PDF《LNG 接收站气化外输单位能耗计算》

L N G 接收站气化外输单位能耗计算 李鑫1 陈帅2 1.

新疆华隆油田科技股份有限公司 2. 中石油大连液化天然气有限公司 摘要由于气化外输单位能耗不仅是 L NG 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S C V 的气耗.之后, 求得夏季以 O R V 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.

6 2 5k g c e / t ( 1k g c e的热值为2

09 3 8k J ) ;

冬 季以S C V 作为气化器最大外输工况的单位能耗为2 5.

8 3k g c e / t .对比发现, 运行 S C V 的单位能耗远 大于运行 O R V.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.

9 4 6k g c e / t , 与之对应的外输天然气流量为6

9 0t / 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. 关键词 L NG 接收站 气化外输 单位能耗 电功率 气耗 外输天然气流量 中图分类号: T E

8 9 文献标志码: A D O I :

1 0.

3 9

6 9 / j . i s s n .

1 0

0 7 -

3 4

2 6.

2 0

1 6.

0 2.

0 0

1 Ac a l c u l a t i o no nt h eu n i t e n e r g yo f t h ev a p o r i z a t i o n - t r a n s p o r t a t i o n a tL N Gt e r m i n a l L iX i n

1 , C h e nS h u a i

2 ( 1. X i n j i a n gH u a l o n gO i l f i e l dT e c h n o l o g yC o mp a n yL i m i t e d, K a r a m a y8

3 4

0 0, C h i n a) ( 2. P e t r o C h i n aD a l i a nL i q u e f i e dN a t u r a lG a sC o mp a n yL i m i t e d, D a l i a n1

1 6

6 0 0, C h i n a) A b s t r a c t :T h eu n i te n e r g yc o n s u m p t i o no fv a p o r i z a t i o n - t r a n s p o r t a t i o ni sn o to n l ya ni m p o r t a n t o p e r a t i o n i n d i c a t o r , b u t a l s ot h eb a s i so f e n e r g y - s a v i n gs t u d ya tL NGt e r m i n a l . T h i sp a p e ra d d r e s s e d t h ei s s u ei nt h ef o l l o w i n gp r o c e s s :F i r s t l y , t h ep r o c e s sa n de q u i p m e n ti n v o l v e d w a si n t r o d u c e d ;

s u b s e q u e n t l y , t h ee l e c t r i cp o w e ro fl o w - p r e s s u r ep u m p ,h i g h - p r e s s u r ep u m p , s e a w a t e rp u m pa n d o t h e rp o w e rc o n s u m p t i o ne q u i p m e n t sw e r ec a l c u l a t e d , a sw e l la st h eg a s - c o n s u m p t i o no f t o r c he v e r - b u r n i n g l a m p sa n dS C V. A f t e r t h a t , t h eu n i t e n e r g yc o n s u m p t i o nw a so b t a i n e da s4.

6 2 5k g c e / t i f 1t n a t u r a l g a sw a sv a p o r i z e da n dt r a n s p o r t e di nt h e m i n i m u mt r a n s p o r t a t i o nc o n d i t i o n sw i t h O R Va s v a p o r i z e r i ns u mm e r ,a n dt h ev a l u es h i f t e dt ob e2 5.

8 3 k g c e / ti nt h e m a x i m u m t r a n s p o r t a t i o n c o n d i t i o n sw i t hS C V a sv a p o r i z e ri n w i n t e r . I tw a sf o u n di nt h ec o m p a r i s o nt h a tt h eu n i te n e r g y c o n s u m p t i o no fr u n n i n gS C V w a s m u c hh i g h e rt h a nt h er u n n i n g O R V.F i n a l l y , t h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h en a t u r a lg a sf l o wo ft r a n s p o r t a t i o na n dt h eu n i te n e r g yc o n s u m p t i o nw a sd e t e r m i n e db y c o m p u t e rp r o g r a m, a ss h o w i n gi nt h ec u r v e . F r o mt h ec u r v e , i tw a sf o u n dt h a tt h em i n i m u m u n i t

9 0

1 石油与天然气化工第4 5卷第2期CHEM I C A LE N G I N E E R I NG O FO I L &

G A S 作者简介: 李鑫(

1 9

8 3-) , 女, 双硕士研究生, 助理工程师, 毕业于澳大利亚卧龙岗大学.现就职于新疆华隆油田科技股份有限 公司, 主要从事生产管理、 油田开发工艺、 数字油田及液化天然气等相关领域工程技术研究.E - m a i l : h a n h a n _

4 1 7@1

6 3. c o m 通信作者: 陈帅(

1 9

8 6-) , 男, 大学本科, 工程师, 测控技术与仪器专业.现就职于中石油大连液化天然气有限公司, 主要从事 L N G 接收站运营、 管理工作.E - m a i l :

6 4

3 3

6 9

9 2@q q . c o m e n e r g yc o n s u m p t i o na b o u tv a p o r i z a t i o n - t r a n s p o r t a t i o n w a s1.

9 4 6k g c e / t ,w h i l et h ec o r r e s p o n d i n g n a t u r a lg a s f l o wo f t r a n s p o r t a t i o nw a s

6 9 0t / h. B e s i d e s , t h eu n i t e n e r g yc o n s u m p t i o nd e c r e a s e dw h i l e n a t u r a l g a s f l o wo f t r a n s p o r t a t i o n i n c r e a s e d , b u t t h eu n i te n e r g yc o n s u m p t i o nw o u l di n c r e a s er a p i d l y r e v e r s e l ya t t h em o m e n to f a d d i n gr u n n i n ge q u i p m e n t s . K e yw o r d s : L NGt e r m i n a l , v a p o r i z a t i o n - t r a n s p o r t a t i o n , u n i t e n e r g yc o n s u m p t i o n , e l e c t r i cp o w e r , g a s - c o n s u m p t i o n , n a t u r a l g a s f l o wo f t r a n s p o r t a t i o n L NG 接收站( 以下简称 接收站 ) 主要用于接收、 储存和气化 L NG, 并通过外输天然气管网向用户提供 天然气, 图1为LNG 接收站气化外输工艺流程[

1 -

6 ] . (

1 )低压泵将储罐内 L NG 经一次加压输送至低 压输送总管( S

1 ) , S 1中低压 L NG 一部分进入码头循 环管线进行码头管线保冷, 另一部分经再冷凝器完成 蒸发气体( B OG) 的冷凝、 混合;

冷凝混合后, L NG 一部 分用于低压排净管线( S

1 1) 保冷, 另一部分经高压泵 二次加压进入高压输送总管( S

2 ) . (

2 ) S

2 中高压LNG 一部分用于高压排净管线(S12)保冷, 另一部分经气化器气化为天然气进入天 然气输送总管( S 3) .而开架式气化器( O R V) 以海水 泵提供的海水作为换热介质气化 L NG,浸没燃烧式 气化器( S C V) 则使用燃料气燃烧加热水浴气化 L NG;

同时, 气化器运行通常选择首先运行 O R V, 当ORV无法运行( 如海水温度低于5.

5 ℃) 或ORV气化能力 无法满足外输天然气需求时, 才运行S C V. (

3 )若S C V 运行且利用天然气作为燃料气时, S

3 中天然气一部分经天然气作燃料气输送管线( S 8) 为SCV气化 L NG 提供燃料气, 另一部分经计量撬输送 至外输管网;

若未以天然气作S C V 燃料, 则S 3中天然 气全部外输. (

4 )站内BOG 经BOG 压缩机加压进入压缩BOG 输送总管( S

4 ) , S 4中压缩 B OG 一部分经火炬长 明灯燃料气输送管线( S 6) 为长明灯提供燃料, 另一部 分经压缩 B OG 作燃料气输送管线( S 7) 为SCV提供 燃料气( S C V 运行且利用压缩 B OG 作为燃料气;

若未 利用, 则此部分进入再冷凝器) ;

剩余部分经冷凝 B OG 输送总管( S

5 ) 进入再冷凝器冷凝为 L NG. 从以上描述可以看出, 气化外输需要消耗电能的 设备 包括低压泵、 高压泵、 B OG 压缩机、 海水泵和SCV;

而燃料气消耗( 以下简称 气耗 ) 则包括长明灯 和S C V.除此之外, 接收站辅助系统( 如氮气系统、 风 系统、 水系统、 照明系统、 消防系统、 D C S系统、 P L C系011李鑫 等LNG接收站气化外输单位能耗计算

2 0

1 6 统等) 运行也需要消耗电能.

1 电功率计算 1.

1 拟合低压泵电功率与出口流量关系式 某接收站共建造3座LNG 储罐, 每个储罐设置4 台低压泵( 共计1 2台) .单台低压泵最小出口流量为

8 4t / h, 最大为2

4 8t / h, 并通过实际运行测得电功率 与出口流量对应数据( 见表1 ) . 表1 低压泵电功率与出口流量数据 T a b l e1 E l e c t r i cp o w e ra n do u t l e t f l o wo f t h e l o w - p r e s s u r ep u m p 出口流量/ ( t ・h -1 )

2 4

82 2

02 0

01 8

01 6

01 4

01 2

01 0

0 电功率/ kW

2 6

52 5

02 3

92 2

92 2

02 1

12 0

31 9

4 由表1数据, 通过1 s t O p t软件[

7 - 9] , 采用 通用全 局优化法 拟合出低压泵电功率与出口流量的关系式 ( 见式(

1 ) ) , 拟合式相关系数为0.

9 9 98, 且最大相对误 差为0.

3 2%. P o l p=p 1+p 2*F l p+p 3*F0.

5 l p +p

4 / F1.

5 l p + p

5 / F2 l p (

1 ) 式中: P o l p 为低压泵电功率, kW;

F l p 为低压泵出口流 量, t / h;

p 1~5为拟合参数. 1.

2 拟合高压泵电功率与出口流量关系式 某接收站共设置4台高压泵, 单台高压泵最小出 口流量为7 6t / h, 最大为2

3 5t / h.并通过实际运行测 得电功率与出口流量对应数据( 见表2 ) . 表2 高压泵电功率与出口流量数据 T a b l e2 E l e c t r i cp o w e ra n do u t l e t f l o wo f t h e h i g h - p r e s s u r ep u m p 出口流量/ ( t ・h-1 )

2 3

5 2

2 0

2 0

0 1

8 0

1 6

0 1

4 0

1 2

0 1

0 0 电功率/ kW

1 9

07 1

8 47

1 7

73 1

7 05

1 6

38 1

5 68

1 4

86 1

3 78 由表2数据, 通过1 s t O p t软件, 采用 通用全局优 化法 拟合出高压泵电功率与出口流量的关系式( 见式 (

2 ) ) , 拟合式相关系数为0.

9 9 99, 且最大相对误差为 0.

0 2%. P o h p=p 1+p 2*Fh p+p 3*F1.

5 h p +p 4*F0.

5 h p + p

5 / F1.

5 h p (

2 ) 式中: P o h p为高压泵电功率, kW;

Fh p为高压泵出口流 量, t / h;

p 1~5为拟合参数. 1.

3 确定 B O G 压缩机不同负荷电功率 某接收站共设置了3台BOG 压缩机, 单台 B OG 压缩机最大能力为6. 9t / h, 且具有5种负荷, 分别为 0%、

2 5%、

5 0%、

7 5%和1

0 0%.但实际只能在5 0%、

7 5%和1

0 0% 3种负荷下运行.因此, 通过实际运行 测得此3种负荷下的电功率( 见表3 ) . 表3 B O G压缩机电功率与负荷数据 T a b l e3 E l e c t r i cp o w e ra n d l o a dd a t ao f t h eB O Gc o m p r e s s o r 负荷/%

5 0

7 5

1 0

0 电功率/ kW

2 5

6 3

7 0

4 6

0 处理能力/ ( t ・h -1 ) 3.

4 5 5.

1 7

5 6.

9 1.

4 海水泵电功率及 O R V最大 L N G 流量计算 某接收站共设置4台海水泵和3台ORV, 并采用 一台海水泵额定流量运转为一台 O R V 提供海水的运 行模式.因此, O R V 运行台数与海水泵运行台数相 同.其中, 海水泵额定流量为91

8 0t / h, 此流量下的 电功率为10

0 0kW;

而此额定海水流量下单台 O R V 最大 L NG 流量还受到 O R V 入口 L NG 压力( 表压, 以 下所有压力均为表压) 及海水温度影响( 见表4 ) [

1 0] . 表4 O R V最大L N G流量与L N G压力及海水温度数据 T a b l e4 M a x i m u mL N Gf l o wa n dL N Gp r e s s u r eo f t h eO R V a n ds e a w a t e r t e m p e r a t u r e 一组 LNG压力/MP a 6.

0 0 6.

0 0 6.

0 0 6.

0 0 6.

5 5 6.

5 5 6.

5 5 6.

5 5 海水温度/℃ 5.

5 1 0.

0 2 0.

0 3 0.

0 5.

5 1 0.

0 2 0.

0 3 0.

0 最大 LNG流量/ ( t ・h-1 )

1 9 5.

92 4 5.

82 3 5.

62 2 5.

41 9 7.

72 4 6.

72 3 4.

52 2 9.

5 二组 LNG压力/MP a 7.

0 0 7.

0 0 7.

0 0 7.

0 0

1 0.

3 61 0.

3 61 0.

3 61 0.

3 6 海水温度/℃ 5.

5 1 0.

0 2 0.

0 3 0.

0 5.

5 1 0.

0 2 0.

0 3 0.

0 最大 LNG流量/ ( t ・h-1 )

2 0 3.

62 4 7.

22 4 0.

02 2 9.

52 0 7.

62 5 2.

22 3 7.

02 2 9.

5 由表4数据, 通过1 s t O p t软件, 采用 通用全局优 化法 拟合出 O R V 最大 L NG 流量与 L NG 压力及海 水........