低温氮气与三级压缩后的常温高压氮气混合，降低氮气膨胀器进口处的氮气温度，如此，经过膨胀过程后的氮气温度一直降低，直到挥发气冷凝所需的-168℃左右，即可以进行挥发气的再液化。

3 美孚项目再液化系统的特点

1）冷凝所采用的介质为氮气，安全廉价；

2）安全性好：危险区域仅为机械室，马达室为安全区域，机械室与马达室由密封苍币隔开。涉及到挥发气的系统管路均位于机械室内，而氮气制冷循环设备和BOG压缩机的马达端均位于马达室内；

3）经济性好，没有通过放气或燃烧损失天然气；

4）具有一定的可靠性：氮气压缩膨胀机跟BOG压缩机均为两台，具备一定的冗余度；

5） 经验卓越：全球LNG船队有70%以上使用的是CRYOSTAR的船用货物处理系统。

参考文献：

[1] 李文华.再液化装置在LNG船上的应用.机电设备，2010.