LNG接收站再冷凝系统稳定性动态模拟研究

在中山大学-BP液化天然气系统仿真平台上,基于气液两相容积节点原理,针对某LNG接收站再冷凝系统建立了动态仿真模型。通过深入分析,发现在需启(停)外输泵组以满足外输负荷变动时,按原有运行控制方式,经常出现系统运行不稳定的情况。利用动态模拟方法,在不改变控制系统及参数配置的前提下,通过优化各设备之间的操作间隔及次序,改善了再冷凝系统的运行稳定性。     

LNG接收站工艺流程模拟计算

采用软件对LNG接收站工艺流程进行静态模拟计算是LNG接收站工艺设计最重要的工作之一。采用HYSYS软件建立模型并开展研究,分析了影响模拟结果准确性的关键因素。根据所得结果,认为在某一假设参数条件下LNG接收站在零气态外输、卸船、无槽车槽船外输的工况的BOG量最大;在最大气态外输、装车、装船工况下低压外输负荷最大;采用中/高压BOG压缩机直接外输与再冷凝工艺相结合的BOG处理工艺有利于在气态外输和液态外输量较小的工况下减少放空。     

LNG接收站间断外输储罐压力控制选择

为对LNG接收站生成的BOG进行外输处理以降低储罐压力确保其安全运行,介绍了LNG接收站BOG产生的原因并计算出各种情况下BOG的产生量,以此为基础探讨了LNG接收站间断外输期间进行BOG外输处理控制储罐压力的不同方式。通过对比BOG高低压外输、再冷凝高低压外输和BOG通过火炬及安全阀放空几种控制方式的能耗,结合现阶段接收站间断外输的实际工况,分析得出使用BOG再冷凝低压外输工艺为目前工况下的最佳控制处理方式。     

唐山LNG接收站增压压缩机振动控制分析

由于进口LNG价格与中国国内销售价格相比严重倒挂,在需求淡季减少LNG接收站的外输量以节省成本成为各接收站的主要任务,因此各接收站开始采用增设增压压缩机二次加压蒸发气的方案进行外输,而这种工艺变更增加了增压压缩机及BOG压缩机运行中不稳定的风险,甚至造成设备损伤。通过唐山LNG接收站的运行经验,分析负荷变化等各种因素对设备振动的影响,量化各参数的控制指标,提高了上下游各设备的工艺安全,降低了增压压缩机的机体损伤风险,得出正常工况及欠载工况下有效控制机身振动的操作和设备管理方法。     

实现操作费用最小化的LNG接收站卸船工艺优化

液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)接收站卸船工艺操作是接收站运行过程中的重要环节,但在实际运行过程中,卸船工艺总是保持运行参数不变,不利于实现LNG接收站运行成本最小化。为此,基于卸船周期内接收站各设备的运行状况,划分卸船周期运行阶段,分析创建卸船工艺操作功耗的计算公式,建立卸船工艺流程动态仿真模型,构建以最小年总功耗为目标函数的卸船工艺优化运行模型,并采用优化模型实例与未优化实例进行效益对比分析。研究结果表明:(1)卸船工艺优化运行模型能够实现LNG接收站在面对不同的卸船工况时能够及时对操作变量进行调整,以最优方案运行,降低了功耗;(2)该研究成果应用于中石油江苏如东LNG接收站,优化运行方案比原方案降低了13.0%的功耗。结论认为,在工况复杂的实际生产过程中,卸船工艺优化运行模型可以通过实时调整运行参数来减小功耗,对于接收站的降本增效具有现实意义。     

外输工况影响下的LNG接收站工艺参数优化

LNG接收站实际运行过程中,工艺不仅受到站内工况改变的影响,对外输条件的改变也极为敏感,不利于工况运行的稳定性。为分析外输条件变化对工艺的影响,通过HYSYS模拟,对不同外输压力、外输温度及外输量工况下的工艺运行情况进行分析,并以节约能耗为目标对工艺运行参数进行优化。根据模拟结果分析得出,针对不同工况选择合适的工艺处理方式,通过调节工艺参数,可以缓解实际运行中工况运行不稳定的问题,并有效降低工艺能耗,具有一定的经济效益和现实指导作用。     

液化天然气接收站零气态外输的新型蒸发气回收方案

针对液化天然气（LNG）接收站投产初期尚未建立气态外输系统时的蒸发气（BOG）处理问题,基于LNG接收站典型流程提出了新型BOG回收方案。以某大型LNG接收站为例,采用HYSYS软件对新型BOG回收流程进行了模拟计算,明确了新型BOG回收流程应用条件。从技术及经济性两方面验证了新型BOG回收流程是LNG接收站零气态外输工况下BOG处理的有效方式,为LNG接收站的BOG处理提供了新的思路。     

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。     

LNG接收站装船返输技术研究与应用

通常情况下LNG由上游液化厂转运至下游LNG接收站,由于液化厂与接收站工艺不同,导致在开展装船作业过程中存在较大难度。为保证LNG接收站装船返输作业质量,文章选用HYSYS软件建立模型分析LNG接收站装船返输工况,并研究确定最佳装船流量、船舱及储罐压力,通过对比不同流量条件下取样结果优化装船取样工况,结合实际条件改造装船工艺实现,LNG接收站装船返输作业,解决了装船过程中BOG闪蒸量大、计量偏差、装船压力不匹配等难题。为后续LNG接收站装船返输作业和返输设计提供技术支持。     

LNG接收站BOG处理技术优化

LNG接收站BOG处理工艺分再冷凝和高压压缩两种,均有其不足。就再冷凝工艺而言,接收站无外输时BOG只能采取放空或火炬燃烧等措施进行处理;就高压压缩工艺而言,接收站外输期时无法回收LNG的冷能。为此,分别采用静态模型、动态模型等计算方法分别计算无外输期和有外输期间最大BOG产生量,弄清各种工况下BOG的产生量。在此基础上,从BOG产生的机理出发,分析降低接收站产生BOG的措施。结果表明,优化BOG压缩机组合可有效回收产生的BOG。建议在接收站设计、建设过程中,应综合考虑再冷凝工艺和直接压缩机工艺,采取措施降低BOG的产生,实现BOG的有效回收利用。     

LNG接收站流程模拟计算

深入研究LNG液化、储存、接收等过程的工艺流程并进行流程模拟计算，对LNG相关装置的工艺设计具有重要意义。为此，研究了LNG接收站的操作模式、操作工况，分析了影响LNG接收站操作和设计参数的主要因素，利用通用流程模拟软件平台建立了模拟计算模型。通过对模拟计算结果的分析，确定了接收站各工艺单元的设计工况。计算和分析表明，接收站蒸发气处理系统设计工况应为卸船和最小输出工况，而LNG气化/输送系统设计工况应为天然气最大输出工况。LNG接收站流程模拟计算及结果分析为工艺设计奠定了基础。     

LNG接收站管道预冷温度—应力模型

LNG接收站管道预冷是保证接收站能够顺利运行的关键之一,但是预冷有可能导致管道应力损伤,具有较大的风险隐患。为了有效地指导LNG接收站管道预冷工作,针对大型LNG接收站管道预冷作业,基于CFD建立预冷温度模型,从网格优化、动力松弛因子、相变模型选择等方面进行计算控制,实现了多组分、多相、大尺度、长时间预冷多相流的快速、稳定计算;结合温度差值算法建立LNG接收站管道预冷应力模型,实现了温度模型和应力模型的耦合,据此分析预冷温度变化造成的热应力作用,基于子模型技术实现对峰值应力区域的应力、疲劳寿命的精细评估,并对某油田公司LNG接收站的预冷作业进行分析。研究结果表明:①依据案例管道结构的不同,管道内气液状态具有较大差异;②管道位移较大点位于在拐角位置,应力较大值集中在三通、四通的连接位置;③案例预冷工作条件下,疲劳损伤弱点在某三通接头倒角处。结论认为,所建模型计算结果的精度高,可为LNG接收站管道预冷设计和作业提供技术支持,具有较好的推广应用价值。     

采用动态物流模型计算LNG接收站的有效罐容

科学合理地确定LNG储罐罐容及数量配置是LNG接收站前期研究阶段最重要的任务之一,目前国外概念设计与前端工程设计一般用静态经验公式估算法来确定新建LNG接收站项目的LNG储罐罐容,再采用外部第三方或其内部开发的动态数学模型进行核算,基本未考虑用气市场的波动性和调峰需求,估算结果明显低于LNG接收站达到设计负荷工况下的实际需求。为此,引入成熟的物流概念和技术,把握LNG产业链的物流本质,针对LNG接收站储罐的库存物流和LNG运输船到港、卸货的排队物流特性,建立了用于计算LNG接收站储罐罐容及其数量配置的动态数学模型。通过广东某LNG接收站项目实例计算比较可知,该模型具有以下优点:既可确定经济合理的LNG运输船船容及配置、LNG接收站罐容及配置,又可计算出非均匀船期条件下的LNG储罐罐容及所需配置数量,还可动态地掌握LNG储罐库存曲线的变化情况,为现货采办等经营手段提供可靠的决策依据。     

小型LNG运输船装船过程BOG产生量的计算

采用流程模拟软件稳态模块建立小型LNG运输船装船工艺BOG产生量的计算模型,研究LNG原料储罐操作压力、运输船储罐操作压力等因素对装船工艺BOG产生量的影响趋势。并利用流程模拟软件动态模块建立装船工艺的动态模型,模拟LNG运输船船舱储罐温度、压力、回气量等参数随装船时间的变化。模拟结果分析得出:LNG运输船船舱操作压力与LNG原料储罐操作压力的相对差值是决定是否产生BOG的关键参数;合理选择船舱储罐的操作压力,可同时实现LNG供应方和购买方双方共赢的效果。     

LNG槽车装车系统的技术特点

随着近年来国内LNG接收站和液化厂项目的大规模建设,LNG产量和销量不断增大。目前LNG从接收站和液化厂到达中小型用户的过程中,LNG槽车运输是唯一的方式。在缺少国家相关标准的情况下,为使工程设计人员能够熟悉LNG装车系统的特点,实现安全、快速装车,通过对装车系统工艺结构、设计数据、系统配置及操作方法的叙述,对目前国内LNG槽车装车系统现场使用情况进行分析和总结,提出LNG装车系统设计思路和系统配置结构,为LNG槽车装车系统设计和使用提供参考。     

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。     

基于变压吸附制氮系统的BOG再冷凝工艺

为了解决LNG接收站在低输量工况下闪蒸气(Boil-Off Gas,以下简称BOG)回收不完全的问题,在不增加冷凝工艺复杂性的前提下,基于现有设备的实际工况及工艺流程,以热力学原理、静态仿真计算结果为依据,在传统的蓄冷式BOG冷凝方案的基础上,结合LNG冷能利用方式,提出了一种基于LNG接收站制氮系统的蓄冷回收BOG新工艺,并进行了BOG温度、冷凝器入口压力、LNG组分等参数的敏感性分析,明确了新工艺的适用条件。运用效果表明:(1)新工艺充分利用了LNG接收站的现有设备,每年可为LNG接收站节能创收近160万元;(2)新工艺可实现高负荷下的BOG冷凝,其冷凝外输工艺可作为辅助冷凝工艺,冷凝回罐工艺可作为应急工艺——液氮用于蓄冷、气氮用于吹扫,可满足接收站的多种需求;(3)较之于前人提出的4种BOG处理工艺(多级压缩、级间冷却、预冷和透平回收轴功),新工艺在对外输量的依赖性、流程安全性及操作性等方面均有优势。结论认为:新工艺在设备投资、能耗、工艺安全性及经济效益上都具有明显的优势,值得推广应用。     

浮式LNG接收站与陆上LNG接收站的技术经济分析

作为LNG接收和再气化的新型解决方案,目前国外已有多个浮式LNG接收站成功投产,而中国尚处在起步阶段,已建或在建的浮式LNG接收站以浮式接收存储气化装置（FSRU）为主要形式。为降低FSRU的获取风险,需要明确浮式LNG接收站与常规陆上LNG接收站的特点与适用性。为此：①对新建、改建、租用或购买FSRU这4种获取方式进行了对比,结果表明：租赁较新的FSRU,可避免改建带来的不足,相比新建具有时间优势,相比一次性购买投资风险较小,因此市场起步阶段推荐以租赁方式获取FSRU;②在相同处理能力下（260×104 t/a）,对浮式接收站与常规陆上接收站进行技术经济对比分析的结果表明：前者较后者具有建设周期短、建设投资少、季节调峰能力强、灵活性好等优势,但也存在经济性差、供气不稳定、操作成本高等劣势。因此,建议采用浮式LNG接收站供气时应选择气价承受力强、需尽早供气的市场或陆域面积缺乏、人口稠密的地区。此外,可充分利用FSRU调度灵活的特点,选择多个错峰市场提供临时供气服务,以提高供气安全保障。     

LNG接收站BOG产生量的静态计算方法

目的 研究LNG接收站各工况下BOG产生量的静态计算方法。方法 将接收站的BOG产生拆解成不同的单一原因,并提供各单一原因下BOG产生量的静态计算方法,通过叠加可估算不同工况下全场的BOG产生总量。结果 以北燃LNG项目初设数据为基础,选择在卸船、最小外输、贫液、不装车运行工况下,将静态计算结果与初设提供的仿真计算结果对比分析,显示静态计算方法得出的BOG产生量具有较高的准确度。但静态计算方法现阶段仍具有不足之处。结论 静态计算方法在指导生产运行中有较高的可靠性和可行性。