LNG接收站燃料气调压工艺的改进与应用

陈锐莹，张超，姜夏雪，黄欢

（中海石油气电集团有限责任公司，北京100028）

1 引言

液化天然气（Liquefied Natural Gas，LNG）主要成分为甲烷，具有热值高、燃烧产物对环境污染少等特点，是公认的优质清洁能源【1】。近10 年来，我国LNG 接收站建设蓬勃发展【2】。截至2018 年2 月，中国已建成LNG 接收站20 座，LNG 接收站总能达5.96×107t/a，约7.95×1010m3/a。

燃料气系统是接收站重要的工艺系统之一【3】。其主要功能是向站内下游的各设备及用户提供稳定的气源。燃料气的来源既可以采用BOG 低压压缩机出口气体，也可采用高压外输气体减压后的气体。燃料气的用户及功用主要包括：（1）为SCV 汽化器运行提供充足的燃料气；（2）为接收站提供生活用气；（3）为火炬长明灯提供气源；（4）用作吹扫气。接收站内不同用户对于燃气的数量、压力、温度需求均存在差异，形成了多路、异压燃气管路。

2 传统燃料气系统工艺及缺点

一直以来，典型LNG 接收站的燃料气系统主要是利用压力调节阀对燃料气的压力进行调节，利用燃料气空气、电加热器对燃料气的温度进行调节，使其满足用户需求。并联的空气加热器共2 台，1 用1 备，当1 台需除霜时运行另1 台。同时，为了确保燃料气在低温天气下也能满足温度要求，在空气加热器的下游设有电加热器，1 用1 备。这种传统工艺设计方法，依靠管道气体的自身压力对气体介质进行压力调节，不仅调压精度较低，而且调压范围受限，在下游用户用气需求量少的时候，经常会引起下游超压的现象，不利于现场操作。

LNG 接收站燃料气系统工艺流程如图1 所示。

图1 LNG接收站燃料气系统工艺流程图

3 燃料气调压工艺的改进

燃气调压橇作为燃气调节的主要设备，广泛应用于各类天然气长输管道的输气站场。调压撬的主要功能是将较高的入口压力调节至设定所需的较低的出口压力，并在用气量变化及进口压力波动的情况下将出口压力稳定在一定范围内【3】。这种自用气撬是天然气长输管道站场内重要的调压计量装置，也是当今世界天然气输送行业认可的调压计量装置【4】。但尚未有LNG 接收站运用燃气调压橇装系统的先例。燃气调压橇装系统是由安全切断阀、监控调压阀、电动调节阀按照从上游至下游的顺序，依次串联在一起的安全、监控式压力控制系统，其工作原理是：在正常情况下，安全切断阀和监控调压阀处于全开位置，由电动调节阀对下游压力进行控制。当电动调节阀出现故障，无法控制下游压力时，监控调压阀开始工作，以维持下游压力的安全范围。若监控调压阀也出现故障，不能控制下游压力时，安全切断阀则自动切断气源，以保证下游管道和设备的安全【5】。

本文将燃气调压橇装系统运用在接收站工艺设计中，利用燃气调压橇装系统替换原有工艺中的燃料气空温加热器、燃料气电加热器及配套调压措施，提出了一种新型LNG 接收站多路异压燃气管路工艺设计方法，对站内燃料气系统进行优化。

4 工程应用

某接收站分一期工程和扩建工程分步实施，其燃料气系统经过不断扩充，较一般接收站而言还增加了燃气发电机用户，更为复杂。扩建工程投产后，站内燃料气系统需依据不同压力和温度需求（见表1），为SCV 气化器、发电机、火炬、食堂、行政楼以及维修车间提供燃气，形成了多路异压的复杂燃气管路，对站内燃气的压力与温度的安全、稳步调节提出了更加严格的要求，因此，采取本文所述的新方法进行其燃料气系统设计。

表1 某接收站不同燃料气用户需求

采用燃气调压撬的工艺流程图如图2 所示。

图2 某接收站燃料气系统工艺流程图

天然气经来气管线引入调压橇，经滤芯式过滤器，除去天然气中的5μm 以上的固体粉尘颗粒等杂质，经气体质量流量计对用气量进行计量并通过4～20mA 信号将质量瞬时流量上传至站控系统。经计量后的天然气进入直接作用式电加热系统，将天然气升温后进入压力控制系统。同时，系统每路设置电加热器，对管道内天然气进行加热，用于补偿调压系统节流压降引起的管道内燃气温降。

压力控制系统一级调压将进气压力由9.13MPa 调至2.9～3.2MPa，调压后温度控制在18～22℃，后分为2 个支路，1 个支路直接给燃料气发电机供气；另1 个支路通过二级调压将压力由2.9～3.2MPa 调至0.7MPa，调压后温度控制在5℃，供给一期低压燃料气管网和扩建工程SCV 燃烧器。压力控制系统工作形式为一用一备。当工作路出现故障时，启用备用路，保证供气的连续性和稳定性。

燃料调压橇现场安装情况如图3 所示。

图3 燃料调压橇现场安装图

5 结论与展望

将本文中新型多路异压燃气管路工艺应用于接收站工程设计中，利用燃气调压橇装系统对接收站燃料气进行调节和控制，具有调压级数多、用气压力调节范围大、间歇供气、安全性更为突出等优点，同时降低了燃料气系统投资费用，较好地解决了接收站多路异压复杂燃气管路工艺控制难点，为LNG接收站燃气生产和生活的平稳提供了保障。

随着LNG 能源市场的不断扩张，LNG 产业将在未来能源领域起到主导作用【6】，未来国内将开展多个LNG 接收站的建设，此种新型多路异压燃气管路工艺设计方法将会有更大的市场前景和应用前景。